張焱焱 張 倩 郭雙雙 侯永清

(武漢輕工大學(xué)動(dòng)物科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，湖北省動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與腸道健康國(guó)際科技合作基地，武漢 430023)

腸道是豬、禽消化和吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要組織器官，也是抵御病原性微生物感染的一道重要屏障系統(tǒng)，在維持豬、禽機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)中扮演重要角色[1-2]。在養(yǎng)殖業(yè)，引起豬、禽腸道健康問(wèn)題的因素很多，其中由病原微生物引發(fā)的豬、禽腸道損傷問(wèn)題一直是困擾豬、禽業(yè)健康發(fā)展的重要因素之一[3]。病原微生物主要通過(guò)破壞腸道上皮屏障和生物屏障以及抑制腸道免疫功能引起腸道損傷，感染病原微生物的豬、禽腸道組織通常表現(xiàn)為腸黏膜組織形態(tài)和結(jié)構(gòu)急性損傷、通透性增強(qiáng)、消化吸收功能下降、炎癥反應(yīng)加劇、氧化應(yīng)激、腸道菌群結(jié)構(gòu)改變及對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(包括氨基酸、葡萄糖和脂類)的代謝改變，繼而導(dǎo)致豬、禽腸道繼發(fā)性損傷和功能紊亂[4]。當(dāng)前，已有多項(xiàng)研究探明了不同營(yíng)養(yǎng)調(diào)控物質(zhì)在調(diào)控豬、禽病原性腸道損傷中的作用，這些營(yíng)養(yǎng)調(diào)控物質(zhì)主要包括：1)天然植物提取物，包括黃酮類植物活性成分、植物精油、多酚類植物化合物和多糖類植物化合物等[5]；2)微生態(tài)制劑，包括鼠李糖乳桿菌、植物乳桿菌和凝結(jié)芽孢桿菌等[6]；3)功能性氨基酸，包括谷氨酰胺、L-精氨酸、N-乙酰半胱氨酸和支鏈氨基酸等[7-8]。此外，還包括其他營(yíng)養(yǎng)調(diào)控劑，如氧化鋅、魚油、殼聚糖和維生素等[9-12]。本文綜述了各類豬、禽病原性腸道損傷機(jī)理和多種營(yíng)養(yǎng)調(diào)控物質(zhì)在修復(fù)豬、禽病原性腸道損傷中的作用和機(jī)制，旨在為建立高效修復(fù)豬、禽病原性腸道損傷多靶標(biāo)營(yíng)養(yǎng)調(diào)控技術(shù)的研究和應(yīng)用提供參考。

1 豬、禽病原性腸道損傷及機(jī)理

1.1 豬病毒性腸道損傷及機(jī)理

生豬養(yǎng)殖過(guò)程中，引起豬群腹瀉的病毒主要為腸道冠狀病毒，包括豬流行性腹瀉病毒(porcine epidemic diarrhea virus，PEDV)、傳染性胃腸炎病毒(transmissible gastroenteritis virus，TGEV)以及新發(fā)的豬三角洲冠狀病毒(porcine deltacoronavirus，PDCoV)和豬急性腹瀉綜合征病毒(swine acute diarrhea syndrome coronavirus，SADS-CoV)[13]。此外，豬輪狀病毒在豬群腹瀉中也比較常見[14]。

