王恬(南京农业大学)



乳仔猪营养生理及其营养调控

王恬(南京农业大学)

王恬，南京农业大学教授，现担任中国畜牧兽医学会常务理事、中国畜牧兽医学会动物营养学分会副理事长、中国畜牧兽医学会家畜生态学分会副理事长等，主要研究方向为动物生长的营养调控、饲料源生物活性物质（饲料添加剂）的开发与应用、新生动物营养生理及发育生理。近年来承担多项国家自然科学基金项目等，在国内外核心学术刊物上发表论文500篇，出版科技著作及教材28本，曾荣获国务院“政府特殊津贴”、“全国教育系统先进工作者”、“新中国60年畜牧兽医科技贡献奖（杰出人物）”等，主持与参加的科研成果先后获 “国家科学技术进步奖”二等奖、教育部提名国家自然科学奖二等奖等。

生猪生产效率的高低与乳仔猪健康水平和营养关系密切，因此应该关注并且了解新生仔猪的生理及其发育过程中所遇到的问题，其对猪场后期养殖极其重要。从经济角度出发，当猪生长到体重60 kg时，其消耗的饲料大概占整个出栏阶段(至90 kg)的60 %。因此，抓住了这一阶段，可以大幅度提高生产效应。

1 仔猪主要的生理特点

新生仔猪主要有以下四个特点，首先，离开母体后，新生仔猪的消化道发育不完全，相对滞后；其次，不耐低温；第三，免疫功能不完善；第四，生长速度快。这些特点对生猪的养殖带来了困难。

无论从结构还是功能上来说，新生仔猪的消化系统都不健全，胃容积、肠道绒毛隐窝发育、体重等方面的数据都没有达到适应外界环境和固体饲料的要求。其次，新生仔猪对于温度的调节功能也未健全。在出生后的几日内，需要有辅助的保温措施，否则在自然状况下，死亡率将会提升。该温度调节器在出生后一周内，依据环境温度调节仔猪体温的频率较高，因此猪场在条件许可的情况下，应密切注意新生仔猪出生后一周内的保温。第三，缺乏先天的免疫力。新生仔猪在出生后相当长的一段时间内，免疫力较为低下，因为其自身的主动免疫系统尚未构建，出生后头2 d新生仔猪主要还是依靠母体提供的被动免疫，即通过初乳、常乳获得的免疫球蛋白，在这段期间内，新生仔猪可以依靠这些“外援”来抵抗外界的免疫应激，但最终还是需要依靠自身来抵御疾病的侵袭。如何有效地帮助其尽快建立主动免疫程序，应当采取积极的技术措施，仔猪通过消耗体能和营养来建立主动免疫的过程将会缩短，从而提高后期的生长速度。第四，新生仔猪生长、增重非常迅速，出生后第3天肠道比初生时的肠道将近翻了一倍。到第7天时，又在第3天的基础上翻倍。在体重上，第7天大概比初生体重上涨了15 %。

2 乳仔猪生长发育的阶段性特点

研究仔猪的生长发育规律对于如今的健康养殖相当重要，因为当今养猪的安全和用药问题，归根究底应注意乳仔猪出生后对其免疫能力的培养、环境的控制，这样后期可以避免很多药物的使用。在仔猪新生的短期内，其对环境的变化非常敏感，这时胃肠道的发育将成为关键点，因为除了体温调节和免疫功能外，新生仔猪与外界接触最为频繁的地方是消化道，出生前仔猪处于母体的封闭环境内，不存在依靠异种蛋白或者自身消化获得养分的可能性。所以随时关注仔猪的肠道健康和胃肠道消化规律，对后期的养殖非常有利。在新生期的半个月内(初生～2周龄)，肠道的健康决定了仔猪的存活率及后期生长速度，在这一阶段中，仔猪的小肠发育速度和胃肠道系统的构建都非常迅速。

