赵 娟,段昌学,王志俊,刘一飞,王志宇,赵 敏,李正莉,王树华
(1.山西省农业科学院畜牧兽医研究所,山西 太原 030032;2.山西省商洛市动物疾病防控中心,商洛 726000)
仔猪采用早期断奶技术能提高母猪繁殖力,但过早断奶又会因仔猪消化系统不健全等易出现仔猪早期断奶综合征[1],表现为食欲降低、消化不良、饲料利用率低、抗病力下降、腹泻等症状,断奶仔猪腹泻是集约化生产条件下的一种典型的多发性疾病。据调查,在我国,断奶仔猪腹泻率高达50%~60%,死亡率高达20%,在断奶10~15 d高发,该病流行面广,终年发病,病愈的仔猪也常生长缓慢,饲料报酬降低,导致生长抑制,甚至出现僵猪或死亡,给养猪业造成重大的经济损失[2]。
目前,系统观察断奶仔猪小肠超微病变的研究仍较少,所以本试验采用中药和抗生素治疗断奶仔猪腹泻,通过肠黏膜病理切片染色及电镜包埋切片观察中药对断奶腹泻仔猪小肠黏膜的影响[3],肠道微绒毛肠上皮间淋巴细胞(LELs)、杯状细胞(GSs)及上皮细胞内细胞器的病变,阐述了中药复方颗粒剂对断奶腹泻仔猪小肠黏膜的影响,以期能在养猪生产中阻断断奶仔猪腹泻的愈后不良,为防治断奶仔猪腹泻、提高断奶仔猪的生长性能及现代养猪场中以中药替代抗生素作为添加剂提供理论依据。
1.1.1 中药复方颗粒剂制备 中药复方由黄芪、党参、炒白术、炒山楂、炒麦芽、炒神曲、淮山药、干姜、茯苓、甘草等13味中药组成(原材料购自山西省医药公司),由山西省农业科学院畜牧兽医研究所中兽医药研究室研制,山西省中医研究所煎制。
1.1.2 抗生素的配制 广谱抗生素盐酸林可霉素购自一心堂,用pH 7.4的生理盐水配制成浓度为100 mg/mL,待用。
1.1.3 试验动物 选用18头(28±1)d、体重10.04 kg左右的杜长大三元杂种断奶腹泻仔猪。
1.2.1 试验设计 试验于2019年5月12日至9月27日在太原市小店区南郊繁峙砂镇的宏利猪场进行。试验将18头断奶腹泻仔猪随机分为2组,每组3个重复,Ⅰ组为抗生素治疗组,Ⅱ组为中药复方颗粒剂治疗组,分别于用药后14 d时,每组随机抽取3头,颈动脉放血处死,腹腔解剖观察病理变化,无菌采集小肠黏膜。
1.2.2 肠壁光学显微镜组织学观察 观察各组仔猪小肠黏膜病理组织学变化:取十二指肠、回肠各5 cm肠组织剖开,用生理盐水冲洗后,在4%福尔马林溶液中固定,石蜡包埋,并制成5 μm厚的切片,用常规HE(苏木-伊红)染色,光学显微镜下观察小肠黏膜出血、黏膜脱落及炎性细胞浸润情况(赵娟等,2011)。
1.2.3 肠壁电子显微镜细胞学观察 观察各组仔猪小肠黏膜在电镜下的形态:分别取十二指肠、回肠1~2 cm组织,经过生理盐水清洗后,切成1 mm大小颗粒,放入2%戊二醛固定2 h后,经脱水包埋于环氧树脂中,并切成80 nm厚的超薄切片,枸橼酸铅染色,电镜下观察,小肠绒毛排列,细胞受损状况及细胞膜、细胞质和细胞核、线粒体、内质网、溶酶体等的病变情况。
抗生素治疗组仔猪十二指肠至回肠充血,出血,小肠内食糜呈稀便,肠系膜淋巴结充血,出血和水肿,黏膜脱落,有大量炎性细胞,嗜酸性粒细胞及淋巴细胞浸润。中药复方颗粒剂治疗腹泻仔猪小肠除局部可见轻微充血、出血外,肠黏膜基底部完整,未发现明显病理变化。
2.2.1 小肠壁炎性细胞浸润程度 抗生素治疗组仔猪小肠绒毛内皮以淋巴细胞为主的炎症细胞浸润明显,且炎症细胞已达固有层及黏膜下层(图1A),表明炎症细胞范围较大。而中药治疗组腹泻仔猪的小肠绒毛上皮内仅有少许淋巴细胞及其他炎症细胞浸润,在固有层及黏膜下层未见有淋巴细胞浸润(图1B)。
2.2.2 小肠黏膜上皮细胞脱落程度 抗生素治疗组仔猪十二指肠至回肠的小肠黏膜上皮细胞变性、坏死,肠腔中有脱落的上皮细胞和红细胞,小肠黏膜基底部广泛充血、出血,小肠绒毛杯状细胞扩张、增生(图2A)。而中药复方颗粒剂治疗组断奶腹泻仔猪有个别小肠绒毛上皮细胞发生变性,其余未见异常(图2B)。
2.2.3 固有层和黏膜下层病变 光镜下观察到抗生素治疗仔猪的小肠固有层和黏膜下层充血、出血和水肿,肠腺细胞发生变性、坏死、间质水肿,淋巴细胞浸润、增生、淋巴小结增大(图3A、图3C)。而中药复方颗粒剂治疗组仔猪的小肠绒毛排列整齐,长短基本一致,无明显炎症细胞浸润(图3B、图3D)。
