1、仔猪肠道健康及功能性饲料研究与应用,2009.07.03,印遇龙,影响仔猪生长发育,仔猪宫内发育迟缓仔猪断奶应激,生长缓慢、腹泻 免疫抑制 肠道损伤 微生态平衡破坏 内分泌紊乱,平均死亡率12%年死亡约2400万头年经济损失120亿元,肠道发育与调控,消化系统发育阻滞,仔猪早期断奶已成为集约化、规模化养殖生产中所采取的一项重要手段，虽然早期断奶技术可以提高母猪生产性能，也有利于提高仔猪的成活率，但伴随而来的腹泻、生长迟缓、消化不良、免疫力低下等仔猪“早期断奶综合症”严重影响了养猪业的经济效益。,肠道最基本的功能是消化吸收，也是体内最大的免疫器官，各种营养物质主要在此吸收转运，处于沟通机体内外环
2、境的重要位置。肠道的发育越来越成为限制仔猪后期健康生长的重要因素，认识仔猪消化道的发育过程对做好仔猪早期断奶及断奶仔猪的生产管理非常重要。因此，仔猪肠道健康及其调控对规模化养猪具有现实意义。,背景,高铜滥用导致的危害,引起动物中毒表现为血红蛋白降低、黄疸、神经症状、异食、生长发育迟缓超过500mg/kg可引起死亡引起动物某些营养素缺乏降低铁和锌的吸收，引起铁和锌的缺乏症；加速饲料中维生素的氧化破坏；加速饲料中油脂的氧化，出现哈味。,高铜滥用导致的危害,影响动物性食品的安全长期饲喂，肝肾铜残留显著提高铜中毒时，肝中铜含量高达750-6000mg/kg。环境污染以万头猪场计，一年随猪粪排出铜量为5
3、40kg。土壤中铜污染可以破坏土壤的物理、化学和生物学功能，引起土壤的肥力下降，影响作物产量和养分含量。,添加高锌导致的问题,高锌的作用：促进仔猪生长和降低仔猪断奶后腹泻的效果。一般使用剂量：2000-3000mg/kg一般使用不超过2周，最长不超过四周长时间使用会造成中毒：发育停止、关节炎、腋下出血和胃肠炎。同样，环境问题,难以承受的繁荣,2100年-115亿人口，1988年资源量铝：224年-18年铜：41年- 4年锌：21年- 3年油：41年- 7年磷：100年- 17年 消耗殆尽引自Paul Harrison:The Third Revolution,有机砷制剂导致的环境砷污染,允许作
4、为饲料药物添加剂的砷制剂有：对氨基苯砷酸（50-100mg/kg）、 硝基羟基苯砷酸（30-50mg/kg）部分饲料生产厂家片面强调： 超剂量添加皮肤红环境污染以万头猪场计：仅在商品猪日粮中添加阿散酸，每年要用360kg，向环境排放约124.4kg的砷。,对农作物的影响 土壤中砷酸钠为40mg/kg，水稻减产50%；土壤中砷酸钠为160mg/kg时，水稻不能生长；当灌溉水中砷浓度为20mg/kg，水稻颗粒无收。,有机砷制剂导致的环境砷污染,Geogenic arsenic contamination and human health-Xinjiang, China,Geogenic arsen
5、ic contamination and human health,劣质饲料添加剂导致的镉污染,镉（Cd）是一种有毒的重金属元素，属严重污染性元素。FAO和WHO 将Cd列为仅次于黄曲霉素和砷的食品污染物。特点：在动物和人体内排泄很慢，有明显的蓄积性。危害：慢性毒性作用，主要是损害肾小管，并导致骨质疏松症。导致严重贫血、损害生殖系统，并干扰锌、铜、铁在体内的吸收与代谢。,技术路线,主要进展-1,Chen et al.,2009. Pro Fun Amino Acids Carb : 238-243,IUGR(左)CK,建立了仔猪肠道基因表达基因芯片变化图谱,建立了早期断奶应激肠道黏膜蛋白质组图
6、谱,Wang et al.,2009. Pro Fun Amino Acids Carb : 383-395,建立了哺乳仔猪发育血液产物变化代谢组图谱,Li et al.,2009. Pro Fun Amino Acids Carb : 1-11,主要进展-2,哺乳仔猪发育(1-28d) 肠道组织形态学指标(y)与日龄(x)之间曲线方程 (n=30),首次阐明了仔猪哺乳期肠道黏膜发育变化规律,哺乳仔猪发育肠道绒毛长度、隐窝深度、上皮间淋巴细胞数和杯状细胞数不受性别变化的影响。,绒毛长度、隐窝深度、上皮间淋巴细胞数和杯状细胞数不受空肠部位(空肠前段和空肠后段)的影响，但与回肠之间有差异。,肠道碱