冠狀病毒引起的癥狀非常相似，主要表現(xiàn)為脫水、嘔吐和水樣腹瀉。單純依靠臨床診斷很難區(qū)分這些病毒，因此需要實(shí)驗(yàn)室手段進(jìn)行鑒別診斷。在以上4種冠狀病毒中，PEDV的流行率最高，致病性也最強(qiáng)[13]。由于仔豬的免疫系統(tǒng)發(fā)育不完善，腸細(xì)胞更新速度慢，因此PEDV對(duì)仔豬的危害最大，死亡率可高達(dá)90%[15]。研究發(fā)現(xiàn)，PEDV不僅可以通過(guò)糞-口途徑傳播，也可以通過(guò)鼻腔途徑傳播[16]。小腸上皮細(xì)胞是PEDV入侵的主要靶細(xì)胞，尤其是小腸后段，感染PEDV后其絨毛會(huì)發(fā)生明顯萎縮。腸細(xì)胞脫落和功能紊亂會(huì)導(dǎo)致消化酶如二糖酶、亮氨酸氨肽酶以及堿性磷酸酶活性的下降，進(jìn)而引起仔豬消化不良，腸腔滲透壓升高，最終導(dǎo)致仔豬腹瀉[17]。PEDV感染仔豬后，仔豬小腸中杯狀細(xì)胞的數(shù)量也會(huì)顯著下降，進(jìn)而降低黏液的分泌。腸嗜鉻細(xì)胞分泌的5-羥色胺會(huì)誘導(dǎo)仔豬嘔吐，并通過(guò)刺激炎性細(xì)胞因子的表達(dá)降低仔豬食欲，從而加重脫水[18]。由于碳酸氫鹽的丟失，仔豬感染PEDV后會(huì)伴隨高血鉀和酸中毒。同時(shí)，腸道屏障的破壞會(huì)吸收腸腔中的食糜和細(xì)菌，引發(fā)過(guò)敏反應(yīng)和共感染，并改變腸道菌群的結(jié)構(gòu)[19]。

豬群感染PEDV 7～10 d左右，血清中會(huì)檢測(cè)到抗PEDV的免疫球蛋白G(IgG)或免疫球蛋白A(IgA)，且抗體水平可以持續(xù)半年左右[20]。糞便中分泌型IgA出現(xiàn)的時(shí)間較晚(感染后14 d左右)，可以持續(xù)1～2個(gè)月[21-22]。研究發(fā)現(xiàn)，豬群抵抗PEDV不僅依賴機(jī)體的體液免疫，也離不開細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答反應(yīng)，如炎性反應(yīng)。PEDV感染新生仔豬，可上調(diào)干擾素和炎性細(xì)胞因子的表達(dá)水平。該作用一方面是由于病毒直接作用于細(xì)胞的模式識(shí)別受體，激活下游的信號(hào)通路；另一方面是由于病毒誘導(dǎo)的腸細(xì)胞凋亡或壞死，間接促進(jìn)了細(xì)胞因子的表達(dá)。PEDV感染的急性期，細(xì)胞因子的表達(dá)有利于初始T細(xì)胞分化為細(xì)胞毒性細(xì)胞或輔助性T細(xì)胞，從而清除受感染的細(xì)胞或誘導(dǎo)中和抗體的產(chǎn)生[23]。然而，細(xì)胞因子的過(guò)度表達(dá)會(huì)降低食欲，損傷腸道的屏障功能。

1.2 豬細(xì)菌性腸道損傷及機(jī)理

大腸桿菌是引起仔豬腸道損傷的主要細(xì)菌性微生物[24]。它主要通過(guò)被污染的飼料和飲水進(jìn)入仔豬腸道，可破壞仔豬腸道黏膜屏障。產(chǎn)腸毒素大腸桿菌(ETEC)是流行率較高的一種大腸桿菌，主要依靠黏附因子定植于仔豬腸上皮細(xì)胞，通過(guò)大量繁殖破壞腸道正常微生態(tài)平衡，并釋放多種腸毒素，如耐熱腸毒素a(STa)、耐熱腸毒素b(STb)、不耐熱腸毒素(LT)[25]。這些腸毒素與腸道上皮細(xì)胞表面的鳥苷酸環(huán)化酶受體的胞外部分結(jié)合，激活其胞內(nèi)的功能結(jié)構(gòu)域，增加細(xì)胞內(nèi)環(huán)磷酸鳥苷(cGMP)含量，并激活cGMP依賴的蛋白激酶，導(dǎo)致腸道水分和電解質(zhì)代謝失衡，最終引起仔豬腹瀉[26]。STa也可以通過(guò)調(diào)節(jié)腸道上皮細(xì)胞的緊密連接引起腹瀉，即通過(guò)抑制緊密連接相關(guān)蛋白的表達(dá)，增加腸道上皮細(xì)胞的通透性。STa還可以介導(dǎo)先天性免疫應(yīng)答反應(yīng)，促進(jìn)炎性細(xì)胞因子的分泌[27]。通過(guò)基因表達(dá)分析，發(fā)現(xiàn)表達(dá)STa重組大腸桿菌感染可下調(diào)仔豬空腸營(yíng)養(yǎng)代謝相關(guān)基因胰島素受體(INSR)和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶1(PCK1)及回腸脂蛋白脂肪酶(LPL)相對(duì)表達(dá)量，提示ETEC感染可以影響腸道正常的糖代謝和脂質(zhì)代謝[27]。ETEC感染還可以改變腸道微生態(tài)環(huán)境，如提高仔豬回腸和結(jié)腸中變形菌門比例，降低空腸厚壁菌門和擬桿菌門數(shù)量以及回腸厚壁菌門數(shù)量[28]。

