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关注肠道健康关注 看不到 的损失 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所动物营养学国家重点实验室谢鹏副研究员 IntestinalHealth Whyissoimportant 肠道健康 为什么这么重要 占65 70 的生产成本需要最大化的消化道吸收能力 一 肠道健康的重要性 一 肠道健康的重要性 机体免疫系统的重要组成部分机体超过50 的淋巴组织和超过80 的免疫细胞集中于黏膜免疫系统 动物机体中70 的黏膜免疫系统位于肠道组织中 应激的应答中心 肠道表面受损限制了饲料利用率 研究表明 肠道不健全会使饲料效率降低10 并会对死亡率 粪便 色素沉着 食品安全及加工效率等指标产生负面影响 各项合计 每只2kg鸡损失达0 102美元 Williams 1999 Sluis 2000 因此 肠道健康是保证畜禽生产性能和养殖获利的主要驱动力 二 肠道健康的标准 健康的肠道可以被描述为肠道维持其结构和功能的完好 或简单的说是没有受到损害和健全的肠道 肠道形态结构的完整性是肠道一切功能正常发挥的基础 肠道不仅是消化和吸收营养素的器官 也是阻止肠腔内细菌 毒素等有害物质侵入体内的重要屏障 也是调控机体应激反应 生成炎症介质的重要器官 正常肠道屏障功能依赖于肠黏膜上皮屏障 肠道免疫系统以及肠道的正常微生物的平衡 Hecht 1999 二 肠道健康的标准 保证肠道健康平衡的关键点 1 完整的肠道组织结构胃肠道 gastro intestinaltract GIT 是一个受营养 免疫 细菌和组织共同作用的复杂系统 它需要平衡的营养供给来维持它的结构和环境 在一定意义上来提升 而不是损伤 其生长 健康状态和生产性能 关键在于肠壁内衬的完整 这表明上皮细胞将发挥它的重要功能 包括分泌粘液和酶 吸收营养 并将营养转运入血 上述特点构成了整个消化概念的本质部分 如果不保持肠壁完整性和一定的强度 营养则会用来修复肠壁或被微生物所利用 并引起增生扩散 从而引起病变或激活免疫系统 见图1 图2 二 肠道健康的标准 图1不当的饲料或细菌会引起肠道绒毛不平坦或稀少 二 肠道健康的标准 图2肠道表面受损限制了饲料利用率 二 肠道健康的标准 保证肠道健康平衡的关键点 2 完整的肠上皮细胞紧密连接紧密连接是上皮屏障的一种重要的因子 对相邻细胞的相互连接中起重要的作用 它维持着细胞顶部和嗜碱性部位的分离 是上皮渗漏的调节屏障 肠道健康 降低病原数量 减少全身性疾病感染减少肠道疾病的感染维持肠道菌群平衡提高抗应激能力 提高免疫力 促进肠道消化能力 二 肠道健康的标准 三 现代养殖模式对肠道健康的影响 我们经常听到的抱怨 食欲不振 采食量不足 个体发育不匀称 整齐度差 生产性能下降 精神状态差 卖相不佳 采食饮水正常 但生产性能不高 蛋禽表现为产蛋率低于正常10 20 蛋重轻 内容物稀薄 软壳蛋增加 蛋壳发薄易破损 蛋黄颜色发白 肉鸡 生猪生长周期长 料肉比增加 肠道功能紊乱 长期水样下痢 对营养物质吸收率低 对病毒和细菌等免疫力 抵抗力下降 容易感染慢性呼吸道病 大肠杆菌 球虫 沙门氏菌和肠毒综合症等 且易反复发作 三 现代养殖模式对肠道健康的影响 