动物营养学报    2019, Vol. 31 Issue (2): 949-955    PDF    
谷氨酰胺和低聚异麦芽糖及其互作效应对断奶仔猪血清免疫指标及抗氧化能力的影响
崔原年, 陈国旺, 魏国生, 黄大鹏     
黑龙江八一农垦大学动物科技学院, 大庆 163319
摘要: 本试验旨在研究谷氨酰胺(Gln)和低聚异麦芽糖(IMO)及其互作效应对断奶仔猪血清免疫指标及抗氧化能力的影响。试验采用2因素3水平析因设计,选取81头28日龄断奶、体重[(7.54±0.62)kg]相近的健康"杜×长×大"三元断奶仔猪,随机分为9个组,分别为对照组(Gln和IMO添加水平均为0 g/kg)、Ⅰ组(Gln和IMO添加水平分别为0、6 g/kg)、Ⅱ组(Gln和IMO添加水平分别为0、10 g/kg)、Ⅲ组(Gln和IMO添加水平分别为10、0 g/kg)、Ⅳ组(Gln和IMO添加水平分别为10、6 g/kg)、Ⅴ组(Gln和IMO添加水平分别为10、10 g/kg)、Ⅵ组(Gln和IMO添加水平分别为15、0 g/kg)、Ⅶ组(Gln和IMO添加水平分别为15、6 g/kg)和Ⅷ组(Gln和IMO添加水平分别为15、10 g/kg),每组3个重复,每个重复3头猪。预试期7 d,正试期21 d。结果表明:1)饲粮添加15 g/kg Gln显著提高断奶仔猪的血清免疫球蛋白M(IgM)含量(P < 0.05),对血清免疫球蛋白A(IgA)和免疫球蛋白G(IgG)含量无显著影响(P>0.05);饲粮添加IMO对血清IgA、IgG和IgM含量无显著影响(P>0.05);Gln和IMO的互作效应对血清IgM含量有显著影响(P < 0.05),尤以Ⅳ组和Ⅶ组效果较好。2)饲粮添加Gln显著降低断奶仔猪的血清丙二醛(MDA)含量(P < 0.05),对血清超氧化物歧化酶(SOD)活性及总抗氧化能力(T-AOC)无显著影响(P>0.05);与对照组相比,饲粮添加6 g/kg IMO显著降低血清MDA含量(P < 0.05),对血清SOD活性及T-AOC无显著影响(P>0.05);Gln和IMO的互作效应对血清MDA含量有显著影响(P < 0.05),对血清SOD活性有提高趋势;综合来看,尤以Ⅷ组效果最好。以上结果提示,饲粮添加15 g/kg Gln和6 g/kg IMO可较好地改善断奶仔猪的免疫功能和抗氧化能力。
关键词: 谷氨酰胺     低聚异麦芽糖     断奶仔猪     免疫     抗氧化能力     互作效应    
Effects of Glutamine, Isomaltooligosaccharide and Their Interaction on Serum Immune Indexes and Antioxidant Capacity of Weaned Piglets
CUI Yuannian, CHEN Guowang, WEI Guosheng, HUANG Dapeng     
College of Animal Science and Technology, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, China
Abstract: This research was performed to observe the effects of glutamine (Gln), Isomaltooligosaccharide (IMO) and their interaction on serum immune indexes and antioxidant capacity of weaned piglets. Eighty-one healthy "Duroc×Landrace×Yorkshire" crossbred piglets weaned at 28 days of age with similar body weight of (7.54±0.62) kg was randomly distributed into 9 groups with 3 replicates per group and 3 piglets per replicate by factorial design with two factors and three levels. Piglets were fed the diets supplemented with 0 g/kg both Gln and IMO (control group), 0 g/kg Gln and 6 g/kg IMO (groupⅠ), 0 g/kg Gln and 10 g/kg IMO (groupⅡ), 10 g/kg Gln and 0 g/kg IMO (group Ⅲ), 10 g/kg Gln and 6 g/kg IMO (group Ⅳ), 10 g/kg Gln and 10 g/kg IMO (group Ⅴ), 15 g/kg Gln and 0 g/kg IMO (group Ⅵ), 15 g/kg Gln and 6 g/kg IMO (group Ⅶ), 15 g/kg Gln and 10 g/kg IMO (group Ⅷ), respectively. The pretest lasted for 7 days, and the experiment lasted for 21 days. The results showed as follows:1) diets supplemented with 15 g/kg Gln significantly increased the content of immunoglobulin M (IgM) in serum of weaned piglets (P < 0.05), and had no significant effects on the contents of immunoglobulin A (IgA) and immunoglobulin G (IgG) in serum (P>0.05). Diets supplemented with IMO had no significant effects on the contents of IgA, IgG and IgM in serum (P>0.05). The interaction of Gln and IMO had significant effect on the content of IgM in serum (P < 0.05), especially in groups Ⅳ and Ⅶ. 2) Diets supplemented with Gln significantly decreased the content of malondialdehyde (MDA) in serum of weaned piglets (P < 0.05), and had no significant effects on the activity of superoxide dismutase (SOD) and total antioxidant capacity (T-AOC) in serum (P>0.05). Compared with the control group, diet supplemented with 6 g/kg IMO significantly decreased the content of MDA in serum (P < 0.05), and had no significant effects on the activity of SOD and T-AOC in serum (P>0.05). The interaction of Gln and IMO had significant effect on the content of MDA in serum (P < 0.05), and had an increasing tendency for the activity of SOD in serum. Taken together, the effect of group Ⅷ was the best. It is concluded that diets supplement with 15 g/kg Gln and 6 g/kg IMO can improve immune function and antioxidant capacity of weaned piglets.
Key words: glutamine     isomaltooligosaccharide     weaned piglets     immune     antioxidant capacity     interaction    

