1、仔猪肠道健康及功能性饲料仔猪肠道健康及功能性饲料研究与应用研究与应用 2009.07.03 印遇龙印遇龙 影响仔猪影响仔猪 生长发育生长发育 仔猪宫内发育迟缓仔猪宫内发育迟缓 仔猪断奶应激仔猪断奶应激 生长缓慢、腹泻生长缓慢、腹泻 免疫抑制免疫抑制 肠道损伤肠道损伤 微生态平衡破坏微生态平衡破坏 内分泌紊乱内分泌紊乱 平均死亡率平均死亡率12%年死亡约年死亡约2400万头万头 年经济损失年经济损失120亿元亿元 肠道发育与调控肠道发育与调控 消化系统发育阻滞消化系统发育阻滞 仔猪早期断奶已成为集约化、规模化养殖生产中所采取的一项重要手段，虽然早期断奶仔猪早期断奶已成为集约化、规模化养殖生产中所
2、采取的一项重要手段，虽然早期断奶技术可以提高母猪生产性能，也有利于提高仔猪的成活率，但伴随而来的腹泻、生长迟技术可以提高母猪生产性能，也有利于提高仔猪的成活率，但伴随而来的腹泻、生长迟缓、消化不良、免疫力低下等仔猪“早期断奶综合症”严重影响了养猪业的经济效益。缓、消化不良、免疫力低下等仔猪“早期断奶综合症”严重影响了养猪业的经济效益。肠道最基本的功能是消化吸收，也是体内最大的免肠道最基本的功能是消化吸收，也是体内最大的免疫器官，各种营养物质主要在此吸收转运，处于沟疫器官，各种营养物质主要在此吸收转运，处于沟通机体内外环境的重要位置。通机体内外环境的重要位置。肠道的发育越来越成为限制仔猪后期健康
3、生长的重肠道的发育越来越成为限制仔猪后期健康生长的重要因素，认识仔猪消化道的发育过程对做好仔猪早要因素，认识仔猪消化道的发育过程对做好仔猪早期断奶及断奶仔猪的生产管理非常重要。因此，仔期断奶及断奶仔猪的生产管理非常重要。因此，仔猪肠道健康及其调控对规模化养猪具有现实意义。猪肠道健康及其调控对规模化养猪具有现实意义。背景背景 高铜滥用导致的危害高铜滥用导致的危害 引起动物中毒 表现为血红蛋白降低、黄疸、神经症状、异食、生长发育迟缓 超过500mg/kg可引起死亡 引起动物某些营养素缺乏 降低铁和锌的吸收，引起铁和锌的缺乏症；加速饲料中维生素的氧化破坏；加速饲料中油脂的氧化，出现哈味。高铜滥用导致
4、的危害高铜滥用导致的危害 影响动物性食品的安全 长期饲喂，肝肾铜残留显著提高 铜中毒时，肝中铜含量高达750-6000mg/kg。环境污染 以万头猪场计，一年随猪粪排出铜量为540kg。土壤中铜污染可以破坏土壤的物理、化学和生物学功能，引起土壤的肥力下降，影响作物产量和养分含量。添加高锌导致的问题添加高锌导致的问题 高锌的作用：促进仔猪生长和降低仔猪断奶后腹泻的效果。一般使用剂量：2000-3000mg/kg 一般使用不超过2周，最长不超过四周 长时间使用会造成中毒：发育停止、关节炎、腋下出血和胃肠炎。同样，环境问题 难以承受的繁荣难以承受的繁荣 2100年-115亿人口，1988年资源量 铝
5、：224年-18年 铜：41年-4年 锌：21年-3年 油：41年-7年 磷：100年-17年 消耗殆尽 引自Paul Harrison:The Third Revolution 有机砷制剂导致的环境砷污染有机砷制剂导致的环境砷污染 允许作为饲料药物添加剂的砷制剂有：对氨基苯砷酸（50-100mg/kg）、硝基羟基苯砷酸（30-50mg/kg）部分饲料生产厂家片面强调：超剂量添加皮肤红 环境污染 以万头猪场计：仅在商品猪日粮中添加阿散酸，每年要用360kg，向环境排放约124.4kg的砷。对农作物的影响 土壤中砷酸钠为40mg/kg，水稻减产50%；土壤中砷酸钠为160mg/kg时，水稻不能生
6、长；当灌溉水中砷浓度为20mg/kg，水稻颗粒无收。有机砷制剂导致的环境砷污染有机砷制剂导致的环境砷污染 Geogenic arsenic contamination and human health-Xinjiang,China Skin lesion due Arsenic toxicity This a tubewell with As Contamination still being used By the local people.As concentration:606 ppb Arsenic toxicity symptom Blue feet Geogenic arsenic
