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酵母核苷酸对仔猪肠道健康影响研究进展
酵母核苷酸对仔猪肠道健康影响研究进展
作者:admin 文章来源:本站原创 点击数:1405 更新时间:2017-9-1 15:15:34
 

[摘要] 核苷酸是组成核酸的基本结构和功能单位 ,参与机体内一系列的生理调节过程 ,在促进仔猪肠道健康方面具有重要的生理作用。 核苷酸可由机体合成来供给,但在断奶等应激情况下,仔猪肠道合成核苷酸的能力有限,因此核苷酸是一种条件性必需营养物质。 本文主要从酵母核苷酸对肠道生长发育、免疫功能和肠道修复等方面综述了核苷酸对仔猪及其他相关试验动物肠道健康的影响,为酵母核苷酸在生产中的应用提供参考。

[关键词] 核苷酸 ;肠道 ;仔猪 ;酵母提取物

断奶应激一直是困扰养猪业的一个难题,也是动物营养学界亟待解决的命题之一。 早期断奶容易造成仔猪胃肠道功能紊乱, 诱发仔猪断奶综合征, 这在很大程度上影响动物的生长和生产效益(印遇龙等,2010);仔猪从断奶第 3 天开始,小肠绒毛高度急剧下降,直到断奶后第 12 天,这种损伤性变化才停止,研究表明,日粮组成是改变肠道形态的原因之一, 并可能会影响仔猪胃肠道的健康(Boudry 等,2004);在应激期间,仔猪肠道成核苷酸的能力有限, 日粮核苷酸的不足可能是导致胃肠道功能紊乱的因素之一。 酵母提取物中核苷酸含量丰富,约占 10%以上。 且酵母核苷酸对单胃动物的胃肠道形态和功能, 免疫系统和肠道菌群均产生积极影响 Sauer Bauer2011)。这些研究表明酵母核苷酸在促进肠道健康方面具有重要作用。

1 核苷酸在动物机体中的代谢

核酸是体内能量利用的主要形式, 也是组成辅酶的重要成分。 核苷酸是组成核酸的基本结构和功能单位。 核苷酸在机体内不断进行着合成与降解这两个可逆过程。 核苷酸合成途径主要有两条,即从头合成途径和补救合成途径,相比从头合成, 补救合成途径耗材少、 耗能低、 过程简单(Uauy-Dagach Quan1994)。 机体从头合成核苷酸的主要部位是肝脏, 而其他一些组织, 如小肠、淋巴细胞从头合成核苷酸的能力有限。正常情况下, 其核苷酸代谢池的维持依赖于肝脏中从头合成的核苷酸或利用食物中降解的核苷或碱基进行补救合成(冶双德等,2006)。近年来的研究表明, 日粮中核苷酸缺乏会削弱肝脏、心脏、肠道和免疫系统的功能,大多数核苷酸可由机体合成来供给, 但肠道黏膜特别是小肠合成核苷酸的能力有限 Leleiko 等,1995),尤其是当机体处于应激和快速生长的阶段, 内源合成的核苷酸不能满足机体生长的需要, 需要补充外源核苷酸。断奶已被视为一种应激过程,刚断奶的仔猪处于快速生长并遭受应激, 内源合成的核苷酸不能满足肠黏膜 DNA 合成及黏膜生长的需要等, 而研究发现包括母猪在内的多种哺乳动物的乳汁中含有高浓度的核苷酸成分, 占非蛋白组分的 20%Uauy1989),由此推断,核苷酸在维持肠道健康方面具有重要作用,因此,日粮中应添加核苷酸以保证仔猪的生长发育。

2 核苷酸在维持肠道健康中的生理功能

核苷酸除作为核酸合成的前体外, 还参与机体内一系列的生理调节过程。体外试验表明,核苷酸能够促进小肠上皮细胞的增殖。 Holen Jon-sson2004)考察核苷酸对小肠上皮细胞株的增殖发 RNA d AMPd GMPd CMP 有促进肠细胞增殖的功能 ,并且可以弥补因谷氨酰氨不足和肠局部缺血带来的影响。 小肠细胞的增殖和分化需要 5 种核苷酸(AMPGMPCMPIMP UMP), 其中 AMP 的作用可能是影响细胞分化, 而其他核苷酸主要是促使细胞增殖。Ortega 1995 发现核苷酸在促进肠 道生长发育方面起着重要作用,当饲喂动物无外源核苷酸的日粮时,即使饲料中蛋白质充足,机体内RNA 的含量也有显著降低 动物机体虽缺乏蛋白质, 但只要饲料中有充足的外源核苷酸存在,即可维持小肠滤泡细胞的生长。 外源核苷酸可能是通过核苷酸补救途径来影响肠道蛋白质合成的。 快速生长的动物肠道细胞周转较快,对核苷酸需求较多,但是体内和体外试验发现,14C 标记的甘氨酸不能整合进小鼠小肠细胞的核苷酸池,表明小肠细胞缺乏利用氨基酸从头合成核苷酸的能力(CLIFFORD1981),并且肠道缺乏嘌呤从头合成所需要的一种关键酶———谷氨酸核糖转移酶(Leleiko 等,1987),但在小肠中的嘌呤补救合成途径的酶含量较肝脏和盲肠多,说明在进化过程中,肠道核苷酸补救合成途径较从头合成途径 2006)。 Witte 等(1991 的试验研究发现 初生小鼠胃肠道前端5’-核苷酸酶 、碱性磷酸酶 、腺嘌呤降解酶 、嘌呤核苷磷酸化酶等肠酶的表达强和产量高,这个发现也表明,在进化过程中,肠道核苷酸补救合成途径较从头合成途径具优势。 这些研究显示,核苷酸通过促进蛋白质、酶的合成等可以维持肠道正常的生理功能。

