包膜丁酸钠对断奶仔猪生长与免疫功能的影响

李丹丹 冯国强 钮海华 冯 杰

断奶仔猪由于消化系统发育不成熟，消化酶系统不健全，胃酸分泌不足，断奶时母体提供的抗体停止，而自身的主要免疫系统未完善，对疾病和应激抵抗能力下降，加上受生理环境营养应激等因素影响，导致仔猪食欲差、消化不良、生长抑制、饲料利用率低、腹泻甚至死亡。近年来，研究表明，丁酸钠作为一种新型功能性脂肪酸类饲料添加剂，应用于动物生产中，具有改善小肠形态 ,促进小肠消化吸收功能；维持肠黏膜上皮细胞的正常形态，增强免疫的功能。工业上生产的丁酸钠为白色粉末，对光和热稳定，但丁酸钠具有吸潮性，而且会产生独特的气味，影响饲料加工及动物的摄食。因此，本项目应用独特的生物包被技术，制备包膜丁酸钠，研究其对断奶仔猪生产性能、肠道功能及免疫特性方面的影响，并从生理生化角度探讨包膜丁酸钠对血液生化指标的影响及其作用机理，为丁酸钠在猪上的综合应用提供理论依据。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

断奶仔猪：28日龄断奶“杜长大”三元杂交仔猪；包膜丁酸钠，丁酸钠含量为30%，由杭州康德权饲料有限公司提供，商品名为CM3000。

1.2 试验方法

1.2.1 试验分组设计(见表1)

表1 试验分组

试验E组前2周日粮为基础日粮+抗生素+氧化锌，2周之后改为基础日粮+抗生素+丁酸钠。

1.2.2 日粮营养水平及配方(见表2）

1.2.3 饲养试验

试验组仔猪采用群饲，自由采食和饮水。正试期21 d，猪场按正常免疫程序进行免疫。试验前对猪舍进行常规消毒。试验期间每日记录饲料消耗量，统计腹泻和死亡情况。试验开始和结束时，禁食（自由饮水）12h，称重，计算日增重、日采食量、料重比和腹泻率。其中腹泻发生率（%）=总腹泻头数/（仔猪头数×试验天数）×100

1.3 样本采集和指标测定

表2 日粮组成及营养水平

在第21 d，每个重复选取体重接近该组平均体重的3头猪，空腹12 h后进行屠宰。

①血样：

血清样品：用培养皿盛取屠宰血，于37℃水浴中静置，待析出血清时吸取血清，3 000 r/min离心10 min，上清液分装于EP管中，置-70℃低温冰箱中保存待测。

血浆样品：取血10 ml，加 1%肝素抗凝后，3 000 r/min离心15 min后，上清液分装于EP管，-30℃保存。置于4℃冰箱中待测。

②器官称重：取胸腺、脾脏和肠系膜淋巴结用滤纸吸去血渍，剔除脂肪后称鲜重，样品保存在-70℃待用。

③内容物：将十二指肠两端结扎，剪断后取出肠道内溶物保存。

1.4 测定指标

1.4.1 血清相关激素及生化指标的测定

血清胰岛素、胰高血糖素和皮质醇的测定采用放射免疫法，于美国PACKARD-γ 8500型计数器上测定，试剂盒购自北京北方生物技术研究所。

血清总蛋白、白蛋白、尿素氮、葡萄糖、甘油三酯在RX-Daytona全自动生化分析仪上测定。试剂盒购自宁波赛克生化试剂厂和上海复星长征医学科学有限公司。血清游离脂肪酸采用比色法测定。

1.4.2 免疫指标的测定

1.4.2.1 器官指数

免疫器官指数=免疫器官重量(g)/宰前活重(kg)

1.4.2.2 血清中免疫球蛋白和补体水平的测定

均采用免疫浊度法，在全自动生化分析仪上测定。

1.4.2.3 肠黏膜固有层中IgA浆细胞水平检测

应用免疫组化判定方法，并采用病理图像分析系统（Motic Images Advanced 3.0）对空肠中IgA+细胞含量进行检测。

1.5 数据处理

所有数据均采用SPSS（15.0）软件中GLM法，按单因子完全随机设计对各项数据进行F值方差分析，并用LSD法进行平均数间的差异显著性检验，参照采用的显著水准0.05（或0.01）作为各项结果的差异显著性判断水准。绘图采用Word 6.0（Microsoft Inc）。

2 试验结果与分析

2.1 断奶仔猪生长性能和腹泻率(见表3)

