陳代文 毛湘冰 余 冰 何 軍 吳 德張克英 鄭 萍 虞 潔

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)研究所，教育部動(dòng)物抗病營(yíng)養(yǎng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 611130)

豬的健康水平是影響?zhàn)B豬生產(chǎn)水平和效益的重要因素，在規(guī)模化養(yǎng)殖條件下豬健康的重要性尤為突出。近幾年來(lái)，我國(guó)養(yǎng)豬業(yè)一直面臨疫病的威脅和困擾，不但使其生產(chǎn)潛力不能充分發(fā)揮，而且因防病治病大量使用藥物導(dǎo)致豬肉安全質(zhì)量得不到保障，嚴(yán)重影響?zhàn)B豬業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。解決豬健康問題必須依靠綜合措施，在繼續(xù)加強(qiáng)和規(guī)范豬病防治的疫苗和藥物管理的同時(shí)，尋求新思路，研究和應(yīng)用新理論、新技術(shù)、新產(chǎn)品十分重要和必要。抗病營(yíng)養(yǎng)理念和技術(shù)則屬此范疇。

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和生物學(xué)研究表明，營(yíng)養(yǎng)是決定健康的關(guān)鍵因素。四川農(nóng)業(yè)大學(xué)于2005年提出“抗病營(yíng)養(yǎng)”(disease-resistant nutrition)的概念，這是一個(gè)研究動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與健康之間關(guān)系的新興交叉領(lǐng)域。通過研究，揭示動(dòng)物健康的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控規(guī)律與機(jī)制，建立抗病營(yíng)養(yǎng)原理和技術(shù)，進(jìn)而提高動(dòng)物對(duì)應(yīng)激和疾病抵抗力，確保動(dòng)物健康，減少疾病，降低用藥，取消藥物飼料添加劑，最終實(shí)現(xiàn)畜產(chǎn)品的安全高效生產(chǎn)。

1 抗病營(yíng)養(yǎng)概念與研究?jī)?nèi)容

營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是一切生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，既影響動(dòng)物生產(chǎn)潛力和效率，也決定了動(dòng)物健康狀況。

關(guān)于營(yíng)養(yǎng)與健康的關(guān)系研究已有很長(zhǎng)的歷史。早期的研究至少可追溯到19世紀(jì)中葉，研究?jī)?nèi)容集中在營(yíng)養(yǎng)缺乏和過量中毒的危害方面，逐步認(rèn)識(shí)營(yíng)養(yǎng)與健康的表觀關(guān)系。從20世紀(jì)中后期開始，隨著免疫學(xué)的發(fā)展，動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)開始探索營(yíng)養(yǎng)與免疫的關(guān)系，并逐步拓展到應(yīng)激—免疫—營(yíng)養(yǎng)的互作方面。但直至今天，盡管有不少文章和著作發(fā)表［尤其是Adams［1］在2001年提出了動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與免疫系統(tǒng)、胃腸道、非感染性疾病之間的關(guān)系，并認(rèn)為全方位營(yíng)養(yǎng)對(duì)畜禽養(yǎng)殖的重要性］，但該領(lǐng)域的研究很不系統(tǒng)和深入。從廣度上看，營(yíng)養(yǎng)不僅可以通過調(diào)節(jié)免疫功能而影響健康，而且可以通過調(diào)節(jié)動(dòng)物抗病基因的表達(dá)、調(diào)控腸道微生態(tài)環(huán)境、影響特異性疾病的發(fā)生發(fā)展過程、干預(yù)霉菌毒素和自由基對(duì)健康的危害等多種途徑影響動(dòng)物健康，但其定性定量作用規(guī)律尚未建立;從深度上看，營(yíng)養(yǎng)可調(diào)節(jié)動(dòng)物內(nèi)分泌、生長(zhǎng)相關(guān)因子、免疫相關(guān)因子的表達(dá)和腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)及代謝產(chǎn)物而影響動(dòng)物健康，但其分子機(jī)制及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑尚不清楚。同時(shí)，由于營(yíng)養(yǎng)素在動(dòng)物體內(nèi)代謝具有交互作用，這不僅增加了研究的難度，也影響營(yíng)養(yǎng)素在動(dòng)物機(jī)體中抗病效應(yīng)的發(fā)揮。因此，營(yíng)養(yǎng)與健康問題仍然是一個(gè)科學(xué)難題，傳統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)與免疫的研究不能涵蓋全部范疇。研究并揭示營(yíng)養(yǎng)對(duì)動(dòng)物健康的影響規(guī)律及其機(jī)制是動(dòng)物科學(xué)的重大理論課題。開展這一難題和課題的研究不僅有助于深入認(rèn)識(shí)生命的本質(zhì)，而且可為動(dòng)物健康養(yǎng)殖和高效安全生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。