3 酵母核苷酸对仔猪肠道健康的影响

3.1 促进肠道生长发育和成熟 核苷酸、核苷通过影响肠 RNA DNA 含量而影响肠道蛋白质的合成。 日粮中添加酵母核苷酸对回肠形态有积极影响,可增加仔猪回肠的肠绒毛高度与隐窝深度(Di Giancamillo 等,2011)。 张永青等(2007)研究发现, 对断奶仔猪饲喂添加 0.2%核苷酸的日粮,经 21 d 试验,与对照组相比,断奶仔猪的饲料利用率显著提高,同时饲料转化率比对照组提高 16.90%P 0.05),此外,核苷酸有提高仔猪日增重的趋势,并能显著提高仔猪断奶后第 7 天十二指肠绒毛高度和第 14 天回肠黏膜 DNA 含量, 别比对照组 提高 44.79%%P 0.05)和11.65%%P 0.05)。 Martinez-Puig 2007)向断奶仔猪日粮中添加 1000 mg/kg 的核苷酸,7 d后发现,未饲喂核苷酸的仔猪空肠的绒毛高度从448 μm 下降到 275 μm,而饲喂了核苷酸的仔猪空肠高度为351 μm 极显著高于对照组 P 0.05), 并且不对试验猪只进行抗生素治疗 14 d后,对照组猪只腹泻率达 15.63%,而饲喂了核苷酸的试验猪只腹泻率为 1.56%,极显著低于对照组(P 0.05),这说明核苷酸能够提高断奶仔猪肠道绒毛高度以及降低仔猪 腹泻率 Moore 等(2011 分别用核苷酸 谷氨酸和肌糖饲喂阉公猪,测定其对生产性能、肠道和免疫功能的影响,结果表明核苷酸使十二指肠绒毛的长度显著增加(P 0.05),提高了 猪只的日增 重,而且机 Ig G 水平显著升高 P 0.05), 最后猪只的屠宰重 Van der Peet-Schwering 2007 的研 究表明 添加 酵母 苷酸对仔猪的绒毛长度与隐窝深度没有影响。酵母核苷酸除了通过提高肠绒毛高度、 增加肠道吸收面积外,还能通过影响肠细胞分裂分化、提高肠酶的活性等方式促进肠道细胞生长发育,从而改善肠道健康。He 等(1993)用体外培养小肠上皮细胞(IEC-6)的方式来观察外源核苷酸对肠细胞分裂及分化的影响,在体外正常培养条件下添加核苷酸,能促进正常 IEC-6 的增殖、分化,且当谷氨酸或谷氨酰胺和必需氨基酸缺乏时,添加核苷酸能促进小肠上皮细胞的增殖,提高细胞内ATP 水平。 在日粮中添加核苷酸与核苷混合物影响肠(在肠绒毛顶部)碱性磷酸酶、亮氨 酰基肽酶、γ-GT 酶、麦芽糖酶、蔗糖酶和乳糖酶的含量和活性, 也提高了小肠黏膜中总蛋白酶活力,且对十二指肠及空肠近端的酶活性影响较大。 肠道酶活性的变化与 m RNA 含量变化相一致, 有试验发现,当日粮中缺少核苷酸时,肠碱性磷酸酶、亮氨酰氨基肽酶、麦芽糖酶、蔗糖酶和乳糖酶活性降低,补充核苷酸或核苷混合物后,提高了这几种酶的活性, 而这些酶是肠细胞成熟的标志(Uauy 1990)。

