朱振宇 楊 成 王明根 郭雪峰，2*

(1.塔里木大學動物科學與技術學院，阿拉爾 843300；2.塔里木畜牧科技兵團重點實驗室，阿拉爾 843300)

羔羊腸道發(fā)育始于胚胎早期，羔羊出生后，腸道快速進行結構和功能完善，以此來適應不同飼糧類型的轉變[1]。Trahair等[2]報道，從母體妊娠27 d開始觀察到胎兒腸道發(fā)育，到母體妊娠50 d胎兒小腸出現絨毛結構。相對于身體其他組織器官，腸道的生長發(fā)育速度隨著胎兒的發(fā)育逐漸加快，妊娠最后3個月，胎兒腸道長度增加1倍[3-5]。研究發(fā)現，新生羔羊腸道占整個消化道的比例為70%～80%，隨著日齡的增長和飼糧類型的轉變，羔羊腸道的結構和功能趨于完善[6-7]。新生羔羊隨著日齡增長，小腸占消化道的比例逐漸下降，大腸占消化道的比例基本保持不變，瘤胃占消化道的比例則逐漸上升，這與開食料中補飼粗纖維刺激瘤胃的發(fā)育有關[8]。羔羊時期胃腸道發(fā)育水平決定了其成年時期生產性能的高低，因此在幼齡期就需要對其腸道發(fā)育進行調控，盡早使其腸道結構和功能完善。

腸道健康包括腸道結構的完整性、腸道發(fā)育狀況、腸道微生物菌群組成以及腸道免疫屏障的狀態(tài)等。腸黏膜免疫屏障是由腸道相關淋巴樣組織、腸系膜淋巴結、分泌型抗體構成的可以對抗毒素、抗原及潛在的有害生物侵害的重要屏障[9]。沿小腸末端延伸1～2 m的回腸派爾斑是B細胞發(fā)育的主要淋巴器官，參與組成腸黏膜免疫屏障以及誘導和活化腸黏膜免疫反應[10-11]。目前，有關單胃動物腸道發(fā)育以及影響因素報道較多，而對反芻動物消化道的研究主要集中在瘤胃上，關于影響反芻動物腸道發(fā)育的研究報道較少。新生羔羊腸道發(fā)育不健全，此階段腸道發(fā)育狀況會直接影響羔羊后期的生長發(fā)育，若飼養(yǎng)管理不當或營養(yǎng)供應不足可能會引發(fā)一系列消化道疾病。尤其在斷奶時期，突然性斷奶使飲食結構驟然變化，導致了回腸細胞氧化損傷，羔羊產生應激反應，發(fā)生腹瀉[12]。Sharif等[13]也報道，幼齡反芻動物腹瀉發(fā)病率要高于成年動物，而腹瀉會導致較高的死亡率。因此，系統(tǒng)地了解羔羊腸道發(fā)育及影響羔羊腸道發(fā)育的因素，對羔羊健康養(yǎng)殖具有重要意義。

1 羔羊腸道結構和功能

腸道具有黏膜層、黏膜下層、肌層及漿膜層[14]。腸上皮是動物機體最大的黏膜，其中的隱窩和絨毛覆蓋約400 m2表面積[15]。腸道黏膜的生長與絨毛和微絨毛的密度、大小以及直徑的變化具有十分緊密的聯系，黏膜為腸道絨毛和微絨毛提供足夠的生長空間[5]。腸道黏膜、絨毛和微絨毛的發(fā)育使腸道成為接觸各種營養(yǎng)物質、藥物、代謝產物、毒素和細菌的場所[16]。此外，腸道在動物生長過程發(fā)揮營養(yǎng)物質和電解質的吸收、機體新陳代謝、激素分泌以及先天免疫等功能[17]。Aleksandersen等[18]通過細胞熒光測定法在25%的淋巴細胞和空腸淋巴細胞上檢測到T細胞標志物，幾乎所有的T細胞都表達了該分子。腸道的微觀結構組成是胃腸道發(fā)揮功能的結構基礎，保證腸道結構的完整，才能促進其功能的發(fā)揮。