仔猪断奶后由于生长环境和营养来源改变极易引发断奶应激,导致仔猪采食量降低和消化功能减弱,致使仔猪发生肠道疾病。抗生素是预防断奶应激的常用药物,但抗生素使用产生的耐药性为猪只后期疾病的治疗增加了难度。因此,寻求一种低毒、安全的抗仔猪断奶应激保健品已成为动物营养学研究的热点之一。谷氨酰胺(Gln)和功能性寡糖对促进动物肠道免疫细胞增殖、提高免疫细胞的抗氧化能力、维持家畜肠道结构和菌群稳定有很好的作用,且因其具有低残留、纯天然、无抗药性和良好的降腹泻特性已成为一种较好的抗生素替代品[1-3]。田军权等[4]研究表明,在28日龄断奶仔猪饲粮中添加1% Gln可显著提高断奶一周后仔猪的生长性能和血清免疫球蛋白M(IgM)含量,降低血清高密度脂蛋白胆固醇含量,改善仔猪的小肠功能。贺琴[5]研究表明,饲粮中添加0.30%和0.45%酵母壁多糖可显著提高断奶仔猪的平均日增重、平均日采食量和断奶21 d后的血清免疫球蛋白A(IgA)和免疫球蛋白G(IgG)含量。但是,有关Gln和低聚异麦芽糖(IMO)的互作效应对断奶仔猪血清免疫指标及抗氧化能力的影响还未见报道。本试验通过给断奶仔猪饲喂添加不同水平Gln和IMO的饲粮,研究二者及其互作效应对断奶仔猪血清免疫指标及抗氧化能力的影响,为其替代抗生素使用提供更加全面的数据基础。

1 材料与方法 1.1 试验设计与饲养管理

试验采用2因素3水平析因设计,选取81头28日龄断奶、体重[(7.54±0.62) kg]相近的健康“杜×长×大”三元断奶仔猪,按体重和性别随机分为9个组(对照组和试验Ⅰ~Ⅷ组),每组3个重复,每个重复3头猪。各组仔猪分别饲喂添加0、10、15 g/kg Gln和0、6、10 g/kg IMO的饲粮。试验设计见表 1,其中Ⅲ组和Ⅵ组为单独添加Gln组,Ⅰ组和Ⅱ组为单独添加IMO组。预试期7 d,正试期21 d。

表 1 试验设计 Table 1 Experimental design

试验仔猪饲养于同一栋舍内,采用高床网上饲养,每个重复一栏。试验前对猪舍进行彻底清洗消毒,保证畜舍温度,并控制好湿度。采用自动料槽给料,少喂勤添, 自动饮水器供水。按猪场免疫程序正常防疫。每天观察猪群的采食、健康状况,发现病猪及时治疗。

1.2 试验材料与基础饲粮

试验用Gln购自浙江威仕生物科技有限公司,有效成分含量为99.0%;IMO(900型)购自山东保龄宝生物股份有限公司。基础饲粮参照《猪饲养标准》(NY/T 65—2004)配制,为颗粒料,其组成及营养水平见表 2

表 2 基础饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 2 Composition and nutrient levels of the basal diet (air-dry basis)
1.3 测定指标及方法