7、 contamination and human health 劣质饲料添加剂导致的镉污劣质饲料添加剂导致的镉污染染 镉（Cd）是一种有毒的重金属元素，属严重污染性元素。FAO和WHO 将Cd列为仅次于黄曲霉素和砷的食品污染物。特点：在动物和人体内排泄很慢，有明显的蓄积性。危害：慢性毒性作用，主要是损害肾小管，并导致骨质疏松症。导致严重贫血、损害生殖系统，并干扰锌、铜、铁在体内的吸收与代谢。技术路线技术路线 仔猪仔猪 组学技术组学技术 基因组学基因组学 蛋白质组学蛋白质组学 代谢组学代谢组学 宫内发育迟缓宫内发育迟缓 断奶应激断奶应激 肠道发育肠道发育 作用机制作用机制 调控技术调控技术 肠道
8、健康肠道健康 功能性饲料产品功能性饲料产品 推广应用推广应用 仔猪健康养殖仔猪健康养殖 主要进展主要进展-1 1 IUGR(左左)和和CK（右（右)肠道粘膜基因表达变化图谱比较肠道粘膜基因表达变化图谱比较 IUGR(IUGR(左左)和和CKCK仔仔猪肠道粘膜基因猪肠道粘膜基因表达变化表达变化 与正常空肠基因比较：宫内发育迟缓与正常空肠基因比较：宫内发育迟缓仔猪（仔猪（IUGR)有有306个基因上调，个基因上调，271个个基因下调；添加精氨酸，有基因下调；添加精氨酸，有258个基因上个基因上调，调，171个基因下调；精氨酸生素有个基因下调；精氨酸生素有60个个基因上调基因上调,169个基因下调。
9、个基因下调。断奶引发了断奶引发了与氧化应激和免疫激活相关的与氧化应激和免疫激活相关的21个基因表个基因表达上调及与营养代谢和细胞增殖相关的达上调及与营养代谢和细胞增殖相关的18个基因表达下降。个基因表达下降。Chen et al.,2009.Pro Fun Amino Acids Carb:238-243 IUGR(左左)CK 建立了仔猪肠道基因表达基因芯片变化图谱建立了仔猪肠道基因表达基因芯片变化图谱 蛋白质组学分析对哺乳蛋白质组学分析对哺乳(左左)和断奶和断奶(右右)仔猪肠道粘膜上皮组仔猪肠道粘膜上皮组织织2D凝胶蛋白质图谱比较凝胶蛋白质图谱比较 建立了分辨率较高且重复性好的仔猪肠道粘膜上
10、皮组建立了分辨率较高且重复性好的仔猪肠道粘膜上皮组织的织的2-DE图谱，鉴定了一些可能与蛋白质合成、肠道氨基图谱，鉴定了一些可能与蛋白质合成、肠道氨基酸转运吸收相关的差异表达蛋白质。酸转运吸收相关的差异表达蛋白质。同一组织同一组织3块凝胶的平均蛋白质点数依次为块凝胶的平均蛋白质点数依次为87528、83648和和94426，匹配率达，匹配率达83.81%，84.05%，82.39%.且平行胶在蛋白质点位置上有较好的重复性。且平行胶在蛋白质点位置上有较好的重复性。建立了早期断奶应激肠道黏膜蛋白质组图谱建立了早期断奶应激肠道黏膜蛋白质组图谱 Wang et al.,2009.Pro Fun Ami
11、no Acids Carb:383-395 1.01.52.02.53.03.54.04.55.0ppm1.01.52.02.53.03.54.04.55.0ppm78ppm1.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.07.58.0ppm6.57.07.58.0ppm25679103111213141615171819202122232425131632627292830313234353637383940434445464748493481033424150515253A B C 哺乳仔猪血清哺乳仔猪血清600 MHz 代谢组的图谱代谢组的图谱 其中：其中：A