为什么我们的肉鸡肉料比达不到1 1 37 为什么肉鸡料便时有发生 却束手无策 为什么蛋鸡的水样腹泻有时药物根本无法控制 为什么生猪屠宰后发现超过70 的消化道有溃疡现象 我们经常碰到的问题 真相往往在你看不到的地方 这些现象的共同点是什么 集中表现为肠道机能的紊乱为什么会这样 动物出现了亚健康状态 这些现象的共同点是什么 亚健康的定义 人类 世界卫生组织将机体无器质性病变 但是有一些功能改变的状态称为 第三状态 我国称为 亚健康状态 动物 指无临床症状与体征或者有病症感觉而无临床检查证据 但已有潜在发病倾向的表现 处于一种机体结构退化和生理功能减退的低质失衡状态 亚健康的诱因 动物机体应激状态亚健康状态疾病爆发 发展 严重 动物长期处于应激状态是形成亚健康的重要因素 应激的定义 应激是指机体受到外界或内部的各种异常刺激所引起的非特异性反应的总和 包括一系列神经 内分泌反应以及由此引起的各种机能和代谢的变化 这些危及动物体质 迫使机体做出调节反应的因子称为应激因子或应激源 常见的应激源 极端温度 冷 热转群免疫断喙换料噪音饲养环境 密度 畜舍条件等 应激引发的生理变化 一 研究较多 被普遍关注的 应激时 肾上腺皮质激素分泌显著增加 使生长激素分泌抑制 同时动员动物体内糖原 蛋白质 脂肪分解来抵抗应激 长期条件下 可造成机体氮负平衡 骨质疏松 生产性能降低 免疫系统萎缩 功能下降 对疾病易感性增大等 应激引发的生理变化 二 理论研究较多 但不被实际生产管理者认知或重视的自由基造成的内在的氧化应激损伤 研究发现 急性和持续的应激都能通过产生自由基诱导胃肠道的氧化应激 Manashi 2000 重金属 砷 铅 汞等 真菌毒素 杀虫剂 过量的能量 高蛋白 过高的铁和铜等催化剂 饲喂氧化的脂肪 外伤 缺乏抗氧化物质 硒 维生素A E C 玉米黄素等 等因素都可能导致氧化应激的发生 并可诱发消化道损伤 氧化应激对胃肠道的损伤 一 对组织细胞的损伤影响1 对脂质和细胞膜的破坏 从而导致细胞死亡 2 对蛋白质 酶的损伤 从而导致蛋白质变性 功能丧失和酶失活 3 对核酸和染色体的破坏 从而导致DNA链的断裂 染色体的畸变和断裂 4 对细胞外基质的破坏 从而使细胞外基质变得疏松 弹性降低 氧化应激对胃肠道的损伤 回肠黏膜充血 出血 结肠的肉眼病变 肠黏膜增厚 粘液增多 氧化应激对胃肠道的损伤 二 对肠道微生物菌群的影响肠道黏膜组织的损伤 促使病原微生物可乘虚而入 当肠道内氧自由基增加时 会使肠道中耐受能力较弱的乳酸菌数量减少 而大肠杆菌的数量上升 氧化应激对胃肠道的损伤 三 对消化道腺体的影响氧自由基对消化腺体功能具有调节作用 当饲喂高蛋白日粮时 会诱导 刺激胰腺合成 分泌大量的消化酶 由于DNA mRNA 消化酶 肽类激素的合成 需要大量ATP合成嘌呤 嘧啶以及活化氨基酸 ATP的生成过程是游离基产生的过程 自由基可能通过线粒体DNA来攻击氧化磷酸化系统 形成恶性循环 氧化应激对胃肠道的损伤 四 对内分泌的的影响氧自由基的提高诱导生长抑素 somatostatin SS 的分泌 SS被认为具有广泛的内分泌抑制作用 抑制生长激素 生长调节素C以及多种胃肠道激素 SS可抑制胃酸分泌 肠道吸收 胰重碳酸盐和胰酶分泌 SS减缓了食糜通过和细胞对营养素吸收速度 Evers 2001 氧化应激对胃肠道的损伤 