四川農(nóng)業(yè)大學(xué)在深入分析和總結(jié)相關(guān)學(xué)科發(fā)展并結(jié)合自身多年研究與實(shí)踐的基礎(chǔ)上，于2005年提出“抗病營(yíng)養(yǎng)”的概念，用此術(shù)語(yǔ)來(lái)統(tǒng)領(lǐng)營(yíng)養(yǎng)與健康關(guān)系研究領(lǐng)域，同時(shí)也顯示營(yíng)養(yǎng)對(duì)健康的特殊作用和營(yíng)養(yǎng)學(xué)朝著保健和抗病方向分支發(fā)展的必然性和必要性。目前，抗病營(yíng)養(yǎng)的理念逐漸得到廣大學(xué)者和行業(yè)的認(rèn)可，抗病營(yíng)養(yǎng)理論和技術(shù)體系的雛形已經(jīng)凸顯。

抗病營(yíng)養(yǎng)學(xué)是動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)與免疫學(xué)、生理學(xué)、病理學(xué)、分子和細(xì)胞生物學(xué)的交叉領(lǐng)域，其目的是要回答動(dòng)物吃什么、吃多少和怎么吃才能確保動(dòng)物最大抗病力?？共I(yíng)養(yǎng)研究?jī)?nèi)容及目標(biāo)見圖1，具體內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:1)營(yíng)養(yǎng)與免疫。本方向重點(diǎn)研究營(yíng)養(yǎng)對(duì)免疫系統(tǒng)發(fā)育和免疫功能發(fā)揮的影響，建立提高動(dòng)物一般免疫力的營(yíng)養(yǎng)原理和技術(shù)。2)營(yíng)養(yǎng)與腸道健康。本方向重點(diǎn)研究營(yíng)養(yǎng)對(duì)腸道發(fā)育、功能和微生態(tài)環(huán)境的影響，建立確保腸道健康的營(yíng)養(yǎng)原理和技術(shù)。3)營(yíng)養(yǎng)與抗病基因。本方向重點(diǎn)研究營(yíng)養(yǎng)與抗病基因表達(dá)的互作規(guī)律，探索抗病的表觀遺傳規(guī)律，建立抗病遺傳的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控原理和技術(shù)。4)營(yíng)養(yǎng)與應(yīng)激。本方向重點(diǎn)研究各類應(yīng)激對(duì)營(yíng)養(yǎng)代謝和需要的影響，建立抗應(yīng)激營(yíng)養(yǎng)原理和技術(shù)。5)營(yíng)養(yǎng)與疾病。本方向重點(diǎn)研究營(yíng)養(yǎng)對(duì)疾病發(fā)生發(fā)展過程的影響及其機(jī)制，建立提高特異疾病抵抗力的營(yíng)養(yǎng)原理和技術(shù)。6)營(yíng)養(yǎng)與抗?fàn)I養(yǎng)因子。本方向重點(diǎn)研究抗?fàn)I養(yǎng)因子(重點(diǎn)是霉菌毒素)對(duì)免疫應(yīng)答和營(yíng)養(yǎng)代謝的影響，建立緩解其危害的營(yíng)養(yǎng)原理和技術(shù)。