1.1 小腸

小腸是消化道參與消化吸收的結構，儲備腸道長度是腸道功能是否良好的決定因素[19]。王彩蓮等[20]報道，在28日齡左右，羔羊小腸長度基本保持恒定，約為體長的25倍。羔羊真胃刺激食道溝分流初乳，啟動下腸道的消化和吸收[21]。腸道絨毛是動物進行消化吸收的結構基礎，母體妊娠的后3個月，胎兒腸道絨毛和微絨毛開始生長[22-23]。隱窩也是小腸的功能性單位，其主要負責分泌消化液和發(fā)揮免疫作用[24-25]。據報道，小腸隱窩區(qū)的潘氏細胞可以分泌防御素，防御素的趨化作用趨化炎癥效應細胞及效應分子向感染部位流動，使機體能更有效地殺滅病原微生物，為天然免疫提供橋梁[26-27]。潘氏細胞內的溶菌酶等也具有抗菌活性，這也是腸道發(fā)揮免疫功能的機制之一[28]。

1.2 大腸

小腸中未被消化的物質，在結腸和盲腸微生物的作用下繼續(xù)分解[8]。經大腸進行水分、電解質和微生物發(fā)酵產物的吸收，揮發(fā)性脂肪酸在到達直腸之前就被吸收[29-30]。盲腸是僅次于瘤胃的發(fā)酵器官，瘤胃和盲腸中存在大量的微生物[31]。羔羊剛斷奶時瘤胃微生物菌群未完全建立，此時盲腸不僅執(zhí)行消化、分泌和吸收功能，還承擔部分對食物的發(fā)酵作用[31]。當出現飼糧變化、環(huán)境改變以及動物機體內環(huán)境穩(wěn)態(tài)失調等情況時，如飼糧營養(yǎng)成分過剩或小腸對營養(yǎng)物質吸收不完全，大量營養(yǎng)物質從前腸直接進入后腸，盲腸發(fā)酵過度，代謝異常[32]。大腸是消化道的最后部分，不僅參與對部分物質的消化吸收，也參與微生物的發(fā)酵。

2 影響羔羊腸道發(fā)育的因素

消化道的發(fā)育程度決定動物的生長速度[33]。腸道健康發(fā)育是動物生長發(fā)育的重要環(huán)節(jié)，是營養(yǎng)物質消化吸收和減少動物疾病的關鍵[34]。羔羊腸道發(fā)育受多種因素影響，如動物飼糧類型[35]、母體營養(yǎng)水平[36]、環(huán)境、外源酶制劑[37]、日齡[38]以及腸道微生物等[39]。此外，羔羊消化道組織發(fā)育受代謝能攝入量、蛋白質攝入量和膳食能量水平的影響[40]。營養(yǎng)限制導致腸道抗氧化能力下降，還會影響腸道對營養(yǎng)物質的消化和吸收[41]。