1.3 禽病原性腸道損傷及機(jī)理

1.3.1 家禽球蟲病和壞死性腸炎

艾美耳球蟲是專性細(xì)胞內(nèi)寄生原蟲，球蟲卵囊可以通過(guò)糞口傳播。寄生在雞腸道的球蟲主要有7種:堆型艾美耳球蟲、毒害艾美耳球蟲、巨型艾美耳球蟲和早熟艾美耳球蟲寄生在小腸前段(十二指腸和空腸)，柔嫩艾美耳球蟲、和緩艾美耳球蟲和布氏艾美耳球蟲寄生于小腸后段、盲腸和結(jié)直腸近端，其中流行最廣的是柔嫩艾美耳球蟲[29]。球蟲子孢子侵入宿主后，在裂殖生殖階段破壞腸道黏膜細(xì)胞，導(dǎo)致腸道通透性增加、消化吸收功能降低、電解質(zhì)代謝紊亂，誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)，進(jìn)而發(fā)生臨床和亞臨床癥狀的球蟲病[30]。球蟲感染是誘導(dǎo)家禽壞死性腸炎的主要因素之一，球蟲感染造成的腸道黏膜損傷，使血液等體內(nèi)的蛋白質(zhì)滲透到腸腔，為產(chǎn)氣莢膜梭菌的增殖提供了豐富的蛋白質(zhì)底物[31]。A型和G型產(chǎn)氣莢膜梭菌是家禽壞死性腸炎的主要致病菌[32]，細(xì)菌可以分泌大量的水解酶類降解腸道的黏液層，為其快速增殖提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)源，當(dāng)細(xì)菌增殖到一定數(shù)量后形成菌落，引發(fā)群體感應(yīng)系統(tǒng)(quorum sensing system，QS系統(tǒng))，誘導(dǎo)毒素等毒力因子的基因表達(dá)，毒素的細(xì)胞毒性作用造成腸道黏膜的壞死，細(xì)菌表達(dá)黏附素附著到腸道黏膜下層，為其深入感染和定植創(chuàng)造條件，此時(shí)腸道黏膜大量壞死和脫落[33]。臨床癥狀的壞死性腸炎表現(xiàn)為小腸腸壁變薄變脆或出現(xiàn)大范圍可見的潰瘍和壞死性損傷，死亡率高達(dá)30%，亞臨床癥狀的壞死性腸炎表現(xiàn)為生長(zhǎng)性能下降[34]，該病每年給全球帶來(lái)約6億美金的經(jīng)濟(jì)損失[35]。

