动物营养学报 >

2023 , Vol. 35 >Issue 8: 5013 - 5022

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2023.465

研究论文

饲养密度和栏舍面积对仔猪生长性能、肠道健康和免疫功能的影响

  • 曾兴宇 ,
  • 吴宇梁 ,
  • 李雪 ,
  • 周锡红 ,
  • 熊霞 , * ,
  • 印遇龙
展开
  • 中国科学院亚热带农业生态研究所,中国科学院亚热带农业生态过程重点实验室,动物营养生理与代谢过程湖南省重点实验室,长沙 410029
*熊 霞,研究员,博士生导师,E-mail:

曾兴宇(1997—),男,湖南娄底人,硕士研究生,从事动物营养研究。E-mail:

Office editor: 武海龙

收稿日期: 2023-02-28

  网络出版日期: 2023-08-10

基金资助

国家重点研发项目(2016YFD0500504)

湖南省农业创新项目(2019TD01)

收起

Effects of Stocking Density and Floor Area on Growth Performance, Intestinal Health and Immune Function of Piglets

  • ZENG Xingyu ,
  • WU Yuliang ,
  • LI Xue ,
  • ZHOU Xihong ,
  • XIONG Xia , * ,
  • YIN Yulong
Expand
  • Key Laboratory of Animal Nutritional Physiology and Metabolic Process of Hunan, Key Laboratory of Agro-Ecological Processes in Subtropical Region, Institute of Subtropical Agriculture, Chinese Academy of Sciences, Changsha 410029, China
*professor, E-mail:

Received date: 2023-02-28

  Online published: 2023-08-10

Fold

摘要

本试验旨在研究饲养密度和栏舍面积对仔猪生长性能、肠道健康和免疫功能的影响。试验采用2×3双因素设计,其中栏舍面积分别为2和4 m2,饲养密度分别为0.33、0.67和1.00 m2/头。选取198头健康状态良好、胎次相近的28日龄三元杂(杜×长×白)去势仔猪,平均体重为(10.32±0.18) kg,随机分为6组,每组6个重复。试验期为30 d。结果表明:1)饲养密度为0.67和1.00 m2/头组的平均日采食量(ADFI)、平均日增重(ADG)和末重显著高于饲养密度为0.33 m2/头组(P<0.05)。栏舍面积为4 m2组的ADFI和ADG显著高于栏舍面积为2 m2组(P<0.05)。饲养密度为0.33 m2/头组的空肠绒毛高度/隐窝深度显著低于饲养密度为0.67和1.00 m2/头组(P<0.05)。2)饲养密度为0.33 m2/头组的血清白细胞介素-6(IL-6)含量显著低于饲养密度为0.67 m2/头组(P<0.05)。3)饲养密度和栏舍面积对仔猪空肠黏膜分泌型免疫球蛋白A(sIgA)、组织蛋白酶E(CathE)和黏蛋白-2(MUC-2)含量存在显著交互效应(P<0.05)。饲养密度为0.33 m2/头组的空肠黏膜MUC-2含量显著低于饲养密度为0.67和1.00 m2/头组(P<0.05)。4)栏舍面积为2 m2组的空肠黏膜闭锁小带蛋白-1(ZO-1)的mRNA相对表达量显著高于栏舍面积为4 m2组(P<0.05)。5)饲养密度和栏舍面积对仔猪回肠黏膜干扰素-γ(IFN-γ)、骨髓分化因子88(Myd88)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-10(IL-10)、Toll样受体3(TLR3)和Toll样受体4(TLR4)的mRNA相对表达量存在显著交互效应(P<0.05)。栏舍面积为2 m2组的回肠黏膜Myd88、IL-10和TLR4的mRNA相对表达量显著低于栏舍面积为4 m2组(P<0.05)。饲养密度为1.00 m2/头组的回肠黏膜Myd88和TLR4的mRNA相对表达量显著低于饲养密度为0.33和0.67 m2/头组(P<0.05)。由此可见,10~23 kg的仔猪适宜饲养密度为0.67~1.00 m2/头,适宜栏舍面积为4 m2。饲养密度和栏舍面积可能通过影响肠道屏障功能以及炎症相关途径的信号通路影响仔猪肠道健康和免疫功能。

关键词： 仔猪; 饲养密度; 栏舍面积; 生长性能; 肠道健康; 免疫功能

本文引用格式

曾兴宇 , 吴宇梁 , 李雪 , 周锡红 , 熊霞 , 印遇龙 . 饲养密度和栏舍面积对仔猪生长性能、肠道健康和免疫功能的影响[J]. 动物营养学报, 2023 , 35(8) : 5013 -5022 . DOI: 10.12418/CJAN2023.465