2.1 母體營養(yǎng)水平對羊胎兒腸道發(fā)育的影響

羔羊胃腸道在母體妊娠期間已經開始發(fā)育，母體營養(yǎng)不足會胎兒組織器官和胃腸道的生長受阻[42]。Vonnahme等[43]報道，對妊娠母羊進行能量和蛋白質限制，降低了胎兒出生后腸道的重量。母體營養(yǎng)物質供應不足，胎兒小腸重量、小腸和大腸的腸徑以及黏膜面積均顯著降低，此外，在營養(yǎng)受限的胎兒中，腸細胞的成熟也被延遲[5]。胎盤作為胎兒與母體之間物質交換的器官，供應胎兒發(fā)育所需要的營養(yǎng)物質，其功能狀態(tài)反映胎兒在宮腔內發(fā)育狀況[44]。當母體營養(yǎng)物質供應長期缺乏時，胎盤供給營養(yǎng)物質減少，胃腸道生長受阻，特別是小腸的生長受阻[45]。妊娠中期，胎兒開始吞咽羊水，刺激胃腸道腔體黏膜分化[46-47]。妊娠末期是胎兒腸道生長的關鍵時期[2]。在妊娠末期的綿羊中發(fā)現，母體10 d內營養(yǎng)不良，導致胎兒生長減慢，并在母體補充營養(yǎng)后胎兒生長速度恢復[48]。Girard[49]研究發(fā)現，妊娠末期出現的母體相對低血糖與胎兒生長增加了葡萄糖的利用有直接的關系。作為子宮內成功發(fā)育的一個判斷，胃腸道必須具有足夠的表面積和健全的功能，以便在腸內喂養(yǎng)開始時消化和吸收營養(yǎng)物質[5]。因此，生產中應加強對妊娠母羊的飼養(yǎng)管理，保證母體營養(yǎng)充足，以減少對胎兒的不良影響，促進胎兒生長和器官的早期發(fā)育。

2.2 飼糧營養(yǎng)組成對羔羊腸道發(fā)育的影響

腸道與身體的其他組織和器官相比，呈現更快的生長速度[4]。早期營養(yǎng)不足，機體組織器官和腸道發(fā)育受阻，嚴重時甚至會損害腸道功能[50]。Meyer等[36]報道，飼糧的營養(yǎng)組成影響腸道的發(fā)育，主要包括飼糧能量、蛋白質以及纖維物質等。

2.2.1 能量

在羔羊早期發(fā)育時期，腸道對膳食營養(yǎng)非常敏感，羔羊自出生至2月齡處于快速生長階段，能量限制會延長腸道達到恒定重量的時間，使腸道不能最大程度發(fā)揮其生長效能，發(fā)育緩慢[36,51]。Burton等[52]報道，腸道占身體質量的5%～7%，卻消耗全身15%～20%的氧氣，需要更多的能量供應。Lima等[53]發(fā)現限制飼糧能量水平，腸道吸收面積下降，這與腸道黏膜以及絨毛的發(fā)育程度有關。動物攝取能量優(yōu)先供應生長發(fā)育的需求，再去滿足一些功能上的消耗，低采食量攝入能量缺乏，不能滿足生長發(fā)育需求，腸道屏障功能就會受到損傷[54]。不同來源能量對腸道的影響也不盡相同，于洋洋[55]通過比較不同來源淀粉對羔羊腸道的影響，發(fā)現相比于玉米淀粉，豌豆淀粉可顯著改善羔羊小腸的形態(tài)結構，增加腸道黏膜面積。另外，飼糧能量和腸道菌群也有一定的關聯，適宜的飼糧精粗比可調節(jié)腸道菌群平衡，這與腸道細菌的生存環(huán)境有關，采食飼糧精粗比例不同，腸道內容物存在差異，使不同菌群豐度存在一定差異[56]。飼糧能量缺乏阻礙羔羊腸道發(fā)育，在生產中要滿足羔羊不同生長時期的能量需求，提供合適的飼糧能量水平，減少因能量缺乏造成的不良影響。

2.2.2 蛋白質

蛋白質和能量是瘤胃乳頭發(fā)育和空腸絨毛生長的關鍵因素，腸道發(fā)育早期蛋白質或能量缺乏可能會抑制這些組織的生長[57]。蛋白質是構成肌層肌纖維的主要物質，生長發(fā)育初期，蛋白質缺乏，腸道黏膜發(fā)育不良，腸道屏障遭到破壞，可利用的營養(yǎng)素不能被充分吸收[33]。而蛋白質水平過高，大量的含氮物質無法被吸收，引發(fā)營養(yǎng)性腹瀉[58]。在羔羊飼糧中提供適宜水平的蛋白質，既保證羔羊的正常生長發(fā)育，促進腸道健康，又減少飼料的浪費。