2.1 从整体上看仔猪的免疫功能

可以发现，新生仔猪出生后的变化相当明显，免疫球蛋白在刚出生后会下降，然后再慢慢回升，表明其通过最开始的被动免疫慢慢转变为自身免疫。刚刚出生时，仔猪的肠道较为开放，依靠母乳可以直接获得被动免疫，但慢慢需要转变为自身免疫，所以免疫有一个下降过程。事实上，特异性免疫和非特异性免疫这两大系统都从仔猪出生后逐步构建，在构建过程中，小肠的作用至关重要。一般人们都将肠道理解为消化器官，实际上，肠道在整个免疫系统的构建中属于重要器官。当仔猪接触外界食物后，肠道将作为第一道免疫屏障。肠道系统的黏膜表面非常巨大，将仔猪的肠道微绒毛完全展开后，一头仔猪的肠道表面积超过20 m2，主要功能是保证肠道能够充分吸收营养，并且它可以有效抵抗外来病菌、抗原等对机体造成干扰或破坏的因素。但是，目前黏膜免疫系统与营养之间的相互作用的研究还不完全，分子生物学有类似研究，但都较为零散，仅仅只包含一个分子或者细胞通路，不能说明其整体机制。个人建议，学术界和企业界可以联手在这方面开展工作，这对减少药物使用、确保健康养殖至关重要。

2.2 肠道绒毛的生理周期

肠道绒毛的细胞并非一成不变，细胞从绒毛基部慢慢向上迁移存在一个生理周期，一般7 d后细胞将会脱落。隐窝部分的绒毛基部细胞分泌酶和黏液等，为肠道提供以免疫为主体的功能。但随着细胞向上迁移，会变为以吸收为主体功能的柱状细胞，迁移到绒毛顶端后即会脱落。这一周期决定了肠道功能的健康程度，周期过快，容易造成肠毛损伤。如果猪每天摄入20 g蛋白质，那么因为黏液和细胞，可能从肠道中流失1/3。所以，积极保护胃肠道，可以有效减少蛋白质的流失。

2.3 仔猪的胃肠道发育系统可分为三个阶段

产前阶段、新生阶段和断奶后阶段。产前阶段(妊娠期)主要以胃肠道内腔细微发育为主；新生阶段主要是上皮细胞快速更新，与哺乳密切相关；断奶后阶段与消化系统对固体日粮的适应性关系密切。

2.4 产前阶段(妊娠期)仔猪肠道发育特点

产前阶段(妊娠期)已为出生后准备了营养吸收所需的复杂的多细胞系统(逐渐发育)。仔猪在出生时就具有了所有的消化潜能以便开始在子宫外生活，但出生后的消化系统需要活化和调整，初乳的采食提供了所需的活化信号。在胎儿发育过程中肠道绒毛就已形成，且具有一定的功能。早在妊娠期的第46天就能观察到胎儿肠绒毛上皮细胞中氨基酸的转运过程。氨基酸的吸收率随着妊娠期的延长而增加，并在出生前的短时间内迅速增加。同样，碳水化合物的消化和吸收能力也在出生时就已建立。前胃的生长发育与全身的生长发育速率相似。胃液的pH随着妊娠期的推进而逐渐下降，出生时pH达到2～4。

2.5 采食初乳24 h内仔猪肠道发育的变化

采食初乳后的第6小时，仔猪肠道发育速度达到最快，肠壁增厚，使黏膜表面积大大增加。新生仔猪采食初乳后24 h内，肠道对营养物质的消化吸收功能迅速发育。

仔猪哺乳期肠道上皮细胞转型处于激烈的变化中，外界环境的变化、免疫因子的干扰以及疾病的侵袭，都会影响到细胞的转型，影响仔猪的消化和养分的获取。因此，细胞的转型决定了仔猪的生长健康程度。仔猪出生后早期，伴随着肠道的快速生长，隐窝细胞快速增殖，小肠上皮细胞逐渐转型，发育成熟。胚胎型肠上皮细胞中的液泡可分为转运液泡和消化液泡两类。具有转运液泡的肠上皮细胞分布于整个肠段，其在吸收初乳中大分子物质(免疫球蛋白、激素、生长因子等)的过程中发挥重要作用。