圖1 抗病營(yíng)養(yǎng)研究?jī)?nèi)容及目標(biāo)Fig.1 The content and aim of disease-resistant nutrition

開展并完成上述研究，需要營(yíng)養(yǎng)學(xué)家、生化學(xué)家、生理學(xué)家、免疫學(xué)家、病理學(xué)家等多學(xué)科專家的共同參與，需要將傳統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)學(xué)和醫(yī)學(xué)手段與現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)、基因工程技術(shù)以及組學(xué)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)與方法相結(jié)合，需要長(zhǎng)期堅(jiān)持和穩(wěn)定投入，方能取得進(jìn)展和突破。其中，最難的難點(diǎn)當(dāng)屬科學(xué)合理的研究模型的建立，包括建模方法、評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)、模型可靠性、穩(wěn)定性和適用性等。

2 豬抗病營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展

四川農(nóng)業(yè)大學(xué)近幾年在豬抗病營(yíng)養(yǎng)方面開展了系統(tǒng)研究，涉及內(nèi)容包括:營(yíng)養(yǎng)與豬的免疫調(diào)控;營(yíng)養(yǎng)與腸道微生態(tài)環(huán)境及健康的關(guān)系;豬抗病力差異的分子機(jī)制及抗病基因表達(dá)的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控;氧化應(yīng)激及抗氧化營(yíng)養(yǎng);營(yíng)養(yǎng)與病原微生物關(guān)系;霉菌毒素及其防霉抗霉?fàn)I養(yǎng)措施。

2.1 抗病營(yíng)養(yǎng)研究模型

成功構(gòu)建抗病營(yíng)養(yǎng)研究模型是開展深入研究的基礎(chǔ)。本團(tuán)隊(duì)探索了豬活體和細(xì)胞層面的免疫應(yīng)激模型、氧化應(yīng)激模型、病原微生物誘導(dǎo)的疾病模型、霉菌毒素攻擊模型，構(gòu)建了適合一定條件的研究模型［2-11］。但由于每種模型均涉及由神經(jīng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)參與的復(fù)雜的生理病理反應(yīng)，要選擇最佳應(yīng)激源、確定適宜引入方式和劑量、篩選敏感監(jiān)測(cè)標(biāo)識(shí)、明確應(yīng)激持續(xù)時(shí)間都十分困難，有待深入研究。

2.2 營(yíng)養(yǎng)與非特異性免疫

本團(tuán)隊(duì)就蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、礦物元素等養(yǎng)分和植物提取物、微生態(tài)制劑、益生素等非營(yíng)養(yǎng)性物質(zhì)與仔豬和母豬一般免疫力(非特異性免疫力)的關(guān)系進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究，以淋巴細(xì)胞數(shù)量、T細(xì)胞亞群組成、免疫球蛋白濃度、細(xì)胞因子濃度和基因表達(dá)量等為評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)，提出了正常狀況下保證豬最佳免疫力的養(yǎng)分需要量。

以仔豬為對(duì)象，研究了飼糧蛋白質(zhì)水平和氧化鋅添加量對(duì)體液免疫、細(xì)胞免疫及腸道黏膜免疫的影響，弄清了鋅與蛋白質(zhì)水平互作影響免疫功能的作用機(jī)制，確定了仔豬飼糧適宜的氧化鋅與蛋白質(zhì)水平［12-13］。

以生長(zhǎng)豬為對(duì)象，探討了部分氨基酸和維生素對(duì)機(jī)體免疫力的影響及機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加色氨酸和蘇氨酸促進(jìn)免疫球蛋白的合成與分泌，提高豬的生長(zhǎng)性能［9］。