2.2.3 纖維物質

纖維物質是反芻動物飼糧的組成部分，對提高反芻動物生產力和維持腸道健康有關鍵作用[59]。在開食料中增加纖維物質代替液體飼糧可以促進胃腸道蠕動，刺激腸道表皮，進而促進其功能性結構的發(fā)育，在羔羊開食料中添加一定比例的粗纖維能促進羔羊消化器官組織發(fā)育和消化機能發(fā)育[60]。周力等[61]報道，飼糧中補飼纖維物質促進羔羊空腸和盲腸的發(fā)育，提高羊對纖維素的降解能力。飼糧纖維影響盲腸發(fā)酵過程和盲腸結構發(fā)育，纖維水平適宜時，發(fā)酵產生的短鏈脂肪酸較多，有利于促進腸道發(fā)育，當纖維水平較高時，腸道副交感神經興奮性增加，促進腸道蠕動，使食糜在盲腸內停留時間變短[12]。除了飼糧纖維水平，纖維來源、物理形態(tài)和飼喂方式等也能調控羔羊腸道的發(fā)育。羔羊早期發(fā)育的過程中，適量的補充纖維物質有助于腸道尤其是盲腸的發(fā)育，在生產中，要根據羔羊不同生長階段，在飼糧中提供適宜的纖維物質，以確保腸道可以正常發(fā)育。

2.3 胃腸道微生物對羔羊腸道發(fā)育的影響

胃腸道微生物區(qū)系是影響胃腸道正常消化功能的因素之一[62]。腸道微生物不僅參與營養(yǎng)物質的消化吸收，同時可調節(jié)宿主代謝和健康[63]。微生物通過影響腸上皮增殖和分化、腸道形態(tài)、營養(yǎng)物質消化和吸收以及腸道屏障調控腸道發(fā)育模式[64]。腸上皮細胞在維持共生微生物的耐受和防御之間的平衡中起著關鍵的作用。反過來，腸道微生物群調節(jié)腸道上皮的消化、吸收和屏障功能[26]。在生產中，有時會通過飼喂一些有益微生物來促進羔羊腸道功能的完善。目前可飼喂的益生菌主要有乳酸菌屬(Lactobacillus)、雙歧桿菌屬(Bifidobacterium)、丙酸菌屬(Propionbacterium)、腸球菌屬(Enterococcus.)、片球菌屬(Pediococcus)和芽孢桿菌屬(Bacillus)等[65]。

微生物定植和腸道屏障的構建，建立了一種黏膜細胞與共生細菌共居的穩(wěn)態(tài)[66]。新生兒和母體的接觸所獲得微生物是腸道健康和發(fā)育的組成部分[67]。當胎兒在子宮內吞咽羊水，微生物就已經開始在胎兒胃腸道中定植[66]。在綿羊胎兒中研究發(fā)現，妊娠早期消除液體攝入會導致嚴重的胃腸道特異性生長遲緩，如果胎兒吞咽恢復，這些影響可以逆轉，主要是與吞咽后進入腸道的微生物有關[54]。在出生后最初的幾個小時，羔羊經陰道分娩獲得微生物，隨后通過初乳以及與環(huán)境的多次接觸定植[68]。Zhang等[69]報道，相比于十二指腸，回腸和盲腸具有更高且更穩(wěn)定的微生物菌群，十二指腸前連接真胃，其酸性內容物以及腺體分泌的胰液、膽汁等創(chuàng)造的消化性環(huán)境不利于微生物的生存，而回腸和盲腸相對靠后，內容物周轉緩慢，更適于微生物生存。Stanley等[70]研究發(fā)現，腸道微生物的豐富度和多樣性降低后，腸道的免疫狀態(tài)也會改變，機體對腸道內的病原微生物的易感性增加。建立穩(wěn)定的共生微生物菌群，促進腸道的發(fā)育和腸道屏障功能的完善，才能夠更好地利用腸道微生物來提高動物機體的免疫力，減少胃腸道疾病的發(fā)生。

