猪肠道健康的维护与调节2014

猪肠道健康的维护与调节谯仕彦2010.05主要内容猪肠道的结构、功能与健康氨基酸与肠道健康日粮蛋白质水平与肠道健康微生物制剂对肠道健康的调节作用饲料加工工艺与猪肠道健康一、猪肠道的结构及功能猪消化系统的构造消肠道的结构猪的肠道壁从内向外可分为四层，即粘膜层、粘膜下层、肌层及浆膜层粘膜层：由上皮细胞构成，分布有血管、神经丛和淋巴管。粘膜层主要起吸收和保护作用粘膜下层：疏松结缔组织，富含血管、淋巴管、弹性纤维、脂肪细胞和神经丛肌层：除口腔、食管上段以及肛门周围属于横纹肌外，其余消化道的肌层均为平滑肌浆膜层：消化道的最外层，分泌少量浆液，减少肠管运动时的摩擦，起保护和润滑作用小肠壁的结构皱折微绒毛绒毛上皮细胞上皮abc小肠粘膜结构a：上皮细胞、b：杯状细胞c：血管、淋巴管、神经、平滑肌等基膜猪十二指肠绒毛(duodenumvilliofpig)猪空肠微绒毛（microvilli）被破坏的猪空肠微绒毛二、氨基酸与猪的肠道健康1、赖氨酸饲粮赖氨酸水平对21日龄断奶仔猪生产性能的影响顾宪红，李德发2000日粮Lys水平（%）ADG(g)ADFI(g)F/G0.6511763.450.8611772.901.01271781.401.21302171.671.42112261.07饲粮赖氨酸水平对21日龄断奶仔猪肠道绒毛发育的影响单位：m顾宪红，李德发2000日粮Lys水平（%）十二指肠空肠回肠0.63904093680.83944363601.03694624611.23594414361.44155074112、精氨酸与N-氨甲酰谷氨酸040801201601381522分娩后的时间(天)氨基酸浓度(mmol/L)Gln+GluLeucineProlineLysineArginineMeans±SEM,n=10a-c:p＜0.01.abccc母猪奶中氨基酸的浓度05001000150020002500406090110115妊娠时间(天)氨基酸浓度(μgnitrogen/gwetwt)ArgGlu/GlnLysAsp/AsnGlyAlaLeuPro猪胎儿中氨基酸的组成00.40.81.2Sow'sMilkPigletBody精氨酸/赖氨酸Means±SEM,n=10母猪奶和仔猪体内精氨酸与赖氨酸的比例02468101214出生仔猪总头数仔猪数02468101214出生的活仔数总仔猪头数024681012141618平均窝重kg精氨酸丙胺酸日粮中添加精氨酸可提高母猪的受胎率Mateo等，2006******P=0.10**P0.03在妊娠30天到114天，53头母猪饲喂以玉米-豆粕为基础的日粮，同时添加1%L-精氨酸盐酸盐或等氮L-丙氨酸050100150200250300350d7-14d14-21d7-21日增重(g/d)0%Arg0.2%Arg0.4%Arg精氨酸添加量对仔猪日增重的影响a-c:p＜0.05cbacbacba精氨酸作用的信号通路精氨酸FAK细胞信号PI-3KAP-1和cJun(丝氨酸激酶)(转录因子)血管再生血管舒张血流神经传递免疫反应线粒体功能蛋白激酶AmTOR蛋白质合成细胞增殖和迁移70kDaS6kinase(p70s6k)NO&多胺Rhoadsetal.(2004)Gut53:514-522.FAK,focaladhesionkinase.Rhoadsetal.(2008)JNutr(Inpress)日粮添加精氨酸对14日龄断奶仔猪小肠绒毛高度的影响日粮添加精氨酸对14日龄断奶仔猪小肠隐窝深度的影响AB断奶仔猪日粮中添加精氨酸对小肠绒毛形态的影响ZhenfengZhan,DefaLi，etal.,2008,J.Nutr.