2.6 新生仔猪微生物菌群的变化

新生仔猪微生物菌群的变化非常复杂，其随着胃肠道pH的变化而变化，微生物菌群在消化道内的定植顺序首先是需氧菌，然后是兼性厌氧菌，最后才是专性厌氧菌。厌氧菌虽然最后定植，在数量上却占很大优势，约为99 %，兼性厌氧菌和需氧菌约为1 %。乳仔猪肠道微生物的变化对调节其胃肠道健康极其重要。一般新生仔猪出生后3 d内，体内菌落基本和母猪一致，这表明，母子之间也可以交换生态菌群。7 d后，微生物菌群同母体存在差别，形成自身独立菌群体系。这一过程，也影响着仔猪健康和其消化道的发育。此外，仔猪出生后，氨基酸和单糖的吸收率低，但黏膜的快速生长可以补偿该现象，因此，养分吸收的总能力并不受影响。黏膜生长的表征是DNA合成的增加、蛋白质含量的提高和细胞周转的降低，从而使绒毛和微绒毛表面积显著增长。其主要原因是，首先初乳中免疫球蛋白与肠腔内可溶物质通过吞饮作用进入肠细胞；其次，初乳刺激肠细胞基因转录，进而提高蛋白质翻译水平；再次，初乳促进肠道隐窝细胞的增殖，进而提高DNA含量；最后，肠道微生物定植增加黏膜DNA含量。

2.7 肠道消化酶活性变化

采食初乳后24 h内肠道消化酶活性有所变化，很多消化酶活性呈上升趋势，这实际上是对环境的适应。初乳调节了肠道水解酶活性的快速变化，对于完全吃乳的仔猪，肠道水解酶活性变化非常快。所有这些变化表明，仔猪出生后几乎是立即适应性进化，为消化和吸收非乳类食物做准备(图1)。胃中的pH变化也同样有所差异(表1、2)。

图1 仔猪消化酶发育模式

哺乳期仔猪胃肠道生长发育迅速的原因：第一，仔猪出生后，受内源性NO作用，肠道基底血管阻力减小，血流量增加，绒毛迅速增长；第二，“肠道屏障”打开，初乳蛋白特别是免疫球蛋白被快速吸收并储存在肠细胞的大液泡内，显著增加了细胞体积，并促进肠上皮蛋白合成；第三，肠道上皮细胞内有丝分裂增加，细胞凋亡抑制，有丝分裂与细胞凋亡的比值在出生后2 d内可增加一倍；第四，仔猪肠道绒毛上存在大量横沟结构，可使肠绒毛延长而无需额外消耗能量，仔猪初生时，横沟的深度可达到20 μm，而出生后横沟的数量和深度显著减少。

3 通过母体营养调控仔猪胃肠道发育

在妊娠和哺乳母猪日粮中添加生物活性物质(牛磺酸、L-肉碱、多不饱和脂肪酸、黄酮类、抗氧化剂以及维生素C、A、E)，可实现对母猪的营养调控。这些制剂经过科学配方，可保证胎儿晚期从胎盘中获得理想的营养供给，在泌乳期分泌理想的母乳。通过向母猪妊娠期与哺乳期日粮中添加符合生物活性的物质制剂，使仔猪胃黏膜中的蛋白水解活性增加，仔猪出生后1 d内小肠黏膜对初乳蛋白的吸收能力增强，体重增加，骨骼迅速发育。