以妊娠母豬、哺乳母豬和斷奶仔豬為對(duì)象，研究了營(yíng)養(yǎng)水平、硒源和硒水平對(duì)母豬繁殖性能和仔豬生長(zhǎng)性能及免疫功能的調(diào)節(jié)效應(yīng)，確定了母豬和仔豬獲得最佳免疫保護(hù)效應(yīng)的硒源和硒水平及母豬獲得最佳繁殖性能的營(yíng)養(yǎng)水平［14-16］。

妊娠鼠模型研究發(fā)現(xiàn)，適度提高維生素A、維生素E和色氨酸的供給量可改善體液免疫功能，提高Th2型細(xì)胞因子的表達(dá)，改善Th1/Th2免疫平衡，從而給胚胎發(fā)育提供免疫保護(hù)，提高胚胎存活率［17-19］。

此外，本團(tuán)隊(duì)的研究還發(fā)現(xiàn)，在母豬和仔豬飼糧中添加寡糖、植物提取物和微生態(tài)制劑等也可提高母豬繁殖性能和仔豬免疫力［14，20-21］。

通過研究，初步構(gòu)建了營(yíng)養(yǎng)調(diào)控非特異性免疫力的途徑與機(jī)制，見圖2。

圖2 營(yíng)養(yǎng)調(diào)控豬非特異性免疫力的途徑與機(jī)制Fig.2 The way and mechanism of nutrients regulating non-specific immunity in swine

2.3 營(yíng)養(yǎng)與腸道健康

有學(xué)者應(yīng)用豬全基因組表達(dá)譜芯片技術(shù)研究了飼糧及斷奶應(yīng)激對(duì)仔豬小腸發(fā)育的分子機(jī)制，從一定程度上揭示了哺乳仔豬腸道發(fā)育過程的分子基礎(chǔ)，以及不同蛋白質(zhì)源飼糧對(duì)斷奶仔豬腸道發(fā)育影響的分子差異［22］。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，出生后3日齡和斷奶(21日齡)后3 d是仔豬腸道發(fā)育的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)，蛋白質(zhì)源不同影響腸道發(fā)育［22-23］(圖3)。

宮內(nèi)發(fā)育遲緩(IUGR)顯著影響仔豬腸道發(fā)育和健康，腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)、腸細(xì)胞代謝能力、抗氧化能力、線粒體功能等均存在明顯缺陷，改變營(yíng)養(yǎng)模式可能緩解IUGR的缺陷;與腸外營(yíng)養(yǎng)比，采用全腸營(yíng)養(yǎng)更有利于腸道健康，降低壞死性腸炎(NEC)發(fā)生率;初生仔豬飼喂初乳較配方乳更能促進(jìn)仔豬消化道發(fā)育，增強(qiáng)消化酶的活性，阻止微生物黏附，降低NEC發(fā)生率［24］。

營(yíng)養(yǎng)源不同對(duì)仔豬腸道健康的影響也不同［25-28］。用21日齡斷奶仔豬進(jìn)行的系列研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)、淀粉和脂肪來(lái)源不同，仔豬生產(chǎn)性能、腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)、消化酶活性、大腸菌群結(jié)構(gòu)、微生物代謝產(chǎn)物均存在顯著差異。酪蛋白優(yōu)于大豆蛋白，玉米蛋白最差，添加氨基酸平衡氨基酸模式后不能完全消除這種差異;豌豆淀粉優(yōu)于玉米或小麥淀粉，木薯淀粉最差;椰子油優(yōu)于玉米油或魚油，棕櫚油最差。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，就腸道健康而言，純合飼糧不如自然配合飼糧。營(yíng)養(yǎng)源差異的機(jī)制與宿主內(nèi)分泌、微生物結(jié)構(gòu)和代謝產(chǎn)物有關(guān)，營(yíng)養(yǎng)源、宿主、微生物相互作用決定了腸道健康(圖4)。