12、中芳香区中芳香区(5.6-8.5)相对于脂肪区相对于脂肪区(0.6-5.4)扩大了约扩大了约16倍，而倍，而B中芳香区中芳香区(5.6-8.5)相对于脂肪区相对于脂肪区(0.6-5.4)扩大了约扩大了约4倍倍 随着日龄的增长，哺乳仔猪血随着日龄的增长，哺乳仔猪血清中脂类、大部分碱类物质、清中脂类、大部分碱类物质、氨基酸中赖氨酸、组氨酸、苯氨基酸中赖氨酸、组氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、酪氨酸浓度丙氨酸、苏氨酸、酪氨酸浓度呈下降趋势。呈下降趋势。随着日龄的增长，哺乳仔猪血随着日龄的增长，哺乳仔猪血清中葡萄糖、大部分酸类物质、清中葡萄糖、大部分酸类物质、氨基酸中精氨酸、异亮氨酸、氨基酸中精氨酸、异亮氨酸
13、、亮氨酸、蛋氨酸、牛磺酸、丙亮氨酸、蛋氨酸、牛磺酸、丙氨酸浓度呈上升趋势。氨酸浓度呈上升趋势。建立了哺乳仔猪发育血液产物变化代谢组图谱建立了哺乳仔猪发育血液产物变化代谢组图谱 Li et al.,2009.Pro Fun Amino Acids Carb:1-11 主要进展主要进展-2 2 哺乳仔猪发育哺乳仔猪发育(1-28d)肠道组织形态学指标肠道组织形态学指标(y)与日龄与日龄(x)之间曲线方程之间曲线方程(n=30)y x 曲线方程曲线方程 空肠前段空肠前段 绒毛长度绒毛长度 日龄日龄 y=247.92-11.15x+0.34x2 隐窝深度隐窝深度 日龄日龄 y=170.94-8.27x
14、+0.24x2 空肠后段空肠后段 绒毛长度绒毛长度 日龄日龄 y=241.50+47.42x-9.64x2+0.54x3-0.009x4 隐窝深度隐窝深度 日龄日龄 y=184.50-2.58x 上皮间淋巴细胞数上皮间淋巴细胞数 日龄日龄 y=0.47+5.12x 回肠末端回肠末端 绒毛长度绒毛长度 日龄日龄 y=195.87+3.45x 隐窝深度隐窝深度 日龄日龄 y=83.30+11.27x-0.29x2 上皮间淋巴细胞数上皮间淋巴细胞数 日龄日龄 y=370.71+21.23x-3.15x2+0.08x3 杯状细胞数杯状细胞数 日龄日龄 y=49.73-1.00 x 首次阐明了仔猪哺乳期
15、肠道黏膜发育变化规律首次阐明了仔猪哺乳期肠道黏膜发育变化规律 1d 7d 14d 21d 28d 1-28日龄日龄哺乳仔猪发育空肠前段形态学指标扫描电镜照片哺乳仔猪发育空肠前段形态学指标扫描电镜照片(HE，40 x10)哺乳仔猪发育肠道绒毛长度、哺乳仔猪发育肠道绒毛长度、隐窝深度、上皮间淋巴细胞隐窝深度、上皮间淋巴细胞数和杯状细胞数不受性别变数和杯状细胞数不受性别变化的影响。化的影响。绒毛长度、隐窝深度、上皮间淋绒毛长度、隐窝深度、上皮间淋巴细胞数和杯状细胞数不受空肠巴细胞数和杯状细胞数不受空肠部位部位(空肠前段和空肠后段空肠前段和空肠后段)的影响，的影响，但与回肠之间有差异。但与回肠之间有差
16、异。哺乳仔猪发育肠道形态学指标在不同肠道部位之间的比较哺乳仔猪发育肠道形态学指标在不同肠道部位之间的比较(n=30)b ab a 050100150200250绒毛长度隐窝深度空肠前段空肠后段回肠末端高度高度(mm)050100150200250上皮淋巴细胞数杯状细胞数空肠前段空肠后段回肠末端b b b b a a 050100150空肠前段空肠后段回肠末端灰度单位00.511.522.5空肠前段空肠后段回肠末端相对表达量哺乳仔猪发育肠道碱性磷酸酶免疫组化灰度哺乳仔猪发育肠道碱性磷酸酶免疫组化灰度(A)及其及其mRAN相对表达量相对表达量(B)在不同肠道部位之间的比较在不同肠道部位之间的比较(n=30)A B a b b 肠道碱性磷酸酶是肠道碱性磷酸酶是肠黏膜上的标志酶，可反映肠道的发育肠黏膜上的标志酶，可反映肠道的发育情况及肠上皮细胞的吸收能力，其不受性别变化的影响，情况及肠上皮细胞的吸收能力，其不受性别变化的影响，免疫组化灰度不受肠道部位的影响，但免疫组化灰度不受肠道部位的影响，但mRNA相对表达量相对表达量在空肠前段较空肠后段和回肠末端要高。在空肠前段较空肠后段和回肠末端要高。揭