7、性磷酸酶是肠黏膜上的标志酶，可反映肠道的发育情况及肠上皮细胞的吸收能力，其不受性别变化的影响，免疫组化灰度不受肠道部位的影响，但mRNA相对表达量在空肠前段较空肠后段和回肠末端要高。,揭示了哺乳仔猪肠道功能性基因发育变化规律,1-28d 肠道碱性磷酸酶免疫组化灰度或肠道碱性磷酸酶mRAN相对表达量(y)与日龄(x)之间曲线方程,肠道碱性磷酸酶免疫组化灰度仅在空肠前段表现出线性变化趋势，其mRNA相对表达量发育趋势分别表现为四次方曲线变化(空肠前段)、线性变化(空肠前段)和二次方曲线变化(回肠末端)。,率先克隆了猪肠道氨基酸转运载体ASCT2、B0、b0,+AT和y+LAT1，以及小肽转运载体P
8、epT1的cDNA编码区，并在Genbank上注册了6个基因序列。,肠道氨基酸(中性ASCT1、碱性CAT1、酸性EAAC1) 和小肽PepT1转运载体mRNA相对表达量均不受性别变化的影响；酸性氨基酸EACC1和小肽PepT1不受肠道部位的影响，中性氨基酸ASCT1在空肠前段与空肠后段之间，空肠后段与回肠末端之间，差异显著，而空肠前段和回肠末端之间则差异不显著；碱性氨基酸CAT1在肠道不同部位之间存在差异。,1-28d 肠道氨基酸ASCT1、CAT1、EAAC1或小肽PepT1转运载体基因mRAN相对表达量(y)与日龄(x)之间曲线方程,在空肠前段，ASCT1、CAT1和PepT1转运载体m
9、RNA相对表达量均表现为四次方曲线变化，在空肠后段ASCT1 为二次方曲线变化，在回肠末端，ASCT1、CAT1、EAAC1和PepT1分别表现为线性、四次方曲线、三次方曲线和二次方曲线变化趋势。,热应激蛋白(HSP)70主要在肠道黏膜表层表达，对维持肠道粘膜结构和功能的完整性起着重要作用。断奶应激使肠道HSP70含量迅速增加。,日粮添加精氨酸(Arg)或精氨酸衍生物(NCG)使断奶仔猪空肠黏膜HSP70表达升高，其中：A为Western blot分析，B为免疫组化分析,应激造成肠道结构与功能变化的分子机制,Wu et al.,2009. Pro Fun Amino Acids Carb :
10、396-408,日粮添加精氨酸(Arg)或精氨酸衍生物(NCG)使断奶仔猪回肠黏膜HSP70表达升高,精氨酸(Arg)及其衍生物(NCG)是通过Arg-NO-HSP70的途径维持肠道黏膜形态的完整性。,Wu et al.,2009. Pro Fun Amino Acids Carb : 396-408,利用大肠杆菌脂多糖(LPS)建立了仔猪断奶应激引起肠道损伤的模型。断奶应激刺激仔猪肠道炎性介质(如IL-1、IL-6、TNF-等炎性细胞因子)的过量表达，引起肠黏膜上皮细胞增殖/凋亡的动态平衡紊乱，从而导致肠道结构和功能严重受损。,LPS 组回肠集合淋巴结增殖阳性细胞稀疏(P 0.05)，说明L
11、PS 刺激抑制回肠集合淋巴结细胞的增殖(A)；与之相反，LPS 组回肠集合淋巴结凋亡阳性细胞显著增多(P 0.05)，说明LPS 刺激促进了回肠集合淋巴结细胞凋亡(B)。,Han et al.,2008. Amino Acids, DOI 10.1007,细胞信号转导异常、氧化还原失衡、蛋白合成减少以及蛋白水解增加都是影响宫内发育迟缓仔猪营养物质吸收代谢紊乱以及小肠生长发育受阻的主要机制。,IUGR降低了调控免疫功能、氧化防御、中间代谢、蛋白合成和组织生长等组织特异蛋白的水平，增加了与蛋白水解、氧化应激和ATP水解有关蛋白的水平。,IUGR影响新生仔猪小肠功能的分子机制,有机微量元素,1.常用
12、微量元素： Fe，Cu，Mn，Zn，Co，Cr，I，Se，2.常用络合物配位体：氨基酸（Lys、Met、Gly、Thr、Ser、Glu、Asp、蛋白质水解产物）维生素（烟酸、VC、VB12）小肽、蛋白盐,主要进展-3,有机微量元素在国内的应用,在2004年以前，国内市场以有机微量元素螯合物单体的推广应用为主（天科）在2004年之后，国内螯合物应用由有机微量元素螯合物单体向有机微量元素复合矿精发展 （天科）近几年，有机微量元素在国内的普及程度得到了很大的飞跃，在乳猪料、母猪料和水产料中使用广泛（天科）功能性有机微量元素,鉴定方法,a. 客户往往很关心你的产品是不是螯合物?（混合物）b. 用简单的