十二指肠空肠回肠一氧化氮(μmol/g)L-ArgL-ArgA内皮素(pg/mg)十二指肠空肠回肠L-ArgL-ArgB日粮添加精氨酸对14日龄断奶仔猪小肠中NO浓度的影响日粮添加精氨酸对14日龄断奶仔猪小肠中ET-1浓度的影响断奶仔猪日粮中添加精氨酸对小肠NO和血管内皮素的影响ZhenfengZhan,DefaLi，etal.,2008,J.Nutr.L-脯氨酸H2O1/2O2POL-△1–吡咯啉–5-羧酸酯L-鸟氨酸L-瓜氨酸L-精氨琥珀酸ASSATP+AspAMP-PPiCPL-谷氨酸NH3+HCO3-N-乙酰谷氨酸2ADP+Pi2ATPCPS-1CoAAcetyl-CoAL-精氨酸ASL延胡索酸Gluα-KGNAGSL-精氨酸+NADP+NADPH+H+P5CSH2ONH4+PDGL-谷氨酰胺OCTOAT猪肠内从谷氨酰胺和脯氨酸合成胱氨酸和精氨酸的途径N-氨甲酰谷氨酸(NCG)NAGCOOHNH2CCH2CH2COOHHCH3CONCGCOOHNH2CCH2CH2COOHHNH2CON-乙酰谷氨酸N-氨甲酰谷氨酸N-氨甲酰谷氨酸（NCG）的制备以谷氨酸等安全物质为原料，成功制备了N-氨甲酰谷氨酸创造了新的后处理工艺完成了时产100kg的中试试验现已能够商业化生产妊娠全期日粮添加NCG对初产母猪繁殖性能的影响9.69.211.0*10.5*024681012窝产总数窝产活仔数Control0.05%NCG1.421.4400.40.81.21.6平均初生重，kgControl0.05%NCG妊娠全期母猪日粮添加NCG对窝产总数和窝产活仔数的影响妊娠全期母猪日粮添加NCG对仔猪初生重的影响妊娠前期日粮添加NCG对初产母猪繁殖性能的影响9.28.810.3*10.1*024681012窝产总数窝产活仔数Control0.1%NCG1.461.4300.40.81.21.6平均初生重，kgControl0.1%NCG妊娠前期母猪日粮添加NCG对窝产总数和窝产活仔数的影响妊娠后期母猪日粮添加NCG对仔猪初生重的影响妊娠后期日粮添加NCG对经产母猪繁殖性能的影响11.5410.5111.6411.07*02468101214TotalPigletsBornTotalPigletsBornAliveControl0.1%NCG1.451.55*00.40.81.21.62AverageBirthWeightControl0.1%NCG妊娠后期母猪日粮添加NCG对窝产总数和窝产活仔数的影响妊娠后期母猪日粮添加NCG对仔猪初生重的影响精氨酸一氧化氮扩张胎盘表面积提高胚胎着床率扩张血管增大胎盘血流量营养物质从母体向胎儿转运提高产仔数/促进胎儿生长NCG改善母猪繁殖性能的机理3、谷氨酰胺谷氨酰胺在肠道的生理功能为氨基酸、蛋白质和核酸的合成提供氮源为肠道供能约占总量的70％以上是肠道粘膜代谢的必需营养物质Gln缺乏，可使肠粘膜萎缩、绒毛变稀变短，屏障功能下降谷氨酰胺减轻肠粘膜损伤的可能机制参与三羧酸循环，生成ATP供能参与粘膜细胞核酸及蛋白质的合成代谢促进肠粘膜细胞的更新和再生保持肠粘膜细胞超微结构的完整性刺激机体产生高血糖素增加萎缩肠粘膜中谷氨酰胺酶活性Wuetal.1996.JNutr.126:2578-2584.十二指肠空肠谷氨酰胺添加比例谷氨酰胺添加比例绒毛高度或粘膜固有层深度断奶天数0%1%SE0%1%SE绒毛高度，µm0454339736536337270a358b32144234553447744734粘膜固有层深度，µm026919373053121923725617144234212230127916断奶仔猪日粮中添加谷氨酰胺对肠道绒毛高度和粘膜固有层深度的影响谷氨酰胺防止断奶仔猪空肠粘膜萎缩Domeneghini.2006.VetResComm.30:331–342.项目对照（n=16）0.5%谷氨酰胺组P值绒毛高度(V,µm)168.18±9.33207.63±9.330.0038隐窝深度(C,µm)109.97±13.73166.47±13.730.0049V/C值1.53±0.1031.25±0.1030.0215断奶仔猪日粮中添加0.5%的谷氨酰胺对小肠绒毛高度和隐窝深度的影响Domeneghini.2006.VetResComm.30:331–342.