于试验第21天09:00,每个重复中选取1头体重相近的试验猪,颈静脉采血5 mL,静置1 h,然后3 500 r/min离心10 min,吸取上层血清并转移到1.5 mL离心管中,标记序号并放入-20 ℃冰箱中保存,用于血清免疫指标和抗氧化指标的测定。

血清免疫指标(IgA、IgG和IgM含量)采用猪免疫球蛋白酶联免疫反应试剂盒测定;血清抗氧化指标[超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量和总抗氧化能力(T-AOC)]采用比色法测定。试剂盒均购自南京建成生物工程研究所。

1.4 数据处理

试验数据经Excel 2010整理后,采用SPSS 21.0软件中的ANOVA模块进行2因素有重复方差分析,采用Duncan氏法进行多重比较。结果用“平均值±标准差”表示,P < 0.05表示差异显著。

2 结果 2.1 Gln和IMO及其互作效应对断奶仔猪血清免疫指标的影响

表 3可知,饲粮添加Gln对断奶仔猪的血清IgM含量有显著影响(P < 0.05),添加15 g/kg Gln显著提高血清IgM含量(P < 0.05),而对血清IgA和IgG含量无显著影响(P>0.05);饲粮添加IMO对血清IgA、IgG和IgM含量无显著影响(P>0.05),但有提高趋势;Gln和IMO的互作效应对血清IgM含量有显著影响(P < 0.05),Gln和IMO联合添加效果优于单独添加,以Ⅳ组、Ⅶ组效果较好。

表 3 Gln和IMO及其互作效应对断奶仔猪血清免疫指标的影响 Table 3 Effects of Gln and IMO and their interaction on serum immune indexes of weaned piglets
2.2 Gln和IMO及其互作效应对断奶仔猪血清抗氧化指标的影响

表 4可知,饲粮添加Gln显著降低断奶仔猪的血清MDA含量(P < 0.05),对血清SOD活性及T-AOC无显著影响(P>0.05),但有提高趋势;与对照组相比,饲粮添加6 g/kg IMO显著降低血清MDA含量(P < 0.05),对血清SOD活性及T-AOC无显著影响(P>0.05);Gln和IMO的互作效应对血清MDA含量有显著影响(P < 0.05),对血清SOD活性有提高趋势。综合来看,以Ⅷ组效果最好。

表 4 Gln和IMO及其互作效应对断奶仔猪血清抗氧化指标的影响 Table 4 Effects of Gln and IMO and their interaction on serum antioxidant indexes of weaned piglets
3 讨论 3.1 Gln和IMO及其互作效应对断奶仔猪血清免疫指标的影响

血清IgA、IgG和IgM含量是衡量机体免疫水平的关键指标[6]。黄牛等[7]研究表明,饲粮添加1% Gln可显著提高经大肠杆菌型脂多糖处理仔猪的血清IgM含量达16.32%,这说明Gln在一定程度上可弱化应激给仔猪机体带来的损伤,提高免疫力。邹晓庭[8]研究表明,饲粮添加Gln可显著提高断奶仔猪的血清IgA、IgG和IgM含量,增强仔猪的免疫功能。本试验中,与对照组相比,饲粮单独添加Gln可显著提高断奶仔猪的血清IgM含量,血清IgA含量有所降低,但差异不显著。这与前人的研究结果基本一致,说明外源性补充Gln可以缓减母源性Gln缺失导致的仔猪断奶时肠道免疫细胞增殖受阻、仔猪免疫力降低等。

IMO作为一类低聚寡糖,添加到饲粮中可以不被动物的小肠消化吸收,直接进入肠道后部被双歧杆菌利用,提高双歧杆菌在肠道中的数量并产生挥发性脂肪酸(VFA), 且其可以竞争性的与病原细胞表面外源凝集素结合,阻止病原菌与肠道上皮黏附,抑制腐败菌的滋生,促进小肠蠕动,提高机体免疫力[9-10]。Wang等[11]研究表明,给28日龄断奶仔猪分别饲喂添加0.2%~0.8% IMO的无玉米饲粮,断奶后第14天起,血清IgA、IgM和IgG含量随IMO添加水平的增加呈线性升高。刘辉等[12]研究表明,饲粮添加IMO可降低产蛋鸡盲肠中大肠杆菌数量,增加双歧杆菌和乳酸杆菌数量,并提高血浆IgA、IgM、IgG和溶菌酶含量,尤以0.2% IMO添加组效果最好。本试验中,饲粮单独添加6和10 g/kg IMO,断奶仔猪的血清IgM含量较对照组显著提高134.21%和357.89%,血清IgA和IgG含量无显著变化。出现这种差异的原因可能是仔猪断奶后期机体已经适应了环境及饲粮的改变,随着采食量的上升,机体免疫力维持在一个相对稳定的状态。