13、化学、鉴定和定性，(颜色反应、显微镜镜检)结合定量鉴定分析来鉴别c. 理化分析方法（红外光谱、示差测热、X射线衍射） 目前,各厂家提出的螯合物的检验方法和鉴定方法很多,这近我们提出分光光度法来检测,但由于各方争议的分歧也较大,还没有形成一致的意见,这里不过多展开,微量元素氨基酸螯合物对维生素的影响,预混料中微量元素和胆碱对维生素A稳定性的影响 表：在胆碱存在时微量元素对维生素A稳定性的影响 微量元素 胆碱 30天损失率 45天损失率 月平均损失率 无机盐 安全化处理 62.840.07 79.800.03 53.20 无机盐 市售 66.510.00 89.150.04 59.43 氨基酸螯合
14、物 安全化处理 24.000.07 57.270.09 35.14 氨基酸螯合物 市售 22.220.04 41.440.10 27.63,不同类型载体、微量元素和胆碱对维生素B1稳定性的影响 微量元素 载体 胆碱 30天损失率 45天损失率 月平均损失率 无机盐 沸石 安全化 48.150.01 73.820.07 49.21 氨基酸螯合物 沸石 安全化 7.09 0.09 22.200.14 14.80 无机盐 石粉 安全化 84.750.01 87.810.02 58.54 氨基酸螯合物 石粉 安全化 36.400.09 75.580.07 50.39 无机盐 沸石 市售 21.000.
15、12 41.140.11 27.43 氨基酸螯合物 沸石 市售 -0.040.01 38.810.05 25.88 无机盐 石粉 市售 81.280.05 91.260.02 60.84 氨基酸螯合物 石粉 市售 62.670.14 78.360.08 52.24,微量元素氨基酸螯合物对维生素的影响,在胆碱存在时微量元素对维生素A稳定性的影响,微量元素 胆 碱 30天损失率(%) 45天损失率 (%) 月平均损失率(%)无机盐 安全化处理 62.840.07 79.800.03 53.20 无机盐 市 售 66.510.00 89.150.04 59.43 氨基酸螯合物 市售 24.000.0
16、7 57.270.09 35.14氨基酸螯合物 安全化处理 22.220.04 41.440.10 7.63,当然，影响预混料或全价料中的微量组份活性的因素很多，诸如严格控制产品水分，选择适当的稀释剂和载体，胆碱的防潮处理，维生素的包膜保护等等，也是很重要的。但是，微量元素有机螯合物在防止维生素失效、延长预混料贮存有效期则是确实的。预混料生产厂家的使用效果也充分肯定证实了此点,螯合物对维生素的保护作用,导管插入部位示意图,抽取颈动脉血样,硫酸锌的锌流量 0.94 mg/min蛋氨酸锌的锌流量 2.4mg/min硫酸铜的铜流量 1.02mg/min甘氨酸铜的铜 2.01 mg/min硫酸亚铁 的
17、铁流量 1.22mg/min甘氨酸亚铁的铁流量 2.51 mg/min,高锌有提高哺乳仔猪日增重的作用，并且苏氨酸锌的效果要好于硫酸锌(p0.05)。,氨基酸螯合锌,高锌显著降低哺乳仔猪的料重比(p0.05) ，并且苏氨酸锌的效果要好于硫酸锌。,氨基酸螯合锌,加锌组腹泻率分别下降了42.84%、57.16%和64.29%、71.42%；与硫酸锌组比较，苏氨酸锌组腹泻率分别下降了25.06%、37.53%和50%。,苏氨酸锌组与阴性对照组相比，仔猪的血清IgG分别提高了25.79%、35.76%、42.87%，差异极显著 (P0.01)。,高剂量(250mg/kg)硫酸铜显著提高仔猪日增重(p0