1.3.2 其他家禽病原性腸道損傷

禽致病性大腸桿菌(avian pathogenicEscherichiacoli，APEC)是阻礙家禽養(yǎng)殖業(yè)的重要病原菌之一，可導(dǎo)致家禽肝周炎、氣囊炎、心包炎、腹膜炎、蜂窩組織炎、關(guān)節(jié)炎等，統(tǒng)稱為大腸桿菌病[36]。APEC致病機(jī)理復(fù)雜，多種毒力因子參與致病過(guò)程，包括但不限于黏附素、侵襲素、保護(hù)素、鐵離子攝取系統(tǒng)、毒素、雙組分系統(tǒng)、QS系統(tǒng)、轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子、分泌系統(tǒng)等。它們參與了APEC的黏附、入侵、定植、增殖、細(xì)胞裂解和損傷、運(yùn)動(dòng)和生物膜形成等[37]。APEC在家禽生產(chǎn)中可垂直傳播，對(duì)雛雞的致死率高達(dá)53.5%，且有隨食物鏈傳播的風(fēng)險(xiǎn)，威脅食品安全和人類健康[38]。腸炎沙門氏菌可引起雛雞的急性全身性感染，成年雞通常不表現(xiàn)出臨床癥狀，但是存在食物鏈傳播的風(fēng)險(xiǎn)。腸炎沙門氏菌的多種毒力因子和分泌系統(tǒng)參與腸道上皮細(xì)胞損傷，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞參與炎癥反應(yīng)[39]?？漳c彎曲桿菌是家禽養(yǎng)殖中普遍流行的主要致病菌之一，它通過(guò)Toll樣受體(TLRs)介導(dǎo)的信號(hào)通路激活非特異性免疫反應(yīng)，破壞腸道上皮細(xì)胞之間的緊密連接蛋白，增加腸道的通透性，造成細(xì)菌移位、腸道吸收功能降低、腸道菌群結(jié)構(gòu)改變[40]?？漳c彎曲桿菌的傳播速度很快，雖然家禽通常無(wú)明顯癥狀，但是生產(chǎn)性能降低帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失以及隨食物鏈傳播的風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。

豬、禽腸道病原性損傷發(fā)生機(jī)理總結(jié)如圖1所示。

mTOR：哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白 mammalian target of rapamycin；EGFR：上皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體 epidermal growth factor receptor；AMPK/ACC：AMP活化的蛋白激酶/乙酰輔酶A羧化酶 AMP-activated protein kinase/acetyl-CoA carboxylase；TLR4/NF-κB：Toll樣受體4/核轉(zhuǎn)錄因子-κB Toll-like receptor-4/nuclear factor kappa B。圖1 豬、禽病原性腸道損傷發(fā)生機(jī)理Fig.1 Mechanism of pathogenic intestinal injury in pigs and poultry

2 豬、禽病原性腸道損傷營(yíng)養(yǎng)調(diào)控

2.1 植物提取物

在飼料全面禁抗的背景下，植物提取物作為一種綠色、安全的飼料添加劑，被認(rèn)為是理想的抗生素替代品，可以用于改善畜禽生產(chǎn)性能與腸道健康。目前研究較多的天然植物提取物主要包括黃酮類植物活性成分、植物精油、多酚類植物化合物和多糖類植物化合物[41-42]。

2.1.1 黃酮類植物化合物

黃酮類化合物廣泛存在于多種植物中，其獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)使其對(duì)哺乳動(dòng)物和其他類型的細(xì)胞具有許多重要的生物學(xué)功能。常見的黃酮類植物提取物包括黃芩、槲皮素和葛根素等。在豬生產(chǎn)中，飼糧中添加1 000 mg/kg黃芩提取物可以通過(guò)抑制核轉(zhuǎn)錄因子-κB(NF-κB)/p38信號(hào)通路發(fā)揮抗炎功效，緩解大腸桿菌感染引起的斷奶仔豬腹瀉[43]。本實(shí)驗(yàn)室研究發(fā)現(xiàn)，葛根素可以抑制腸道中PEDV的復(fù)制，增強(qiáng)PEDV感染仔豬的腸道吸收功能，并通過(guò)抑制NF-κB信號(hào)通路降低血漿和回腸中炎性細(xì)胞因子的表達(dá)；葛根素還具有調(diào)節(jié)腸道菌群和抗氧化的作用[44-45]。飼糧中添加槲皮素對(duì)仔豬腸道損傷的恢復(fù)也有促進(jìn)作用，體外試驗(yàn)表明槲皮素可以與3C樣蛋白酶結(jié)合，抑制PEDV的復(fù)制[46]。這些研究表明，黃酮類化合物具有抗氧化、抑菌、抗病毒、抗炎、改善腸道菌群結(jié)構(gòu)等生物學(xué)作用，從而有助于豬群的健康生長(zhǎng)。