本试验中,饲粮中Gln和IMO联合添加可提高断奶仔猪的血清免疫球蛋白水平,血清IgM含量比对照组提高300.00%,二者联合添加的效果优于单独添加Gln或IMO,表现出显著的互作效应,且其互作效应对血清IgM含量作用最显著;但二者的互作效应对血清IgG和IgA含量无显著影响,这可能与二者的水平组合及试验测定误差等因素有关。

3.2 Gln和IMO及其互作效应对断奶仔猪抗氧化能力的影响

T-AOC反映机体对外来刺激的抵抗能力及体内自由基代谢状态,它是反映动物机体氧化应激的典型指标。MDA是脂质过氧化反应链式终止阶段产生的小分子物质,它的变化趋势可以间接反映动物机体的抗氧化能力强弱。SOD在抗氧化酶系统中起防御作用,可催化超氧阴离子自由基(O2-·)的歧化反应,具有维持细胞结构、提高畜禽免疫力和增强畜禽抗病力的作用[13]。Lv等[14]研究表明,与添加豆油或葡萄糖相比,饲粮添加Gln使仔猪断奶第14天和第28天时的血清SOD活性降低,断奶第14天时的十二指肠和回肠SOD活性和T-AOC增加。陈恒灿等[15]研究表明,随着饲粮中丙氨酰谷氨酰胺二肽添加水平的增加,仔猪的血清总超氧化物歧化酶(T-SOD)活性和T-AOC显著升高,血清MDA含量极显著降低;49日龄时的血清T-SOD活性和T-AOC呈二次曲线升高,血清MDA含量呈二次曲线降低。本试验中,与对照组相比,饲粮添加Gln可显著降低断奶仔猪的血清MDA含量,且血清MDA含量与Gln添加水平成反比;与对照组相比,饲粮单独添加Gln可提高血清SOD活性达2.66%,尤以添加10 g/kg Gln时效果最好,这与前人的研究结果基本一致。整体来看,饲粮添加Gln有利于改善仔猪断奶后的抗氧化能力,防止或缓解应激造成的氧化损伤。

有关IMO对断奶仔猪血清抗氧化能力的研究报道较少。方静等[16]研究表明,饲粮添加壳聚糖硒能显著提高肉仔鸡的血清SOD和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性,降低MDA含量,且添加量以0.1%~0.2%为宜。李俊良[17]研究表明,断奶仔猪的血清SOD活性随着饲粮中壳聚糖添加水平的增加而升高,并呈显著二次剂量依赖关系;饲粮添加1 g/kg壳聚糖时,血清SOD活性最高。本试验中,与对照组相比,饲粮单独添加6 mg/kg IMO可提高断奶仔猪的血清SOD活性,降低血清MDA含量,但对血清T-AOC无显著影响。然而,Xiong等[18]研究表明,饲粮添加30 mg/kg壳寡糖可显著降低21日龄断奶仔猪空肠和回肠中SOD活性和T-AOC;饲粮中添加低剂量壳寡糖对断奶仔猪的生长性能无促进作用,甚至会加剧小肠的免疫和氧化应激反应,损害断奶仔猪肠道屏障的完整性。本试验结果虽未体现出饲粮添加低剂量IMO是否会对断奶仔猪产生不利影响,但结合前人的研究可以发现,添加适当剂量IMO对仔猪机体抗氧化能力的促进作用更加明显。

本试验中,饲粮中Gln和IMO联合添加较对照组提高断奶仔猪的血清SOD活性达5.17%,显著降低血清MDA含量达27.13%;Gln和IMO联合添加对断奶仔猪抗氧化能力的改善效果优于单独添加,表明出显著的互作效应。由于本次试验的规模相对较小,Gln和IMO的添加水平及测定的误差可能会导致二者的互作效应未能更好地体现。

4 结论

① 饲粮添加15 g/kg Gln可显著提高断奶仔猪的血清IgM含量,提高仔猪免疫力。

② 饲粮添加10、15 g/kg Gln和6 g/kg IMO可显著降低断奶仔猪的血清MDA含量。

③ 综合分析得出,饲粮添加Gln和IMO可显著改善断奶仔猪的血清免疫指标和抗氧化能力,且二者有显著的互作效应,有效发挥了Gln作为肠道发育和淋巴细胞增殖的能量底物及IMO作为双歧杆菌增殖因子的特性。