由表3可以看出，试验各组仔猪的初生重无明显差异。与对照组相比，21日龄末重、日采食量和日增重，丁酸钠+抗生素组、氧化锌组和氧化锌+丁酸钠组有显著增加，但此三组间差异不显著。其中氧化锌+丁酸钠组的末重、日采食量和日增重最大。氧化锌+丁酸钠组的料重比最低，但各组之间料重比差异不显著。与对照组相比，试验组的腹泻率明显下降（P＜0.05），其中丁酸钠+抗生素组腹泻率最低，比对照组降低了48.76%（P＜0.05），其次为氧化锌+丁酸钠组，较对照组降低了47.90%。

表3 丁酸钠对断奶仔猪生长性能的影响

2.2 丁酸钠对仔猪免疫功能的影响

2.2.1 丁酸钠对仔猪免疫器官发育的影响(见表4)

由表4可知，除抗生素组外，其余4个试验组的脾脏指数、胰脏指数和淋巴结指数比对照组都有显著的上升（P＜0.05）。其中丁酸钠+抗生素组的胰脏指数最大，比对照组提高了47.54%；氧化锌+丁酸钠组的脾脏指数最大，比对照组提高了50.85%；氧化锌组的淋巴结指数最大，比对照组提高了18.75%。

表4 丁酸钠对仔猪免疫器官指数的影响

2.2.2 丁酸钠对仔猪血清中免疫球蛋白及补体水平的影响(见表5)

由表5可以看出，各试验组的IgG都比对照组高（P＜0.05）。氧化锌组的IgM比对照组提高了48.48%，差异显著（P＜0.05），其余各试验组与对照组相比无明显差异。与对照组相比，添加抗生素+丁酸钠或单独添加抗生素能显著提高血清中的C3水平。各组间C4和IgA 的水平无显著差异（P＞0.05）。

表5 丁酸钠对仔猪血清中免疫球蛋白及补体含量的影响(g/l)

2.2.3 丁酸钠对仔猪黏膜中浆细胞IgA+水平的影响(见表6、图1)

表6 不同处理对仔猪肠道黏膜中浆细胞IgA+含量的影响

由图1及表6可知，与对照组相比，各试验组肠道黏膜中浆细胞IgA+的含量都有所上升，其中效果最明显的是丁酸钠+抗生素组，其次是氧化锌+丁酸钠组和丁酸钠组，最后是氧化锌组及抗生素组。

2.3 血液生化指标和相关激素水平分析结果(见表7、表8)

由表7可知，各处理对白蛋白和总蛋白无明显影响。丁酸钠组和丁酸钠+抗生素组的甘油三酯明显高于其他4组（P＜0.05）。与对照组相比，各处理的血糖水平明显上升，其中丁酸钠+氧化锌组的血糖含量明显高于其它4个处理组（P＜0.05）。添加丁酸钠显著降低了血清中尿素水平（P＜0.05）。丁酸钠+抗生素组和丁酸钠+氧化锌组的尿素氮水平比对照组下降了35.76%和34.72%（P＜0.05），同时这两组的游离脂肪酸浓度比对照组有明显上升（P＜0.05）。试验组的二胺氧化酶和D-乳酸水平明显低于对照组（P＜0.05）。氧化锌+丁酸钠组和丁酸钠+抗生素组的D-乳酸水平最低，分别比对照组下降了44.36%和44.52%；同时这两组的二胺氧化酶水平也最低，分别比对照组下降了33.34%和36.15%。

表7 丁酸钠对血清生化指标的影响

表8 丁酸钠对血清中激素水平的影响

由表8可知，与对照组相比，试验组的皮质醇水平明显下降（P＜0.05），其中丁酸钠+抗生素组、氧化锌组和氧化锌+丁酸钠组下降的最明显，分别下降了42.79%、43.00%和47.21%。试验组的胰岛素的水平比对照组都有所上升，其中丁酸钠+抗生素组和氧化锌+丁酸钠组明显上升（P＜0.05）。各组间胰高血糖素的水平无明显的差异（P＞0.05）。

3 讨论

3.1 丁酸钠对断奶仔猪生长性能的影响

有机酸有促进采食，在动物体内作为信号分子的作用。母猪乳汁干物质中含有约3.8%的丁酸盐，适量的丁酸钠表现为特殊的奶酪味。仔猪由于长期哺乳，对这种奶酪味具有明显的偏好。因此在饲料中添加适量的丁酸钠对于断奶仔猪有一定的诱食效果。本研究表明，与对照组相比，添加丁酸钠或氧化锌后，自主的采食量明显升高，本试验中使用的是包膜丁酸钠，掩盖了丁酸钠的奇臭味，但猪的嗅觉灵敏，对包膜后轻微的奶酪味仍能感受到，所以对于仔猪仍表现出诱食的作用。这与 Piva等（2002）、Galfi等（1990）和孔祥书的研究结果一致。