五 与炎症反应的关系炎症性肠病时氧自由基主要来自浸润于固有层的白细胞 包括中性粒细胞在内的吞噬细胞 在吞噬细菌 各种颗粒状物质及可溶性刺激物时 在其细胞膜中存在的NADPH氧化酶 还原型辅酶氧化酶 可被激活而急剧产生氧的消耗并产生一定量的O2 生成的O2 可使酶类及非酶类的物质还原 并可产生反应性更高的活性氧 H2O2 OH CIO 又可引起炎症反应 而损伤组织 仔猪断奶应激因子互作关系图 研究诠释 现有养殖模式下 消化道的氧化损伤在动物生产中发生率最高 隐蔽性强 危害性大 过量的自由基极易诱发消化道疾病 其特征是腺体分泌异常 肠道损伤及肠黏膜通透性升高 导致消化系统功能异常和肠源性感染 给畜牧业的发展造成巨大损失 陈群 2007 可行措施 一 减少应激源 二 减轻氧化损伤 尤其是肠道氧化损伤是不容忽视的 1 清除自由基 终止自由基链式反应 2 损伤修复 保证肠道组织具有完整的组织结构和肠上皮细胞紧密连接 依瑞托芬的作用机理研究进展 Eriodictopine ETP 一 抗氧化性研究 黄酮类化合物最重要的生物活性是抗氧化活性 黄酮类物质通过酚羟基与自由基反应生成较稳定的半醌式自由基 从而终止自由基链式反应是其最主要的机制 黄酮类分子 flavone OH 清除自由基R 的反应可以表达为 flavone OH R 一 flavone一0 RH 一 抗氧化性研究 自由基一般都带有未成对电子 属于供电子基团 黄酮类化合物的酚羟基H所带正电荷越大 接受电子能力越强越易与自由基发生反应 理论上认为带最大正电荷的酚羟基H就是与自由基反应的最大可能活性部位 一 抗氧化性研究 研究发现 最大正电荷的酚羟基H 即最大可能活性位 分别是H18 H23 H27和H29 一 抗氧化性研究 研究表明 依瑞托芬在抗氧化反应中不仅能清除链引发阶段的自由基 而且可以直接捕获自由基反应链中的自由基 阻断自由基链反应 起到预防和断链的双重作用 依瑞托芬对21日龄肉仔鸡肠黏膜绒毛高度的影响 m n 9 表内同列右肩标有不同字母者差异显著 P 0 05 下表同 二 对畜禽肠黏膜绒毛生长及肠道组织发育的影响研究 小肠是碳水化合物 脂肪和蛋白质消化吸收的主要场所 因此 小肠结构与功能的完整性是营养物质被充分消化与吸收的基本保证 依瑞托芬对21日龄肉仔鸡肠黏膜绒毛高度的影响 m n 9 二 对畜禽肠黏膜绒毛生长及肠道组织发育的影响研究 研究表明 肉仔鸡日粮添加35ppm的ETP可显著提高21日龄肉仔鸡的十二指肠黏膜绒毛高度 P 0 05 ETP对乳仔猪肠黏膜上皮细胞中AKP活性的影响U gprot 二 对畜禽肠黏膜绒毛生长及肠道组织发育的影响研究 碱性磷酸酶 AKP 是肠黏膜上的标志酶 该酶的含量与其分化程度正相关 其变化反映了肠上皮细胞功能的成熟情况 同时 肠道内碱性磷酸酶与脂类 维生素D 钙 氨基酸 葡萄糖等多种物质的吸收有关 由表可见 21日龄试验开始前 仔猪断奶前 空白对照组和添加ETP组的各段小肠黏膜上皮细胞中碱性磷酸酶 AKP 活性差异均不显著 在49日龄时 添加ETP组的十二指肠和空肠黏膜上皮细胞中AKP活性均显著提高 P 0 05 二 对畜禽肠黏膜绒毛生长及肠道组织发育的影响研究 图1 1试验组 仔猪小肠组织切片图1 2对照组 仔猪小肠组织切片 H E染色 H E染色 三 对受损肠道黏膜组织的修复功能研究 