圖3 仔豬腸道發(fā)育全基因表達(dá)譜及營(yíng)養(yǎng)調(diào)控關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)與營(yíng)養(yǎng)要點(diǎn)Fig.3 The whole-profile gene expression in the gut of piglets，and the key timepoint of nutrients that were regulated by nutrition

圖4 營(yíng)養(yǎng)源對(duì)豬腸道健康的影響及其機(jī)制Fig.4 The effect and mechanism of nutrient sources on gut health of swine

合理使用低聚糖、活菌制劑、酸化劑、酶制劑、丁酸鈉、高劑量銅均可改善腸道微生態(tài)平衡，保障腸道健康，而長(zhǎng)期或大量使用抗生素可破壞腸道微生態(tài)平衡［20-21，29-32］。

飼料形態(tài)(顆?；蚍哿?或狀態(tài)(固體或液體)影響仔豬腸道健康［33］。

在機(jī)制方面，初步探索了營(yíng)養(yǎng)因素對(duì)腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)、分泌功能、免疫功能和微生物菌群的影響，構(gòu) 建 了 腸 道 保 健 營(yíng) 養(yǎng) 原 理［13，20-22，29-31，34-35］(圖5)。

2.4 營(yíng)養(yǎng)與抗病基因

對(duì)藏豬、梅山豬和杜長(zhǎng)大(DLY)豬的比較研究發(fā)現(xiàn)，Toll樣受體(TLR)、β -防御素(pBD)、維甲酸誘導(dǎo)基因(RIG-1)、線粒體抗病毒信號(hào)蛋白(MAVS)等抗病基因的表達(dá)量具有顯著的品種差異和組織特異性［36-39］。藏豬的表達(dá)量顯著高于梅山豬，后者又高于DLY豬(圖6)。

以豬小腸細(xì)胞系IPEC-J2為研究對(duì)象，研究了維生素A、維生素D、維生素E、微量元素鋅、精氨酸和異亮氨酸對(duì)pBD表達(dá)的調(diào)控效應(yīng)［36-37］。結(jié)果表明，所研究的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)都能夠不同程度地誘導(dǎo)豬小腸上皮細(xì)胞pBD基因的表達(dá)和蛋白分泌。核轉(zhuǎn)錄因子-κB(NF-κB)通路和絲裂原激活/細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶-細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白激酶(MEK-ERK)通路可能分別是維生素A影響pBD-2基因表達(dá)和影響pBD-1、pBD-3基因表達(dá)的信號(hào)通路之一。

用DLY仔豬或藏豬進(jìn)行的活體試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在正常和病原微生物攻毒2種狀態(tài)下，飼糧添加維生素 A、維生素 D可提高組織中 pBD-1、pBD-3、TLR、RIG-1 和 MAVS 基因的表達(dá)量［36，39］;添加精氨酸有緩解應(yīng)激導(dǎo)致的采食量下降的效應(yīng)，增加各組織的pBD-1、pBD-2、pBD-3基因表達(dá)量，顯著下調(diào)因免疫應(yīng)激導(dǎo)致的仔豬Toll樣受體4(TLR4)和Toll樣受體5(TLR5)及其下游信號(hào)分子髓樣分化因子88(MyD88)、NF-κB/p65 mRNA 等的過度表達(dá)，降低炎癥因子白細(xì)胞介素-6(IL-6)、干擾素 -γ(IFN-γ)和腫瘤壞死因子 - α(TNF-α)等的產(chǎn)生，進(jìn)而緩解免疫應(yīng)激［5，37］;一氧化氮(NO)是介導(dǎo)精氨酸(Arg)調(diào)節(jié)免疫應(yīng)激狀態(tài)下TLR4信號(hào)途徑的關(guān)鍵信號(hào)分子［37］(圖6)。

圖5 動(dòng)物腸道保健營(yíng)養(yǎng)原理Fig.5 The nutritional mechanism of health protection in animal gut