2.4 日齡對羔羊腸道發(fā)育的影響

日齡是影響羔羊腸道發(fā)育的關鍵因素之一，腸道的結構和功能隨著羔羊日齡的增長而逐漸發(fā)育完善，其不同日齡飼糧類型的改變也是刺激腸道功能健全的因素之一[71]。韓鋮星等[72]報道，腸道的長度和重量隨日齡的增加而逐漸增大，42日齡十二指腸、回腸的絨毛高度和隱窩深度比值均高于8和21日齡。在羔羊的管理中，要根據不同日齡羔羊對營養(yǎng)物質的需求，通過精細化飼養(yǎng)管理調控不同飼糧水平來干預其腸道的發(fā)育。

2.5 其他添加成分對羔羊腸道發(fā)育的影響

一些植物提取物[73]、益生菌[74]、微量元素[75]等也對早期羔羊的腸道發(fā)育和腸道功能具有影響。研究發(fā)現，單寧可改善腸道內環(huán)境，降低腸道內pH，提高小腸消化酶的活性，保護腸道屏障，維持腸道的健康[76]。據報道，在飼糧中添加嗜酸乳桿菌提高了腸道中乳桿菌屬等有益菌的豐度，增強了腸道屏障功能[77]。Johnson[78]研究發(fā)現，胃泌素對小腸黏膜具有營養(yǎng)作用，給動物服用胃泌素可以促進胰腺和小腸的生長，這種促進生長的作用可能是胃泌素在胎兒中的主要功能。谷氨酸對腸上皮的保護作用體現在維持腸道屏障功能正常運轉，主要包括腸黏膜機械屏障、化學屏障和免疫屏障[79]。飼糧中添加微量元素會影響羔羊腸道發(fā)育，因此，在羔羊飼養(yǎng)過程中需考慮添加劑類型及添加水平，以促進腸道發(fā)育。

3 系統(tǒng)集成型調控腸道發(fā)育實用技術

3.1 腸道類器官

近年來對腸道研究模型及腸道類器官的研究比較熱門。為了在實驗室環(huán)境中研究腸道發(fā)育過程、腸道生理以及腸道屏障功能等，腸道體外模型的研究逐漸成熟[80]。類器官的引入為研究腸道功能提供了一種先進的技術，其被廣泛用于腸上皮的體外研究上[81-82]。但因類器官仍然缺乏腸道生理的特定部分，例如基質、脈管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)和微生物組，不能完全代表體內情況，這也限制了類器官在一些方面的應用[83]。荷蘭科學家開發(fā)了一種腸道離體組織模型，用于研究生物、營養(yǎng)或藥物化合物腸壁上的易位和吸收[84]，在該模型中處理離體組織的組織可用性和活力受到限制[85]。為了延長組織活力，研究人員已將腸道離體組織模型改進一種稱為腸外植體屏障芯片微流體模型，該模型組織活力可維持24 h之久[86]。微流控片上腸道模型已成為一種通過將多種細胞類型或腸道微生物組納入系統(tǒng)來研究腸道功能的新方法，基于細胞和類器官的芯片上腸道模型缺乏不同的細胞類型，這仍然是充分研究腸道結構和微環(huán)境的阻礙[87]。2009年，Clevers團隊首次培養(yǎng)出了3D腸道類器官，離體的腸道干細胞在基質膠以及多種生長因子中培養(yǎng)可不斷增殖，并保留了腸道干細胞的自我更新及分化能力[81]。2015年，Wang等[88]利用成體干細胞體外培養(yǎng)和氣液界面三維分化技術，成功培養(yǎng)出可在體外長期保持良好自我更新狀態(tài)的干細胞，可自發(fā)形成各種3D腸上皮組織，該上皮組織具有完善的上皮屏障結構和功能。腸道類器官不僅包含了機體腸組織中的幾乎全部細胞種類，并且表現出與機體相似的功能，如吸收、分泌功能[89]。