由图可见 断乳阶段日粮添加50ppm的ETP 小肠黏膜厚度提高 P 0 05 隐窝变浅 P 0 05 小肠绒毛上皮细胞增殖迅速 绒毛组织结构完整 断乳阶段空白对照组 未添加ETP 小肠黏膜厚度相对变薄 隐窝较深 更为严重的是 小肠绒毛上皮细胞增殖减缓 绒毛断裂比例显著上升 P 0 05 三 对受损肠道黏膜组织的修复功能研究 日粮添加ETP时仔猪全肠微绒毛结构电镜观察 图1对照组35日龄仔猪肠绒毛扫描电镜观察 600倍 图2试验组35日龄仔猪肠绒毛扫描电镜观察 600倍 扫锚电镜的结果表明 日粮添加ETP后 试验组仔猪空肠上皮细胞损伤和脱落明显减少 对照组仔猪则肠道上皮细胞明显部分脱落 见图1 2 三 对受损肠道黏膜组织的修复功能研究 图3对照组35日龄仔猪肠微绒毛透射电镜观察 6000倍 图4试验组35日龄仔猪肠微绒毛透射电镜观察 6000倍 透射电镜的结果表明 对照组仔猪空肠中断微绒毛长度短 其分布紊乱不整齐 见图3 而试验组仔猪空肠中段微绒毛长度显著高于对照组 且数量明显增多 密度浓集 分布也比较均匀 见图4 三 对受损肠道黏膜组织的修复功能研究 三 对受损肠道黏膜组织的修复功能研究 研究表明 ETP对由饲料抗原性过敏损伤以及其他原因引起的肠道黏膜绒毛肿胀 脱落 均可迅速修复 1 依瑞托芬对家禽黏膜免疫的影响 ETP对肉仔鸡受损肠黏膜上皮细胞及盲肠扁桃体内淋巴细胞的影响个 100 结果显示 急性灌服3mg kg bw和12mg kg bw的ETP 显著提高盲肠扁桃体淋巴细胞数量 四 对肠道黏膜免疫机能的影响研究 ETP对肉仔鸡受损肠黏膜IgA 阳性物质的影响 数据显示 对于受损肠黏膜 急性灌服3mg kg bw的ETP 可提高十二指肠中IgA 面积值 同时使空肠中IgA 面积值显著高于空白对照组 显著提高盲肠扁桃体淋巴细胞数量 四 对肠道黏膜免疫机能的影响研究 2 依瑞托芬对猪肠道黏膜免疫系统的影响 49日龄时ETP对断乳应激仔猪肠黏膜上皮细胞内淋巴细胞的影响个 100IEC 结果显示 断奶仔猪21日龄至49日龄饲喂添加50ppmETP日粮 显著提高了肠黏膜上皮细胞内淋巴细胞的数量 P 0 05 促进了淋巴细胞的增殖 四 对肠道黏膜免疫机能的影响研究 49日龄时ETP对断乳应激仔猪肠黏膜IgA 阳性物质的影响 结果表明 断奶仔猪21日龄至49日龄饲喂添加50ppmETP日粮 显著提高仔猪小肠中IgA 阳性物质的面积 P 0 05 促进仔猪十二指肠和空肠黏膜固有层中SIgA的分泌 四 对肠道黏膜免疫机能的影响研究 四 对肠道黏膜免疫机能的影响研究 研究表明 饲料中添加依瑞托芬有助于受损肠道黏膜的快速修复 同时可相应提高畜禽肠道黏膜的免疫功能 提高畜禽的黏膜免疫屏障作用 有效防止 病从口入 五 依瑞托芬对肠异常蠕动的抑制作用研究 分子结构比较显示 ETP分子中A中心区部分 与莨菪碱类化合物结构相似 因此ETP具有弱类抗胆碱药样作用 可松弛内脏平滑肌 但对子宫平滑肌无效 在平滑肌强烈收缩时可使其张力降低 抑制肠道异常蠕动作用明显 经测定 ETP抗胆碱药活性为山莨菪碱的1 100 依瑞托芬的生物活性和优点 1 ETP能够清除肠道内链引发阶段的自由基 以及直接捕获自由基反应链中的自由基 阻断自由基链反应 起到预防和断链的双重作用 从而减轻氧化应激造成的肠道组织损伤