圖6 不同品種豬抗病力差異分子機(jī)制及抗病基因表達(dá)的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控Fig.6 The molecular mechanism of disease-resistant difference among the different breeds of swine，and the nutritional regulation of the expression of disease-resistant genes

2.5 營(yíng)養(yǎng)與應(yīng)激

2.5.1 免疫應(yīng)激

以仔豬為對(duì)象，以注射脂多糖(LPS)為手段，建立了仔豬免疫應(yīng)激模型。結(jié)果表明，免疫應(yīng)激后短期內(nèi)可導(dǎo)致仔豬處于高度免疫活化狀態(tài)，采食量急劇下降，通過抑制胰高血糖素樣肽-2(GLP-2)分泌而影響仔豬腸道形態(tài)學(xué)(絨毛高度/隱窩深度)和腸黏膜乳糖酶、蔗糖酶及堿性磷酸酶的活性;通過神經(jīng)內(nèi)分泌途徑改變養(yǎng)分代謝方向，仔豬整體蛋白質(zhì)代謝朝著分解代謝加強(qiáng)、合成代謝降低的方向進(jìn)行;營(yíng)養(yǎng)需要模型發(fā)生改變，應(yīng)激初期飼糧整體蛋白質(zhì)需要量降低，理想氨基酸模式發(fā)生變化，蘇氨酸和色氨酸與賴氨酸之比大大提高，應(yīng)激后期的恢復(fù)期，蛋白質(zhì)和賴氨酸需要量增加［7，10，40-41］。對(duì)鋅的研究發(fā)現(xiàn)，NRC(1998)推薦的仔豬鋅需要量足以滿足正常條件下仔豬生長(zhǎng)和適宜免疫力的需要，但在免疫應(yīng)激條件下需要大大提高鋅的添加量［35］。營(yíng)養(yǎng)緩解免疫應(yīng)激的途徑與機(jī)制如圖7。

2.5.2 氧化應(yīng)激

飼喂氧化魚油和腹腔注射diquat都可誘導(dǎo)仔豬產(chǎn)生氧化應(yīng)激［3，15，42］。表現(xiàn)為生產(chǎn)性能、養(yǎng)分利用率及組織抗氧化能力下降，血相改變，組織細(xì)胞過氧化損傷加劇，腸黏膜損傷，養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)載體的表達(dá)量和養(yǎng)分的轉(zhuǎn)運(yùn)能力顯著降低，機(jī)體免疫應(yīng)答能力下降。

圖7 營(yíng)養(yǎng)緩解免疫應(yīng)激的途徑與機(jī)制Fig.7 The way and mechanism of nutrients alleviating immune stress

在氧化應(yīng)激狀況下，仔豬硒的代謝和需要量發(fā)生變化，0.2 mg/kg的硒添加量不能滿足機(jī)體抗氧化的需要;硒抗氧化應(yīng)激的機(jī)制可能與影響三碘甲狀腺原氨酸(T3)、甲狀腺素(T4)的分泌、調(diào)節(jié)細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)和白細(xì)胞介素-6(IL-6)的生成以及NF-κB活性有關(guān);同時(shí)，氧化應(yīng)激導(dǎo)致仔豬體內(nèi)色氨酸和精氨酸的代謝改變［15］。氧化應(yīng)激通過增強(qiáng)肝臟色氨酸2，3-加雙氧酶活性來(lái)提高斷奶仔豬色氨酸分解代謝，通過提高腸道氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體(CAT-1)mRNA表達(dá)、增加精氨酸內(nèi)源合成關(guān)鍵酶鳥氨酸轉(zhuǎn)氨酶(OAT)的活性、降低肝臟和肺的誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)和內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)的mRNA的表達(dá)來(lái)改變精氨酸的吸收和代謝［43］。在應(yīng)激條件下，提高精氨酸添加量可以通過調(diào)控精氨酸的代謝、維持精氨酸內(nèi)源穩(wěn)定性、增加精氨酸的有效性、調(diào)控內(nèi)分泌、降低炎癥因子的表達(dá)等綜合途徑緩解氧化應(yīng)激;增加色氨酸添加量則通過影響胰島素樣生長(zhǎng)因子-1(IGF-1)系統(tǒng)基因、促食欲相關(guān)基因及炎癥相關(guān)基因表達(dá)，調(diào)控仔豬生長(zhǎng)、食欲及炎癥過程，發(fā)揮其抗應(yīng)激作用［44］(圖8)。