3.2 早期斷奶技術

羔羊早期斷奶是高效養(yǎng)殖的技術措施之一，在提高母羊繁殖力、節(jié)約生產成本等方面具有重要意義。羔羊斷奶時間很關鍵，斷奶時間過早，易造成羔羊心理應激，發(fā)病率提高；斷奶時間過晚，則影響羔羊胃腸道發(fā)育，還不利于母羊的體況恢復，延長繁殖周期[90]。目前國內對羔羊早期斷奶的標準尚未形成定論，不同品種、管理方式及地域差異對羔羊斷奶時間的要求都不盡相同。目前比較被認可的斷奶方式主要有以下2種：第1種是根據羔羊出生日齡斷奶[91]。朱曉芳等[90]報道，羔羊15日齡實施完全斷奶，飼喂代乳粉發(fā)育正常；王志有[92]報道，小尾寒羊可在45日齡斷奶。第2種是根據羔羊體重斷奶[93]。有報道稱，羔羊達到比初生重大2倍時體重斷奶最佳[90]。還有根據羔羊采食量進行早期斷奶的報道。柴建民等[94]認為羔羊日采食量達到300 g時斷奶，對后期生長更加有利。早期斷奶技術逐步在規(guī)?；B(yǎng)殖場實施，飼喂代乳料或開食料是羔羊早期斷奶基本手段，補飼可促進羔羊胃腸道發(fā)育，有效阻斷來自母體的疾病傳播[90]。早期斷奶的羔羊經補飼代乳粉，可促進羔羊后期生產性能的發(fā)揮，這主要與補飼代乳粉加快了羔羊腸道的發(fā)育有關。

4 小結與展望

了解腸道的結構和功能以及不同時期的發(fā)育狀態(tài)和發(fā)育水平，提供合理的飼糧促進腸道的發(fā)育，可提高羔羊生產性能。羔羊腸道的發(fā)育受多因素影響，其中飼糧營養(yǎng)水平尤其是能量和蛋白質水平是影響腸道發(fā)育的最主要的因素。低能量和蛋白質水平導致腸道的發(fā)育緩慢，損害腸道屏障功能；纖維物質主要刺激羔羊盲腸的發(fā)育，但含量過低影響盲腸結構和功能的完善。妊娠期母羊的營養(yǎng)水平過低也會限制胎兒的腸道發(fā)育。腸道微生物是維持腸道穩(wěn)態(tài)的關鍵因素，腸道微生物菌群穩(wěn)態(tài)直接反映了腸道的健康水平。添加單寧和枯草芽孢桿菌等也可改善羔羊小腸屏障功能，維持腸道健康。系統(tǒng)集成性腸道研究技術發(fā)展迅速，但仍有很大的改進空間。腸道的發(fā)育過程是一個動態(tài)變化的過程，優(yōu)化管理模式、調節(jié)營養(yǎng)水平和飼糧組成，根據腸道的生理特性，階段性、系統(tǒng)性地促進腸道整體的發(fā)育，才能最大程度發(fā)揮腸道的功能，提高效益。

腸道微生物既是飼糧營養(yǎng)成分消化的直接載體，同時腸道微生物又是腸道免疫屏障構建的關鍵所在，因此，進一步探索羔羊腸道微生物定植和羔羊腸道發(fā)育之間的關系及共作用機制是值得研究的領域之一。另外，現階段對羔羊腸道發(fā)育的研究主要集中在不同因素對其腸道發(fā)育的影響上，而關于各因素對羔羊腸道發(fā)育具體影響機制的研究較少，也是后續(xù)研究的主要方向。盡管腸道離體模型已廣泛用于研究胃腸道的研究，然而，對腸道生理和功能整體的研究在很大程度上仍然是未知的，需要進一步探索。