Abstract

This experiment was conducted to study the effects of stocking density and floor area on growth performance, intestinal health and immune function of piglets. The experiment adopted a 2×3 factorial design with floor area of 2 and 4 m2, and stocking density of 0.33, 0.67 and 1.00 m2/pig. A total of 198 twenty-eight-day-old three-way crossbred castrated piglets (Duroc×Landrace×Large White) with an average weight of (10.32±0.18) kg and similar parity and good health status were selected and randomly divided into 6 groups with 6 replicates in each group. The experiment lasted for 30 days. The results showed as follows: 1) the average daily feed intake (ADFI), average daily gain (ADG) and final weight of stocking density of 0.67 and 1.00 m2/pig groups were significantly higher than those of stocking density of 0.33 m2/pig group (P<0.05). The ADFI and ADG of floor area of 2 m2 group were significantly higher than those of floor area of 4 m2 group (P<0.05). The villous height/crypt depth in jejunum of stocking density of 0.33 m2/pig group was significantly lower than that of stocking density of 0.67 and 1.00 m2/pig groups (P<0.05). 2) The serum interleukin-6 (IL-6) content of stocking density of 0.33 m2/pig group was significantly lower than that of stocking density of 0.67 m2/pig group (P<0.05). 3) The stocking density and floor area had significant interaction effects on the contents of secretion-type immunoglobulin A (sIgA), cathepsin E (CathE) and mucin-2 (MUC-2) in jejunal mucosa (P<0.05). The jejunal mucosa MUC-2 content of stocking density of 0.33 m2/pig group was significantly lower than that of stocking density of 0.67 and 1.00 m2/pig groups (P<0.05). 4) The jejunal mucosa zonula occludens-1 (ZO-1) mRNA relative expression level of floor area of 2 m2 group was significantly higher than that of floor area of 4 m2 group (P<0.05). 5) The stocking density and floor area had significant interaction effects on the mRNA relative expression levels of interferon-γ (IFN-γ), myeloid differentiation factor 88 (Myd88), tumor necrosis factor-α (TNF-α), interleukin-10 (IL-10), Toll-like receptor 3 (TLR3) and Toll-like receptor 4 (TLR4) in ileal mucosa (P<0.05). The mRNA relative expression levels of Myd88, IL-10 and TLR4 in ileal mucosa of floor area of 2 m2 group were significantly lower than those of floor area of 4 m2 group (P<0.05). The mRNA relative expression levels of Myd88 and TLR4 in ileal mucosa of 1.00 m2/pig group were significantly lower than those of stocking density of 0.33 and 0.67 m2/pig groups (P<0.05). In conclusion, the suitable stocking density of piglets during 10 to 23 kg is 0.67 to 1.00 m2/pig, and the suitable floor area is 4 m2. The stocking density and floor area may affect the intestinal health and immune function of piglets by affecting intestinal barrier function and inflammatory related signaling pathways.

Key words： piglets; stocking density; floor area; growth performance; intestinal health; immune function

随着全球粮食消费量的不断增长,如何提高动物生产效率、节约资源并降低环境污染,受到越来越多的关注。集约化养殖可以节省圈舍空间,提高经济效益,但动物在高密度或大群饲养时,可能会遭受环境、社会和心理上的压力,这可能会影响动物的健康和生长性能[1⇓-3]。肠道不仅是消化和吸收营养物质的器官,也是人体最大的免疫器官。心理压力可能导致肠道屏障受损和肠道微生物群紊乱,最终导致腹泻或肠道炎症[4]。研究表明,慢性应激可导致血液中皮质醇含量增加,血液或肠道中炎症因子含量增加,甚至引发心脑血管疾病[1,5-6]。因此,饲养密度和栏舍面积作为2个重要的参数,在集约化养殖中有着重要作用[7⇓-9]。Callahan等[10]研究表明,饲养密度为0.27 m2/头组比饲养密度为0.15和0.19 m2/头组仔猪平均日增重更高。本课题组以前的研究也表明,相比于1.23 m2/头的饲养密度,高密度饲养(0.82 m2/头)会导致仔猪的应激,同时血液中皮质醇含量以及脾脏或肝脏中炎症因子白细胞介素-2(IL-2)、白细胞介素-10(IL-10)含量增加[11]。然而,饲养密度和栏舍面积对仔猪健康的影响及其关系仍不清楚。因此,本研究旨在深入了解饲养密度和栏舍面积对仔猪生长性能、肠道健康和免疫功能的影响,为帮助猪种养殖者更好地管理仔猪的健康和提高仔猪的生长性能提供科学的依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计及饲养管理

试验采用2×3双因素设计,其中栏舍面积分别为2和4 m2,饲养密度分别为0.33、0.67和1.00 m2/头。选取198头健康状态良好、胎次相近的28日龄三元杂(杜×长×白)去势仔猪,平均体重为(10.32±0.18) kg,随机分为6组,每组6个重复。试验期为30 d。
栏舍面积为2 m2的各组仔猪数分别为2、3、6头,栏舍面积为4 m2的各组仔猪数分别为4、6、12头,即饲养密度分别为1.00、0.67和0.33 m2/头;猪舍环境温度、相对湿度、光照和卫生学指标均符合国家标准《规模猪场环境参数及环境管理》(GB/T 17824.3—2008),每栏设有2个转筒料槽和2个乳头式饮水器,仔猪自由采食和饮水,消毒、免疫等其他管理按照常规进行。