2.6 營(yíng)養(yǎng)與疾病

在構(gòu)建模型基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究了營(yíng)養(yǎng)對(duì)病毒［豬圓環(huán)病毒(PCV2)、輪狀病毒、偽狂犬病毒(PRV)］、弱毒苗(豬瘟、偽狂犬病弱毒、豬繁殖和呼吸綜合征)和細(xì)菌(大腸桿菌、沙門氏菌桿菌)攻擊下仔豬的保護(hù)效應(yīng)，揭示了營(yíng)養(yǎng)調(diào)節(jié)豬特異性免疫力的機(jī)理和可能途徑［4-6，9，11，19，25，39，45-46］(圖 9)。

生物素和葉酸促進(jìn)IFN-γ合成，緩解PCV2對(duì)豬淋巴組織的破壞，促進(jìn)免疫應(yīng)答反應(yīng)和PCV2抗體生成，發(fā)病率降低 10%［4，6］。維生素 D 通過促進(jìn)仔豬輪狀病毒(RV)抗體和腸道黏膜分泌型免疫球蛋白A(SIgA)生成，調(diào)節(jié)RIG-1信號(hào)通路關(guān)鍵分子表達(dá)，降低RV攻擊下仔豬腸道黏膜炎癥反應(yīng)，顯著降低腹瀉率［39］(圖 10)。

精氨酸通過提高母豬高致病性豬藍(lán)耳病病毒(PRRSV)抗體水平，降低死胎率和弱仔率;血漿蛋白粉作為蛋白質(zhì)來(lái)源能顯著提高接種豬瘟弱毒苗仔豬抗體效價(jià)，且顯著提高其血清IFN-γ及免疫球蛋白水平［11，45］。色氨酸可促進(jìn)生長(zhǎng)豬IGF-1分泌及特異性抗體合成，緩解因接種PRRSV和PRV弱毒苗引起的生長(zhǎng)抑制［9，19］。蘇氨酸通過增強(qiáng)淋巴細(xì)胞功能、促進(jìn)特異和非特異性抗體產(chǎn)生、下調(diào)TLR表達(dá)、減少炎性因子產(chǎn)生以及促進(jìn)蛋白質(zhì)合成等途徑緩解PRV對(duì)仔豬的損傷［9，46］(圖 11)。

圖8 營(yíng)養(yǎng)緩解氧化應(yīng)激的途徑與機(jī)制Fig.8 The way and mechanism of nutrients alleviating oxidative stress

圖9 營(yíng)養(yǎng)調(diào)控特異性疾病的可能途徑和機(jī)制Fig.9 The possible way and mechanism of nutrients regulating specific diseases

椰子油和魚油可通過改善仔豬糖脂代謝、腸道發(fā)育及免疫相關(guān)分子的表達(dá)，緩解大腸桿菌(O8∶K87/K88ab)攻擊對(duì)仔豬生產(chǎn)性能和健康的負(fù)面影響［25］。精氨酸可下調(diào)仔豬TLR4和TLR5及其信號(hào)途徑關(guān)鍵分子表達(dá)，緩解沙門氏菌桿菌(S.C500)對(duì)免疫系統(tǒng)的激活［5］。