2.1.2 植物精油

植物精油包括牛至油、香芹酚、百里香酚、肉桂油等，在促進(jìn)豬、禽腸道健康及提高其生產(chǎn)性能方面表現(xiàn)出明顯的效果。植物精油在家禽抗病原感染的應(yīng)用中非常廣泛，對(duì)家禽腸道的沙門氏菌、大腸桿菌、彎曲桿菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌均有抑制作用[47]。飼糧中添加百里香酚和香芹酚可以改善腸道的屏障功能，緩解產(chǎn)氣莢膜梭菌感染肉雞引起的腸道損傷，并通過(guò)Toll樣受體2(TLR2)介導(dǎo)的信號(hào)通路抑制腸道炎癥反應(yīng)，促進(jìn)回腸卷曲乳酸桿菌(Lactobacilluscrispatus)和敏捷乳桿菌(Lactobacillusagilis)的增殖，降低產(chǎn)氣莢膜梭菌的致病性[48-49]。牛至、大蒜植物精油、復(fù)合植物精油有改善艾美耳球蟲感染肉雞生長(zhǎng)性能的作用，主要通過(guò)調(diào)控肉雞免疫功能和腸道菌群、提高腸道消化功能等發(fā)揮抗球蟲作用[50-52]。香芹酚通過(guò)增加肉雞盲腸菌群的多樣性和乳酸桿菌數(shù)量，激活盲腸菌群抗菌合成相關(guān)信號(hào)通路，延遲和減少肉雞腸道彎曲桿菌的定植[53-54]。這些研究表明，植物精油通過(guò)調(diào)節(jié)免疫、提高抗氧化和抗菌等功能促進(jìn)禽類生長(zhǎng)。植物精油在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用和研究也很多，然而其在豬抵抗病原感染中的研究比較缺乏。而且需要注意的是，飼喂含10 mg/kg辣椒油飼糧的斷奶仔豬，在受到ETEC感染時(shí)，仔豬發(fā)生腹瀉的頻率更高，但生長(zhǎng)性能并沒(méi)有發(fā)生顯著變化[55]。因此，鑒于植物精油化學(xué)成分復(fù)雜的特點(diǎn)，探明其中的主要活性成分對(duì)其應(yīng)用于畜禽生產(chǎn)具有重要意義。

2.1.3 多酚類植物化合物

多酚類植物化合物可以通過(guò)提高豬、禽腸道抗氧化能力、抗炎能力、免疫功能、消化和吸收能力及改善腸道菌群結(jié)構(gòu)等促進(jìn)其生產(chǎn)性能。飼糧中添加苦丁茶茶多酚(冬青多酚)能夠通過(guò)改善腸道雙糖酶活性，屏障功能和短鏈脂肪酸(SCFA)產(chǎn)生來(lái)緩解脂多糖(LPS)引發(fā)的腸道損傷，同時(shí)減少腸道炎癥[56]。從石榴和訶子中提取的多酚成分通過(guò)下調(diào)TLRs/NF-κB信號(hào)通路，抑制APEC感染白來(lái)航雞的炎癥反應(yīng)，降低感染雞的死亡率[57]。從黑霉和藍(lán)霉中提取的多酚物質(zhì)在體外顯著下調(diào)了鼠傷寒沙門氏菌T3SS調(diào)控的毒力因子基因表達(dá)，抑制了鼠傷寒沙門氏菌的致病性，在肉雞體內(nèi)顯著減少盲腸沙門氏菌的定植數(shù)量[58]，此外，多酚物質(zhì)對(duì)肉雞盲腸彎曲桿菌也有抑制作用[59]。

2.1.4 多糖類植物化合物

多糖類植物化合物有黃芪多糖、白術(shù)多糖或牛膝多糖、香菇多糖、黨參多糖和猴頭菇多糖。飼糧中添加這些多糖類植物提取物可以通過(guò)調(diào)節(jié)豬、禽腸道菌群結(jié)構(gòu)提高腸道免疫功能和屏障功能，促進(jìn)豬、禽病原性腸道損傷的修復(fù)。飼糧中添加84 mg/kg香菇多糖可緩解斷奶仔豬輪狀病毒感染產(chǎn)生的腹瀉，提高腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)和抗氧化能力，并回調(diào)腸道屏障和凋亡相關(guān)基因的表達(dá)[60]。黃芪多糖通過(guò)調(diào)控輔助性T細(xì)胞17(Th17)/調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)平衡以及腸道菌群和代謝，緩解壞死性腸炎肉雞的腸道炎癥反應(yīng)[61]。