丁酸钠的添加能促进仔猪的生长性能并且降低腹泻率(Kotunia，2004；Manzanilla，2006；Leeson，2005)。本试验中，丁酸钠与抗生素一起使用对生长性能的促进和腹泻率的降低作用更明显。但是，我们发现单独添加丁酸钠对仔猪的生长性能作用不明显，这与Biagi（2007）的研究结果一致，Claus（2007）也发现丁酸钠不能促进仔猪的生长性能。丁酸钠对动物生产性能不连贯效应的原因可能与饲粮的组成、添加剂的用量不足或者饲养条件很好的缘故有关。与对照组相比，试验组的腹泻率明显下降（P＜0.05），其中丁酸钠+抗生素组腹泻率最低，比对照组降低了48.76%（P＜0.05），其次为氧化锌+丁酸钠组，较对照组降低了47.90%。研究表明，丁酸钠可以维持胃肠道微生物菌群的平衡，促进乳酸杆菌等有益微生物的增殖，抑制大肠杆菌、沙门菌等有害微生物的生长，促进杯状细胞增殖，改善小肠黏膜上皮细胞的形态结构，从而降低断奶仔猪的腹泻率。

3.2 丁酸钠对仔猪免疫功能的影响

3.2.1 丁酸钠对仔猪免疫器官发育的影响

脾脏属外周免疫器官，脾脏的发育不良会对体液免疫和细胞免疫造成巨大的伤害。经研究发现，除抗生素组外，其余4个试验组的脾脏指数和淋巴结指数比对照组都有显著的上升（P＜0.05），其中，氧化锌+丁酸钠组的脾脏指数最大，比对照组提高了50.85%；氧化锌组的淋巴结指数最大，比对照组提高了18.75%，这说明丁酸钠对断奶仔猪的免疫器官生长发育具有一定的促进作用。丁酸钠+抗生素组的胰脏指数最大，比对照组提高了47.54%。丁酸钠对胰腺的发育有促进作用很可能是由于丁酸钠降低了仔猪胃肠道的pH值，而胃内的低酸度能促进胰腺的发育和分泌，促进胆汁的分泌。

3.2.2 丁酸钠对仔猪血清中免疫球蛋白及补体水平的影响

IgG是血清中一种主要的免疫球蛋白，其含量反映机体的免疫状况，起着抗体的作用，主要在仔猪肠道中发挥功效。因断奶时仔猪消化与免疫功能尚未发育成熟，最易受日粮中抗原与微生物抗原的刺激产生应激。免疫球蛋白在仔猪肠道中可特异性地结合细菌（如大肠杆菌）抗原，弱化或破坏其毒性和刺激作用，从而防止仔猪腹泻，改善生长状况。本研究结果表明，日粮中添加丁酸钠可以显著提高断奶仔猪血清中IgG的浓度，这与添加丁酸钠可以提高生长性能和降低腹泻率的结果是一致的。

关于丁酸钠对免疫球蛋白及补体的研究比较少。Kyner（1976）和Cavaglieri（2003）发现，丁酸钠降低了小鼠和大鼠体外淋巴细胞的增殖。研究发现，丁酸钠对细胞因子的分泌有干扰作用，如它能促进IL-10(Nancey，2002；Saemann，2000)的分泌，抑制 IFN-γ(Nancey，2002)的分泌。丁酸钠可调控断奶仔猪的细胞免疫和体液免疫，增强机体抗炎症能力，亦可能与其酸化性能有关。

3.2.3 丁酸钠对仔猪肠道黏膜中浆细胞IgA+水平的影响

免疫球蛋白按照分泌的部位和体内分布的特点可分成血清型和分泌型，其中分泌型免疫球蛋白A（sIgA）在肠道免疫系统中起核心作用，是肠道分泌物中含量最丰富的免疫球蛋白。肠道上皮中15%的细胞为淋巴细胞，它不但参与免疫反应，而且还可以促进上皮细胞增生，在肠道黏膜中起到重要的免疫屏障作用。丁酸钠作为肠上皮细胞的快速能量源，能促进上皮细胞的增殖和成熟，从而维持小肠黏膜上皮细胞结构完整性，维持肠道黏膜上皮细胞的正常形态，促进小肠消化吸收功能，维护肠黏膜正常的机械屏障作用。李芙燕等（2006）在肉仔鸡中试验发现，丁酸钠可显著增加十二指肠、空肠以及回肠的肥大细胞数量。分别比对照组增加了19.7%、27.2%和30.7%。肠道黏膜内淋巴细胞、杯状细胞和肥大细胞增多，浆细胞和吞噬细胞活性增强。从而增强胃肠道免疫系统免疫应答的灵敏性，提高机体的免疫力，协同健康完整的肠上皮和肠壁结构，构建坚固的胃肠道免疫屏障。从本试验的研究结果来看，包膜丁酸钠可以提高断奶仔猪小肠黏膜抗体sIgA分泌量。