2.7 營(yíng)養(yǎng)與霉菌毒素

本團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)研究了霉菌毒素對(duì)健康的危害及防霉抗霉?fàn)I養(yǎng)技術(shù)。在調(diào)查分析飼料霉菌毒素污染現(xiàn)狀［47］的基礎(chǔ)上，以仔豬和生長(zhǎng)育肥豬為對(duì)象，研究揭示了自然霉變飼糧(以含鐮刀菌毒素或黃曲霉毒素為主)在導(dǎo)致采食量下降、小腸黏膜結(jié)構(gòu)損傷方面的毒性效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)自然霉變玉米導(dǎo)致仔豬肝臟和空腸黏膜氧化損傷，改變空腸形態(tài)結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)載體基因表達(dá)量，降低養(yǎng)分消化率和轉(zhuǎn)運(yùn)能力，改變腸道微生物平衡，進(jìn)而抑制仔豬生長(zhǎng)［2，48］。仔豬采食量下降的原因是血清中與采食調(diào)節(jié)相關(guān)的激素水平發(fā)生了明顯變化［48］(圖12)。

通過檢測(cè)機(jī)體氧化還原狀態(tài)發(fā)現(xiàn)，霉菌毒素的危害可能與毒素導(dǎo)致的機(jī)體氧化與抗氧化系統(tǒng)失衡有關(guān)［49］。進(jìn)一步的系列研究證實(shí)了這一推論。體內(nèi)外試驗(yàn)揭示，硒和維生素E能夠緩解霉菌毒素對(duì)大鼠和仔豬腸細(xì)胞的氧化損傷，降低霉菌毒素的危害;且硒是通過增強(qiáng)核因子E2相關(guān)因子2/抗氧化反應(yīng)元件(Nrf2/ARE)途徑的防御作用而發(fā)揮其降低毒素危害效應(yīng)［49-50］(圖12)。

圖10 維生素D對(duì)輪狀病毒攻毒的保護(hù)機(jī)制Fig.10 The protective mechanism of vitamin D on rotavirus challenge in pigs

圖11 蘇氨酸偽狂犬攻毒的保護(hù)機(jī)制Fig.11 The protective mechanism of threonine on pseudorabies virus challenge in pigs

3 抗病營(yíng)養(yǎng)的應(yīng)用

抗病營(yíng)養(yǎng)的應(yīng)用技術(shù)包括:第一，應(yīng)用抗病營(yíng)養(yǎng)需要參數(shù)配制抗病飼料;第二，開發(fā)應(yīng)用抗病飼料新產(chǎn)品，包括生物蛋白質(zhì)飼料、生物能量飼料、生物飼料添加劑、功能性配合飼料等。

通過近幾年的研究，初步探明了主要養(yǎng)分的抗病營(yíng)養(yǎng)原理和功效，建立了10多種養(yǎng)分的抗病營(yíng)養(yǎng)需要量，研制了10多種具有抗病功效的生物飼料及飼料添加劑，一些產(chǎn)品已在企業(yè)生產(chǎn)使用。應(yīng)用這些成果，規(guī)模豬場(chǎng)的發(fā)病率可以降低20%～30%，生產(chǎn)性能和效益顯著改善，藥物使用量顯著下降，顯示抗病營(yíng)養(yǎng)具有明顯的功效和潛力。

圖12 霉菌毒素的危害及營(yíng)養(yǎng)防霉抗霉的機(jī)制Fig.12 The harm of mycotoxins and the mechanism of nutrients resisting mycotoxin

4 小結(jié)

抗病營(yíng)養(yǎng)的研究與應(yīng)用符合養(yǎng)豬業(yè)可持續(xù)發(fā)展的高效、安全、優(yōu)質(zhì)和環(huán)保要求，具有廣闊的應(yīng)用前景。由于此領(lǐng)域的研究時(shí)間短，很多問題還有待深入研究，理論與技術(shù)體系尚需進(jìn)一步完善。繼續(xù)開展抗病營(yíng)養(yǎng)理論與技術(shù)體系及其機(jī)制研究對(duì)于深入認(rèn)識(shí)健康的本質(zhì)、確保豬的健康和豬肉安全具有重大的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。

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