④ 在本试验条件下,断奶仔猪饲粮中添加15 g/kg Gln和6 g/kg IMO有较好的效果。

参考文献
[1]
李宝成, 王蕾, 张俊梅, 等. 谷氨酰胺对断奶仔猪生长性能、血液生化指标及血浆氨基酸的影响[J]. 黑龙江畜牧兽医, 2017(5): 123-125.
[2]
LI Y J, ZHAO G Y, DU W, et al. Effect of dietary isomaltooligosaccharides on nutrient digestibility and concentration of glucose, insulin, cholesterol and triglycerides in serum of growing pigs[J]. Animal Feed Science and Technology, 2009, 151(3/4): 312-315.
[3]
陈国旺, 黄大鹏. 谷氨酰胺和低聚异麦芽糖对断奶仔猪生长性能和肠道微生物的影响[J]. 饲料工业, 2016, 37(6): 47-50.
[4]
田军权, 何流琴, 黄牛, 等. 谷氨酰胺对脂多糖应激仔猪生长性能及血清生化指标的影响[J]. 动物营养学报, 2017, 29(5): 1670-1677.
[5]
贺琴.酵母壁多糖对断奶仔猪生长性能、肠道微生物和机体免疫的影响[D].硕士学位论文.南昌: 江西农业大学, 2017: 10-43. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10410-1017271444.htm
[6]
刘艳丽, 陈永刚, 黄大鹏. 中草药合生元对早期断奶仔猪免疫力的影响[J]. 黑龙江八一农垦大学学报, 2013, 25(05): 37-40. DOI:10.3969/j.issn.1002-2090.2013.05.009
[7]
黄牛, 李欢, 何流琴, 等. 谷氨酰胺干预断奶仔猪肠道黏膜受损中免疫能力的作用[J]. 畜牧兽医学报, 2017, 48(4): 752-760.
[8]
邹晓庭.谷氨酰胺对断奶仔猪生长、免疫的影响及其机理研究[D].博士学位论文.杭州: 浙江大学, 2007: 28-51. http://cdmd.cnki.com.cn/article/cdmd-10335-2010144073.htm
[9]
周笑犁.大豆寡糖对肠道微生态与免疫功能的调控作用及机制研究[D].博士学位论文.南昌: 南昌大学, 2013: 1-10. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10403-1013343652.htm
[10]
邱清华, 苏军, 向钊. 低聚异麦芽糖在动物养殖中的应用[J]. 中国奶牛, 2014(9): 10-12. DOI:10.3969/j.issn.1004-4264.2014.09.004
[11]
WANG X X, SONG P X, WU H, et al. Effects of graded levels of isomaltooligosaccharides on the performance, immune function and intestinal status of weaned pigs[J]. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences, 2016, 29(2): 250-256.
[12]
刘辉, 李国庆, 李发财, 等. 新饲料添加剂低聚异麦芽糖的研究与应用[J]. 中国饲料添加剂, 2012(12): 21-25.
[13]
Michiels J, De Vos M, Missotten J, et al. Maturation of digestive function is retarded and plasma antioxidant capacity lowered in fully weaned low birth weight piglets[J]. British Journal of Nutrition, 2013, 109(1): 65-75. DOI:10.1017/S0007114512000670
[14]
LV D H, XIONG X, YANG H S, et al. Effect of dietary soy oil, glucose, and glutamine on growth performance, amino acid profile, blood profile, immunity, and antioxidant capacity in weaned piglets[J]. Science China Life Sciences, 2018, 1-10.
[15]
陈恒灿, 马黎, 陈克嶙, 等. 丙氨酰谷氨酰胺二肽对早期断奶仔猪抗氧化能力及肠道保护的研究[J]. 畜牧兽医学报, 2011, 42(2): 251-259.
[16]
方静, 曹耸, 李振. 壳聚糖硒对肉仔鸡免疫功能及抗氧化作用的影响[J]. 粮食与饲料工业, 2013(02): 48-50.
[17]
李俊良.壳聚糖对断奶仔猪免疫功能的影响及其调节机制的研究[D].博士学位论文.呼和浩特: 内蒙古农业大学, 2014: 32-39. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10129-1014375685.htm
[18]
XIONG X, YANG H S, WANG X C, et al. Effect of low dosage of chito-oligosaccharide supplementation on intestinal morphology, immune response, antioxidant capacity, and barrier function in weaned piglets[J]. Journal of Animal Science, 2015, 93(3): 1089-1097. DOI:10.2527/jas.2014-7851