对照组（n=16）谷氨酰胺（n=16）P值肠上皮细胞（%）调亡（A）2.702.550.0109有丝分裂（M）39.1040.820.0159A/M值0.0690.0620.0023断奶仔猪日粮中添加0.5%的谷氨酰胺对小肠上皮细胞凋亡和有丝分裂的影响断奶仔猪日粮中添加1%的谷氨酰胺对空肠谷胱甘肽和绒毛高度的影响WangJJetal.(2008)JNutr138:1025-1032项目对照组谷氨酰胺组GSSG/GSH,nmol/nmol0.087±0.0050.051±0.002*绒毛高度,µm269±7.5371±9.2*谷氨酰胺下调与凋亡有关的基因（WangJJetal.2008,JNutr138:1025-1032）KLF-10-64%Laproteinhomolog-41%Peptidyl-prolylisomerase-37%MAPK-6-75%ICAM-1-38%炎性介质TNF-α、IL-6、DAO、D乳酸增加，使肠粘膜通透性增强，导致肠道屏障功能降低4、苏氨酸苏氨酸在肠道代谢的特殊性健康的猪肠道可滞留很大比例的采食日粮苏氨酸，肠道对日粮苏氨酸的高滞留量可能反映了在合成肠道蛋白质过程中对苏氨酸的高需要量（Fuller，1994；Stoll等，1998）健康猪的肠道利用了100％的谷氨酸、谷氨酰胺氧化供能，大约1/3的采食日粮赖氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸为等为肠道代谢采食日粮苏氨酸的60-85%被健康猪的肠道利用（vanGoudoever等，2000）苏氨酸是肠黏液蛋白的主要组分，占黏液总氨基酸含量的30%（Neutra和Forstner，1987)苏氨酸缺乏降低断奶仔猪肠道重量和杯状细胞数量(Bertolo等，1998)猪的初乳和常乳的免疫球蛋白氨基酸组成中，苏氨酸含量最高苏氨酸是维持妊娠母猪免疫球蛋白IgG的第一限制性氨基酸苏氨酸在肠道健康中的作用苏氨酸在肠道的去向?日粮采食苏氨酸肠道(60~85%)蛋白质合成氧化供能97%3%黏膜蛋白黏液蛋白内源分泌CO2IgA肠黏液蛋白的功能肠道生理肠道健康IgA的功能肠道内分泌最丰富的免疫球蛋白(Alverdy，1990)IgA缺乏导致肠道屏障功能削弱(Alverdy等，1988)肠黏液和IgA在保护肠道健康中的重要作用日粮TID苏氨酸水平对断奶仔猪十二指肠黏膜、黏液蛋白质合成速率的影响45505560657075808590十二指肠黏膜蛋白十二指肠黏液蛋白3.7g/kg7.5g/kg11.1g/kg蛋白质合成速率(%/d)40%38%日粮TID苏氨酸水平(g/kg)P0.05日粮TID苏氨酸水平对断奶仔猪空肠黏膜、黏液蛋白合成速率的影响5060708090100110120空肠黏膜蛋白空肠黏液蛋白3.7g/kg7.5g/kg11.1g/kg蛋白质合成速率(%/d)35%23%45%46%日粮TID苏氨酸水平(g/kg)P0.05日粮TID苏氨酸水平对断奶仔猪回肠黏膜、黏液蛋白合成速率的影响5060708090回肠黏膜蛋白回肠黏液蛋白3.7g/kg7.5g/kg11.1g/kg蛋白质合成速率(%/d)28%日粮TID苏氨酸水平(g/kg)P0.05日粮TID苏氨酸水平对断奶仔猪肝脏蛋白质合成速率的影响901001101201301401503.7g/kg7.5g/kg11.1g/kg456789103.7g/kg7.5g/kg11.1g/kg蛋白质合成速率(%/d)蛋白质合成速率(%/d)27%49%47%日粮TID苏氨酸水平(g/kg)日粮TID苏氨酸水平(g/kg)P0.05背最长肌P0.05肝脏日粮TID苏氨酸水平对大肠杆菌激发后断奶仔猪日增重的影响20025030035040016-183.7g/kg-E.coli7.5g/kg-E.coli11.1g/kg-E.