3.3 血液生化指标和相关激素水平分析结果

胰岛素对代谢的主要作用是促进能量物质糖原、甘油三酯的贮存以及促进蛋白质的合成，并且抑制它们的分解。添加丁酸钠提高血清胰岛素水平，其中氧+丁组和丁+抗组血清胰岛素水平提高显著，表明了丁酸钠能增强胰腺中β-细胞分泌胰岛素，缓解断奶应激。Powers（1988）认为丁酸盐能分化胰岛细胞，并促进胰高血糖素和胰岛素基因的表达。近年来的研究也揭示了一些有机酸有可能通过激活游离脂肪酸受体GPR家族等细胞受体，对机体的能量代谢起作用。

本研究从另外4种血液生化指标的测定结果上反映出与胰岛素浓度变化相一致的生化意义：血液中葡萄糖、游离脂肪酸和甘油三酯含量显著上升，尿素氮水平下降。此结果可以说明，试验仔猪补充丁酸钠可促进摄入的葡萄糖进一步转化，从而提高了脂肪合成效率，同时促进氨基酸进入细胞。安东亚在饲料中单独添加丁酸钠后，也显著升高了血浆游离脂肪酸、甘油三酯浓度(P＜0.05)，显著降低了血清葡萄糖浓度(P＜0.05)。丁酸钠提高血清甘油三酯浓度和脂肪酸浓度是由于机体采食量的增加，葡萄糖摄入增加，加快了糖元合成和脂肪合成速度，使多余的葡聚糖以肝糖元的形式贮存在肝脏和以甘油三酯的形式贮存起来所致。血浆中脂肪酸浓度的提高也可能与丁酸钠中的有效成分丁酸可直接吸收入血有关。

血浆D-乳酸水平可及时反映肠黏膜损伤的程度和通透性变化，DAO增高也能提示肠屏障破坏。本试验研究发现，饲喂基础日粮的对照组断奶仔猪血浆D-乳酸含量、DAO活性含量均保持较高水平，高于丁酸钠+抗生素组和丁酸钠+氧化锌组，说明断奶后仔猪肠道通透性增加、肠屏障功能遭到损伤。而日粮添加高锌和丁酸钠抑制了早期断奶引起的仔猪肠通透性增加，使断奶仔猪血浆D-乳酸含量、DAO活性含量维持在较低水平。肠黏膜通透性增高是反映早期肠黏膜屏障损伤的重要标志，丁酸钠能够抑制肠通透性的增加，说明其很好地保护了肠屏障的功能。

断奶应激使糖皮质激素分泌增加，这也是应激中最重要的一个反应（许海军，2004）。本研究显示，添加丁酸钠的试验组皮质醇含量均低于对照组，其中以丁酸钠+抗生素组和丁酸钠+氧化锌组含量最低，表明丁酸钠可以抑制断奶仔猪血清皮质醇水平上升，有效地缓解断奶及高温对仔猪造成的应激，降低仔猪断奶后腹泻的发生率。丁酸钠抗应激的机理可能是其在动物体内离解为丁酸根和钠离子，丁酸根最终代谢产物为酮体和二氧化碳（CO2），当肠黏膜代谢产生大量能量时，细胞内ATP合成数量增多，引起CO2浓度也随之升高，刺激了体内碳酸酐酶活力，使产生的CO2转化成HCO3-，导致体内H+浓度升高，加强了与Na+的交换，于是Na+吸收增加，水的吸收增加，维持了稳定的内环境，提高了断奶仔猪抗应激的能力。

4 结论

在断奶仔猪中添加丁酸钠能促进断奶仔猪免疫器官发育，提高血清免疫球蛋白和补体水平，有效刺激机体肠道黏膜分泌IgA，从而提高了断奶仔猪的免疫功能。在动物生长性能方面，联合使用丁酸钠和抗生素或氧化锌促进了仔猪的生长性能。丁酸钠与金霉素或氧化锌有协同作用。