2.2 微生態(tài)制劑

目前，通過(guò)豬、禽病原性腸道損傷模型評(píng)估的微生態(tài)制劑主要包括鼠李糖乳桿菌、植物乳桿菌、丁酸梭菌、發(fā)酵乳桿菌和凝結(jié)芽孢桿菌等。鼠李糖乳桿菌LB1可減輕ETEC感染導(dǎo)致的腹瀉、氧化應(yīng)激、血液細(xì)胞組成和生化指標(biāo)異常及死亡，其相關(guān)機(jī)制是提高仔豬的免疫力和抗氧化應(yīng)激能力，并修復(fù)維持其腸道完整性，從而減輕ETEC造成的不利影響[62]；植物乳桿菌可通過(guò)弱化或阻斷p38絲裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK)磷酸化和NF-κB信號(hào)通路減輕ETEC感染導(dǎo)致的炎癥反應(yīng)，從而表現(xiàn)出提高仔豬腸道上皮組織完整性的功效[63]；丁酸梭菌可以抑制金黃色葡萄球菌和鼠傷寒沙門氏菌的增殖；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，丁酸梭菌可以通過(guò)上調(diào)上皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體(EGFR)的表達(dá)激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白3(STAT3)信號(hào)通路，促進(jìn)腸道屏障相關(guān)基因的表達(dá)，同時(shí)抑制炎性細(xì)胞因子的表達(dá)，從而緩解腸道損傷[64]。在禽類生產(chǎn)中，乳酸桿菌屬、腸球菌屬、丁酸球菌屬、梭菌屬、酵母菌屬、芽孢桿菌屬部分益生菌有緩解肉雞壞死性腸炎的作用，主要通過(guò)緩解產(chǎn)氣莢膜梭菌感染肉雞腸道炎癥反應(yīng)、產(chǎn)生抗菌物質(zhì)、調(diào)節(jié)腸道菌群組成、提高免疫功能、維持腸道黏膜的完整性和改善腸道對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收功能來(lái)發(fā)揮作用[65]。乳酸桿菌、酵母菌屬、腸球菌屬、片球菌屬、芽孢桿菌屬部分益生菌對(duì)艾美耳球蟲感染肉雞腸道損傷具有緩解作用[30]。

益生元也具有增強(qiáng)豬、禽免疫力、抗炎及改善豬、禽腸道菌群平衡等功效。研究發(fā)現(xiàn)，褐(海)藻低聚糖可抑制大腸桿菌感染引起的炎性細(xì)胞因子的表達(dá)；該作用可能是由于這些低聚糖可以阻礙脂多糖與腸細(xì)胞的結(jié)合，從而抑制NF-κB的活性[66]。褐(海)藻低聚糖還可以緩解斷奶仔豬感染大腸桿菌引起的腸黏膜損傷。原因包括以下2方面：一方面可以通過(guò)抑制線粒體依賴及腫瘤壞死因子受體1(TNFR1)依賴的細(xì)胞凋亡途徑，減少腸細(xì)胞的死亡；另一方面通過(guò)增強(qiáng)細(xì)胞周期蛋白E-細(xì)胞周期蛋白依賴性蛋白激酶2(CDK2)復(fù)合物的形成，加速腸細(xì)胞的增殖[67]。低聚果糖和甘露低聚糖也可以抑制大腸桿菌感染引起的炎癥反應(yīng)，提高豬的腸道健康[68-69]。