2.3.1 肠壁杯状细胞电镜切片 中药复方颗粒剂治疗组的杯状细胞膜完整(因发育时期不同,所以没有细胞核),线粒体完整,嵴完整,核膜完整(图4A、图4B)。而抗生素治疗组的杯状细胞核物质外泄,内质网空泡化,线粒体肿胀空泡化,嵴缺失,排列紊乱(图4C)。
2.3.2 肠壁淋巴细胞和吸收细胞电镜切片 中药治疗组的淋巴细胞健康完整,细胞核膜完整,线粒体、内质网健康完整(图5A)。而抗生素治疗组的淋巴细胞核膜肿胀呈弥散状,核物质外泄,异染色质凝聚于内膜边缘,明显呈病理性状态(图5B)。
2.3.3 肠道微绒毛电镜切片 中药治疗组小肠微绒毛排列紧密,上皮绒毛细胞微绒毛排列整齐,微绒毛平整,有规律排列,微绒毛下方可见完整的紧密连接复合体及肌动蛋白,肠上皮细胞内侧可见到内质网(图6A)。而抗生素治疗组肠上皮细胞微绒毛倒伏状,脱落明显(图6B)。
2.3.4 肠道菌及溶酶体电镜切片 中药复方颗粒剂治疗组肠道菌已被溶酶体吸收并逐渐消化(图7A)。而抗生素治疗组的肠道菌依然有许多附着在肠道管壁上(图7B)。
2.3.5 肠壁淋巴细胞电镜切片 中药复方颗粒剂治疗组淋巴细胞健康完整,细胞核膜完整,线粒体、内质网健康完整(图8F)。而抗生素治疗组的淋巴细胞呈各种病理性变化,线粒体肿大、嵴缺失(图8A),内质网肿胀明显(图8B),核糖体脱落(图8C),细胞膜、细胞核破裂,核物质外泄(图8D),并有呈双核仁或核萎缩的淋巴细胞(图8E)。
本研究结果表明,抗生素治疗仔猪腹泻,严重破坏仔猪肠黏膜病理组织学结构及肠黏膜细胞学结构,影响仔猪的消化吸收及免疫功能,因此,抗生素对治疗仔猪腹泻虽具有一定效果,但也是形成僵猪的重要原因。而中药治疗有效改善肠黏膜组织结构,修复腹泻仔猪肠黏膜的吸收功能和免疫功能,为腹泻仔猪的康复治疗提供更为有效的方法。
有研究结果表明,胰高血糖素样肽-2(GLP)对28日龄断奶仔猪的肠黏膜上皮细胞的损伤有增殖作用,影响上皮细胞代谢并对其完整性有修复作用[4]。仔猪28日龄断奶,肠道黏膜淋巴细胞含量最高,而断奶越早,仔猪肠黏膜中杯状细胞数量显著升高(P<0.05)[5]。新生犊牛小肠黏膜结构随着日龄增加,小肠绒毛变短,黏膜层厚度增加,小肠各段上皮细胞内淋巴细胞和杯状细胞随年龄增长而逐渐增多。相同日龄,从十二指肠至回肠,上皮内淋巴细胞数量逐渐减少,而杯状细胞数量呈增多趋势[6]。肠应激综合征患者小肠与结肠黏膜内杯状细胞、浆细胞、肥大细胞等超微结构的改变在疾病发生机制中有一定的作用[7]。肉仔鸡饲粮中添加丁酸钠,能增加小肠黏膜中肥大细胞,上皮内淋巴细胞及杯状细胞的数量[8]。金光明等研究表明,中药提取物对肉仔鸡小肠黏膜免疫具有明显的促进作用[9]。肉兔饲粮中添加1%的银杏叶复方制剂,可维持和养护断奶肉兔的小肠黏膜组织[10]。中药复方制剂对仔猪肠道中大肠埃希菌具有明显的抑制作用,并能显著提高仔猪肠道中乳酸杆菌和双歧杆菌的数量,改善肠道微生态环境,提高仔猪的生长性能[11]。
在本试验中,通过中药复方颗粒剂对腹泻仔猪的治疗,可明显改善肠黏膜、受损淋巴细胞、杯状细胞的细胞结构,与上述文献结果相近。研究发现断奶仔猪肠黏膜系统不够健全,黏膜免疫力低下,很容易诱发各种胃肠道疾病,引起腹泻[12],而用抗生素治疗时会造成仔猪肠黏膜破坏及肠道菌群紊乱等,影响仔猪消化吸收及免疫功能,给现代养猪业带来重大经济损失。而中药具有标本兼治的特点,可以从根本上去除病因而达到抗生素所不能达到的治疗效果,并可纠正因滥用抗生素而引起的耐药性等不良反应。有研究显示,母猪的奶主要由脂肪(40.6 g/100 g)、蛋白质(29.4 g/100 g)和乳糖(28.3 g/100 g)组成。母乳中的乳糖在乳糖酶的作用下转变成丰乳糖和葡萄糖,母乳中的蛋白质分解成氨基酸。葡萄糖和氨基酸可作为上皮细胞的主要能量来源,另一方面中药中的多糖也可作为上皮细胞的主要能量来源[13-14],中药的蛋白质中,一些氨基酸除了合成蛋白质外,也可作为上皮细胞的能量来源,促进肠黏膜的发育与成熟,促进肠黏膜细胞的修复,从根本上解决仔猪腹泻的发生,对早期断奶仔猪腹泻引起的肠黏膜损伤有显著的修复作用。