18、.05),氨基酸螯合铜,不同锌源对提高仔猪日增重的影响,不同锌源对提高仔猪采食量的影响,不同铜源及添加量对仔猪料重比无显著差异，但随着添加量的提高，料重比有下降趋势。而高剂量甘氨酸铜(250mg/kg)则会增加料重比,在另一断奶仔猪的试验中，观测到日粮中含5mg/kg的赖氨酸螯合铜与常用的250mg/kg硫酸铜对仔猪的营养和生长效果无显著差异。多添加赖氨酸螯合铜到100mg/kg并不能改善仔猪的生产性能,氨基酸螯合铜,生长猪营养和生长效果无显著差异,氨基酸螯合铜替代重金属,对照组,氨基酸铜,氨基酸螯合铜调控肥猪氮代谢和肉品质,功能性有机微量元素,定义： 具有生理调控功能、强化营养素作用的稳定型
19、微营养素,成分组成和作用机理,1.成分组成： 由多种微量元素、维生素、氨基酸组成的络合物，其结构更接近动物生理条件下的存在形式，实现了营养素之间的有机结合；可以根据动物营养和生理需求调整组合方案2.作用机理：具有运转作用，使营养素通过动物机体屏障到达靶器官，实现多层面的生理调控作用提高动物机体微环境的营养素供给，加强营养素的横向互补、协同效应清除机体内自由基，在细胞水平保护靶器官从多个层面实现生物活性物质的激活和补充,促进动物生长，提高增重，提高饲料报酬提高动物幼龄期的生存能力、繁育期动物的繁育能力提高处于疫病流行时期、免疫过程、生理抗逆过程的 抗病、抗应激能力改善动物产品的品质和外观改善水产
20、动物的水生环境，清除有害物质提高饲料品质，提高采食量,基 本 功 效,两类剂型适用于各种类型的饲料产品、饮水剂、动物保健辅助剂及现场外用生长育肥猪、仔猪、种猪饲料蛋禽、肉禽、种禽饲料和饮水剂各类水产动物饲料特种毛皮动物饲料、补充料反刍动物饲料水产养殖现场调整剂动物保健品增效剂,适 用 范 围,“功能性有机微量元素”本身属于营养物质在与营养性有机微量元素结合使用发挥出良好的作用，取得了理想的效果。我们可以把“功能性有机微量元素”比喻成一个“支点”在以动物营养学为“杠杆”的作用力下去提高养殖的效益。 近代动物营养学的研究方向逐渐转移至以研究营养素之间的互做、营养素与生物活性物质之间互作、营养素与生
21、命遗传物资相关连的研究。 “功能性有机微量元素”本身也在模拟营养素之间的化学、生物化学互做、模拟酶的化学结构，有目地的在提供营养素的同时进行生理调控；这样就可以达到高效、低成本的应用效果。,精氨酸(Arg)及其衍生物(NCG)对仔猪日采食量(A)、日增重(B)和腹泻率(C)的影响,Arg (b) NCG (c)改善绒毛长度及隐窝深度,主要进展-4,精氨酸及其代谢物具有缓解断奶应激,Tan, et al. Amino Acids. DOI 10.1007/s00726-008-0155-1,Arg on morphology in the small intestine of early-wea
22、ned pigs,Zhan et al.,2008. J. Nut,A,b,b,a,b,b,a,b,b,a,B,b,a,ab,b,a,ab,b,a,ab,在日粮中添加1的Arg，能防治发生在断奶后7天内的空肠萎缩症，并降低断奶后第2周的料重比15%。 （Tan et al. 2008. Amino Acid）,Arg和精氨酸生素能氧化供能，促进细胞增殖和粘膜发育；合成NO和多胺，增强肠道免疫屏障，对维护肠道正常形态结构和生理功能有重要作用。,精氨酸促进血管内皮生长因子(VEGF)的表达,Yao et al., Pro Fun Amino Acids Carb 115126,促进多胺-酮戊二酸等
23、肠粘膜滋养因子合成，促进下丘脑释放生长激素，提高小肠血管生长因子基因表达水平,精氨酸可通过过氧化物酶体增殖物活化受体( PPAR)信号途径发挥缓解肠道损伤的作用，通过激活PPAR mRNA的表达而缓解LPS刺激导致的肠道炎性细胞因子的过量产生，从而缓解肠道损伤。,LPS 刺激使断奶仔猪脾脏、胸腺和外周血白细胞PPAR蛋白表达升高(Western blot 分析),PPAR有可能成为缓解仔猪免疫应激的一个新靶点，如通过PPAR 配体或营养素来调控PPAR 的表达或活性，从而缓解或克服免疫应激对畜禽生长造成的负面影响，对养猪生产具有积极的意义。,Arg提高免疫细胞因子基因表达,Liu et al.