妊娠或哺乳母猪日粮中添加生物活性物质，可加快仔猪小肠上皮细胞成熟，并在断奶时更好地适应固体饲料。在妊娠期母猪日粮中添加具有抗氧化活性的物质，仔猪空肠中段隐窝细胞有丝分裂指数在出生一周后显著增加，而P53蛋白的表达水平极低。添加生物活性物质可减少新生仔猪肠道黏膜的氧自由基，导致需消除的隐窝破损细胞减少，完整的肠上皮细胞数量增加。细胞有丝分裂与细胞凋亡的比值增加，肠上皮细胞成熟加快。在妊娠后期和泌乳期，母猪日粮中添加多种生物活性化合物可显著减少仔猪初次采食后小肠黏膜细胞凋亡指数，较好地吸收初乳，仔猪上皮细胞有丝分裂指数增加，促使肠上皮细胞转型和肠道黏膜发育成熟。

4 调控哺乳期仔猪营养促进肠道发育

初乳中固有的生长因子和激素均可有效促进和调节仔猪肠道发育。

4.1 胃泌素

胃泌素是一种由胃与十二指肠分泌的小肽类激素，对仔猪胃肠道发育有重要作用。

4.2 多胺

多胺作为一种重要的能源物质，可用于新生仔猪饲料，以提高肠道吸收能力与肠细胞增殖。

4.3 生长因子

IGF-I、Insulin等乳源性生长因子可显著促进新生仔猪胃肠道发育(小肠绒毛高度降低，空肠中段隐窝深度增加，空肠隐窝细胞有丝分裂指数显著升高，消化酶活性提高)。

4.4 瘦素

胃肠道发育对哺乳期营养调控非常敏感，在新生仔猪配方乳中添加瘦素，可降低细胞凋亡指数，细胞有丝分裂指数增加，并可加快黏膜发育成熟。

4.5 菜豆凝集素

在仔猪出生后10 d、11 d和12 d时，用25 %菜豆凝集素进行灌胃，发现大部分小肠绒毛高度降低，空肠中段隐窝深度增加，空肠隐窝细胞有丝分裂指数显著升高，而凋亡并未发生显著变化；同时伴随液泡状肠上皮细胞的快速消失，纹状缘二糖酶动力学改变，肠道组织通透性减少，表明菜豆凝集素能加快哺乳仔猪肠道发育成熟，促进隐窝细胞增殖和肠道上皮细胞转型，上皮细胞空泡形成减少，肠道屏障作用增强，使仔猪更好地适应断奶，促进机体生长和健康。

4.6 丁酸甘油酯

添加丁酸甘油酯可提高宫内发育迟缓(IUGR)哺乳仔猪的肠道免疫功能，改善黏膜完整性与消化酶活力。IUGR仔猪出生时肠道黏膜免疫功能发育不完全，对外界病原体的抵抗力差，丁酸甘油酯可有效缓解IUGR仔猪这一不良状况。

4.7 精氨酸

给7日龄IUGR仔猪饲喂含有1.12 %精氨酸的人工乳，可改善其14日龄时的肠道发育状况。精氨酸通过激活肠道黏膜Akt 与mTOR信号传导通路，促进黏膜组织中的蛋白质合成，降低肠上皮细胞的凋亡。

4.8 中链甘油三酯

使用中链甘油三酯替代仔猪日粮中的豆油，可提高IUGR仔猪肝脏中谷胱甘肽氧化还原循环的代谢速率，降低氧自由基水平与肝脏氧化应激程度，显著提高低初生重断奶仔猪的生长性能。

图2 仔猪健康关键点

5 结语

仔猪断奶前的生理特点可以归纳为母猪乳+补料、微生态(乳酸杆菌增殖)、胃肠pH、消化酶、肠形态学(绒毛与隐窝)、生理性贫血、糖元储备有限、免疫学(依赖被动免疫，主动免疫未构建完善)。

仔猪断奶后的生理特点可以归纳为日粮成分和类型的改变，肠内微生物区系变化，饲料蛋白质量改变，小肠组织形态学变化，pH、酶、特制饲料(包括酸化剂、酶制剂、核苷酸、电解质、益生菌、寡糖、氨基酸、维生素、天然植物活性物、短链脂肪酸、过敏原和抗营养因子的钝化等)。以下是仔猪平稳渡过出生应激期应注意的四大因素(图2)。