3.2 促进肠道损伤后的修复 消化道是营养物质吸收的场所,同时又有免疫作用,其功能的正常性对于机体是十分重要的。 研究发现,核苷酸对肠道具有保护作用, 能够改善肠道的屏障作用,维持肠壁的完整性,减少细胞的死亡率以及细菌、脂多糖引起的细菌易位,减少腹泻的发生,加速饥饿应激和感染后损伤的肠道恢复。 小肠细胞增生迅速, 对饲料中的限制核苷酸相当敏感,当动物机体缺乏蛋白质,只要饲料中补充足够的核苷酸,就可以维持小肠滤泡细胞的生长(Ortega等,1995)。 核苷酸可对应激、感染或肠道切除等引起的肠道损伤进行有效恢复,Uauy 等(1990)给断奶小鼠饲喂缺乏核苷酸的纯合日粮,2 周后发现小肠有明显的损伤; 而添加 0.8%核苷酸纯合日粮组的小鼠前端肠道的绒毛高度、 肠壁厚度、总蛋白和 DNA 含量明显高于纯合日粮组。

3.3 提高肠道免疫功能 外源核苷酸是维持机体正常免疫状态的必需物质。 尽管机体能利用小分子物质合成核苷酸, 但免疫系统必须有外源核苷酸才能维持其正常功能, 这可能与参与免疫的大部分细胞不能合成足够的核苷酸有关。 淋巴细胞作为免疫系统的关键组成部分, 主要依靠肝脏等利用核苷酸为原料合成。 Manzano 等(2003)做的外源核苷酸对肠道免疫影响的试验发现, 外源核苷酸促进断奶小鼠 B 淋巴细胞和 Th 细胞抗原的表达, 进而促进肠淋巴细胞的分化和成熟。因此, 在应激情况下, 动物体内合成核苷酸的量有限, 日粮中添加核苷酸可维持断奶仔猪淋巴细胞最佳功能。Gil2002)研究发现,添加外源核苷酸显著提高 IL- 2IL- 4IL- 8 Th2IL- 5 的分泌 从而促进免疫细胞分化与成熟和免疫球蛋白的分泌, 提高机体肠道免疫力。Yau 等(2003)将用含核苷酸配方乳喂养的婴儿与对照配方组的婴儿相比, 发现免疫球蛋白 Ig A 含量显著升高,腹泻率显著降低。潘树德等(2007)研究发现, 早期断奶仔猪饲粮中添加酵母核苷酸类后,可显著提高猪瘟抗体效价水平,适宜地添加酵母核苷酸对提高特异性免疫应答可能具有重要的意义。试验证明,在母猪饲料中添加核苷酸可提高仔猪的成活率和断奶存活率,减少病死率,提高蓝耳病疫苗的免疫效果。此外,外源核苷酸还能够促进应激状态下白细胞的分裂, 提高白细胞的吞噬能力,从而提高机体的免疫力,减少了动物肠道疾病的发生(刘晓琳等,2008)。

3.4 对仔猪肠道菌群的影响 添加外源核苷酸降低仔猪腹泻可能是因为核苷酸能有效平衡肠道菌群。仔猪从出生到断奶期间,肠道菌群的建立是一个复杂的过程(Swords 等,1993)。 Hoffmann 等(2008)研究表明,猪日粮中添加核苷酸后,大肠杆菌和乳酸菌群之间的比率发生了向有利于有益微生物方向的改变。体外研究表明,核苷酸能促进双歧杆菌的生长, 并且核苷酸对大肠杆菌具有抗原特异性(Sauer 等,2010)。日粮中核苷酸可促进肠道中双歧杆菌和乳酸菌的生长,而双歧杆菌可以将糖水解成乳酸,同乳酸杆菌一起降低肠道内的 p H 值, 从而抑制了厌酸型病原菌和大肠杆菌的繁殖,减少腹泻的发生,这将使肠道的形态损害达到最小化 Martinez-Puig 等,2007), 有助于改善仔猪的生长性能和改善健康状况。潘树德等(2008)研究发现,酵母核苷酸能明显提高仔猪肠道中双歧杆菌和乳酸杆菌的数量,降低大肠杆菌的数量,从而维持肠道菌群平衡。 乔建国等(2008)在外源核苷酸对断奶仔猪生产性能影响研究中发现, 添加 0.25%的核苷酸混合物有提高仔猪日增重、 日采食量和降低料肉比的趋 势, 而且仔猪 的腹 P 0.05),这可能与肠道健康菌群的优化有关 Mar-tinez-Puig等(2007)通过在仔猪日粮中添加 07501000 mg/kg 核苷酸,腹泻率随核苷酸添加水平提高显著降低(分别为 15.63%3.13% 1.56%)。

4 小结和展望

酵母核苷酸对于动物维持、改善和修复胃肠道功能具有重要意义,补充外源核苷酸能加速肠细胞的分化、生长与修复,促进小肠成熟,并促进肠道中双歧杆菌和乳酸杆菌的生长。 因此,酵母核苷酸可促进肠道发育,降低腹泻率,提高饲料利用率,从而改善生产性能。 近期,酵母提取物也被农业部公布《饲料原料目录(2013)》所收录。 进一步研究各种核苷酸的含量及其比例将会促进其在维持仔猪肠道健康及提高免疫功能等方面的应用。

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