24、 2008.Bri. J Nut. 100, 552560,不同水平精胺对断奶仔猪小肠黏膜形态的影响,灌服1200mol/d 精胺, 明显改善21 日龄断奶仔猪小肠组织学形态与功能。精胺可明显改善断奶后仔猪肠道吸收功能, 其作用效果具有一定后续性。精胺能促进仔猪肠道的发育和成熟，对改善其生产性能有一定实际意义。,日粮中添加AKG 可在一定程度上改善仔猪的小肠组织学形态，提高小肠的主动吸收功能，缓解断奶等应激造成的肠道黏膜受损。,Mucosal protein and DNA Escherichia coli (LPS) challenge Liu et al. 2008.Bri. J Nut.
25、 100, 552560,代乳料中添加不同浓度精氨酸对7日龄断奶仔猪平均日增重的影响,注：同行数据标不同字母表示差异显著（P0.05）。,与对照组比较，在代乳料中添加0.60.8%的精氨酸饲喂14d，平均日增重提高42上述数据均表明，精氨酸缺乏是限制新生仔猪发挥最大生长潜力的一个主要因素,Yao et al., J. Nutr. 138: 867872,环磷酰胺刺激下精氨酸改善了仔猪生长性能,Liu et al. 2008.Bri. J Nut. 100, 55256,NCG,Control,精氨酸衍生物(NCG)产品的独特优势,主要进展-5,精氨酸(%)浓度变化(1 、2、4周),药用植物超
26、微粉显著提高血清NCG （10%-22%)，刺五加提取物提高精氨酸浓度提高20-31%，消化率提高15%-31%,Yin et al. Amino Acids DOI 10.1007/s0026-008-0142-6,药用植物提取物通过提高仔猪内源性NCG生成,药用植物对不同日龄仔猪回肠末端氨基酸消化的影响,Kong et al.,Amino Acids. DOI 10.1007/s00726-008-0176-9,植物提取物可以提高仔猪体内内源性精氨酸的合成,植物提取物可以提高仔猪体内内源性谷氨酸的浓度,植物提取物可以提高仔猪血浆中的异亮氨酸的浓度,植物提取物可以提高仔猪血浆中的亮氨酸的浓度
27、,植物提取物可以提高仔猪血浆中的总氨基酸的浓度,植物提取物可以提高仔猪ADG,植物提取物可以显著降低料重比,添加后第7 天仔猪空肠（J）、回肠（I）和盲肠（C）内容物细菌16S rDNA的V6-V8片断的DGGE 图谱（a）、电泳条带示意图（b）和相似性分析（c）注：ST、J、I和C分别代表标样、空场、回肠和盲肠；1、2、3分别代表药用植物复方组，粘杆菌素组和基础日粮组,植物复方增加肠道微生物多样性 . Fang et al. 2009 Livestock Science. 123: 268275,专利 200710053584.9,在发光杆菌中建立Red/ET同源重组系统，并运用此系统敲除了
28、晶体蛋白CipB和CipA,主要进展-6,pBAD-cipB-LF,专利 200610166536.6,牛乳铁蛋白肽在发光杆菌中高效表达,牛乳铁蛋白素在毕赤酵母中的表达研究,牛乳铁蛋白素在21日龄断奶仔猪腹泻影响,Lfcin对21日龄断奶仔猪肠道微生物的影响,Zhiru Tang,et al. Brtish J.Nutr. 2009,101: 998-1005.,改善肠道微生物区系,Fu Jun,et al. Nucleic Acids Res. 2008,36:e113,通过克隆构建、基因操纵和异质表达产生了天然药物大环内酯类抗肿瘤药的组合基因,谢,谢, Texas A&M University:Guoyao WuUniversity of Guelph: Mingzhe FanNorth Carolina State University:Sung Woo Kim 中国农业大学：王军军博士,