2.3 功能性氨基酸

色氨酸可以通過(guò)鈣敏感受體(CaSR)/ras相關(guān)C3肉毒桿菌毒素底物1(Rac1)/磷脂酶-Cγ1(PLC-γ1)信號(hào)通路，緩解大腸桿菌感染引起的炎癥反應(yīng)及腸上皮細(xì)胞的損傷[70]。輪狀病毒感染斷奶仔豬時(shí)，飼糧中添加1%的亮氨酸可以通過(guò)激活哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號(hào)通路，增加空腸黏膜中黏蛋白和杯狀細(xì)胞的數(shù)量，促進(jìn)小腸的消化和吸收，從而緩解腹瀉，提高仔豬的生長(zhǎng)性能[71]。本實(shí)驗(yàn)室研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加N-乙酰半胱氨酸(NAC)能夠緩解PEDV感染仔豬誘導(dǎo)的腸黏膜損傷，改善PEDV感染仔豬腸道的吸收功能；而且還發(fā)現(xiàn)NAC在調(diào)控PEDV感染仔豬腸道微生物結(jié)構(gòu)方面發(fā)揮積極效果[72-74]。在禽類生產(chǎn)中，飼糧中添加L-精氨酸可以緩解產(chǎn)氣莢膜梭菌或鼠傷寒沙門氏菌感染肉雞的腸道損傷和炎癥反應(yīng)，調(diào)控腸道菌群結(jié)構(gòu)[75-76]。L-谷氨酰胺改善了壞死性腸炎肉雞的生長(zhǎng)性能和腸道形態(tài)[77]。在球蟲疫苗感染肉雞的模型中，精氨酸通過(guò)抑制TLR4，激活mTOR復(fù)合物1緩解了腸道黏膜損傷[78]。谷氨酰胺、L-精氨酸、L-蘇氨酸混合添加促進(jìn)了艾美耳球蟲和大腸桿菌感染肉雞腸道黏膜的再生和增殖，提高了感染肉雞的飼料轉(zhuǎn)化效率[79]。

2.4 其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

除了上述的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，中短鏈脂肪酸甘油酯、氧化鋅、酸化劑、抗菌肽等也被報(bào)道對(duì)豬、禽腸道病原有抑制作用或改善腸道健康的作用，挖掘這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)抗病原感染的作用機(jī)制對(duì)其應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)作用。本實(shí)驗(yàn)室研究發(fā)現(xiàn)，PEDV感染仔豬后，月桂酸單甘油酯可以顯著緩解腹瀉癥狀，提高腸道的形態(tài)結(jié)構(gòu)，并具有抗炎的功效；蛋白組學(xué)結(jié)果表明，月桂酸單甘油酯可能通過(guò)干擾素信號(hào)通路促進(jìn)機(jī)體恢復(fù)至穩(wěn)態(tài)[11]。氧化鋅能夠抑制PEDV在小腸中的復(fù)制，提高小腸的抗氧化和抗炎水平，這可能與氧化鋅影響回腸組織的嗜中性粒細(xì)胞脫顆粒過(guò)程有關(guān)[9]。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)復(fù)配可取得更好的抗腸道病原的效果，它們之間的協(xié)同或拮抗作用也是以后研究的重點(diǎn)之一。

已知的豬、禽病原性腸道損傷營(yíng)養(yǎng)調(diào)控機(jī)制見圖2。

3 小 結(jié)

綜上所述，在后抗生素時(shí)代，豬、禽病原性腸道損傷仍是困擾豬、禽健康養(yǎng)殖的一大難題。當(dāng)前，已鑒定出多種能夠改善豬、禽腸道健康的功能性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，然而其有效成分以及修復(fù)和調(diào)控機(jī)制并不完全清楚；加之豬、禽病原性腸道損傷的機(jī)理沒(méi)有被完全揭示，這些都阻礙了多靶標(biāo)營(yíng)養(yǎng)調(diào)控豬、禽腸道損傷技術(shù)的開發(fā)。因此，豬、禽病原性腸道損傷機(jī)理及其營(yíng)養(yǎng)修復(fù)機(jī)制仍需進(jìn)一步深入研究，為多靶標(biāo)營(yíng)養(yǎng)調(diào)控技術(shù)的開發(fā)奠定理論基礎(chǔ)。

致謝：

感謝武漢輕工大學(xué)動(dòng)物科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院易丹教授對(duì)文稿所提的寶貴意見。

NAC：N-乙酰半胱氨酸 N-acetylcysteine；Arg：精氨酸 arginine；Gln：谷氨酰胺 glutamine；CaSR/Rac1/PLC-γ1：鈣敏感受體/ras相關(guān)C3肉毒桿菌毒素底物1/磷脂酶Cγ1 calcium-sensing receptors/ras-related C3 botulinum toxin substrate 1/ phospholipase Cγ1。圖2 豬、禽病原性腸道損傷營(yíng)養(yǎng)調(diào)控機(jī)制(不代表所有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)均具有上述各種作用)Fig.2 Nutritional regulation mechanism of pathogenic intestinal injury in pigs and poultry (not all nutrients have the above-mentioned effects)