1.2 基础饲粮

参照NRC(2012)营养需要推荐及饲养标准配制基础饲粮,基础饲粮组成及营养水平见表1。
表1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础)

Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (air-dry basis) %

项目Items 含量Content
原料Ingredients
玉米Corn 50.80
大豆Soybean 24.00
鱼粉Fish meal 8.00
乳清Whey 12.80
豆油Soybean oil 1.50
磷酸二氢钙Ca(H2PO4)2 0.80
预混料Premix1) 1.00
L-赖氨酸L-lysine 0.40
DL-蛋氨酸DL-methionine 0.10
L-苏氨酸L-threonine 0.10
短链脂肪酸Short chain fatty acids 0.20
核苷酸Nucleotides 0.10
葡萄糖Glucose 0.20
合计Total 100.00
营养水平Nutrient levels2)
消化能DE/(MJ/kg) 14.76
粗蛋白质CP 19.98
粗脂肪EE 4.54
粗灰分Ash 1.91
粗纤维CF 3.89
钙Ca 0.77
总磷TP 0.86
有效磷AP 0.43
赖氨酸Lys 1.56
蛋氨酸Met 0.68
蛋氨酸+半胱氨酸Met+Cys 1.10

1)预混料为每千克饲粮提供 Premix provided the following per kilogram of the diet:Fe 78 mg,Cu 7 mg,Co 0.80 mg,Zn 168 mg,Mn 60 mg,I 0.79 mg,Se 0.13 mg,VA 9 000 IU,VD3 200 IU,VE 191 IU,VK3 2.2 mg,VB12 0.028 mg,VB6 2.2 mg,硫胺素 thiamine 2.2 mg,核黄素 riboflavin 4.4 mg,烟酸 nicotinic acid 33 mg,泛酸 pantothenate acid 22 mg,叶酸 folic acid 1.35 mg,生物素 biotin 0.11 mg。

2)消化能为计算值,其余为实测值。DE was a calculated value, while the others were measured values.

1.3 样品采集及指标测定

1.3.1 生长性能的测定

试验开始时,对所有仔猪进行空腹称重,在试验第30天20:00时停止喂料,统计每栏30 d内的总采食量。于第31天清晨,对所有仔猪进行空腹称重,计算平均日增重(average daily gain,ADG)、平均日采食量(average daily feed intake,ADFI)和料重比(feed/gain,F/G)。

1.3.2 血液和肠道样品的采集

试验第31天清晨,从每栏中选取1头体重接近栏内平均体重的仔猪,共36头,进行空腹前腔静脉采血,采血10 mL,并立即以3 000 r/min离心10 min,吸取血清至1.5 mL离心管,-20 ℃冻存待测。然后对仔猪进行屠宰,分离肠道,用生理盐水冲洗十二指肠、空肠中部和回肠,并用剪刀分成2段。其中一段用4%的多聚甲醛固定,以供肠道形态分析。另一段用焦碳酸二乙酯(DEPC)处理过的载玻片刮取黏膜,分装于2 mL离心管中,立即放入液氮,然后放入-80 ℃冰箱保存。经4%的多聚甲醛固定的组织样经过修块、冲洗、脱水、透明、浸蜡、包埋、修块、切片后进行苏木精-伊红(HE)染色,中性树胶封片。电子显微镜下每张切片选取5个视野拍照,每张照片选取3根最长、绒毛完整且走向平整的肠绒毛进行测量,取平均值,计算小肠绒毛长度、隐窝深度和绒毛高度/隐窝深度,

1.3.3 酶联免疫吸附测定(ELISA)

采集血液和空肠黏膜样本后,将血液样本加入2 mL的乙二胺四乙酸二钾(EDTA-2K)抗凝液中,充分混合,以防止凝血。空肠黏膜样本则用无菌生理盐水清洗3次,以去除其中的食物残渣和黏液,随后,按照重量体积比1 g∶9 mL将样本加入磷酸盐缓冲液(PBS)中,放入离心管中,以3 000 r/min离心10 min。离心结束后,取出样本离心管,取上清液备用。使用ELISA试剂盒(湖北华美生物技术有限公司)测定血清皮质醇、白细胞介素-1β(IL-1β)、白细胞介素-6(IL-6)含量和空肠黏膜分泌型免疫球蛋白A(sIgA)、组织蛋白酶E(CathE)、黏蛋白-2(MUC-2)含量,所有操作按照试剂盒的说明书执行。

1.3.4 空肠和回肠黏膜中炎症相关基因mRNA相对表达量的测定

根据文献报道进行肠道黏膜的总RNA提取和实时荧光定量PCR[12]。使用TRIzol(美国Invitrogen公司)提取总RNA,用核酸蛋白测定仪测定其吸光度(OD)值,样品OD260/280在1.8~2.2,表明其纯度较高,可用于后续的试验。使用cDNA合成试剂盒(大连TaKaRa公司)合成cDNA。使用SYBR Green Premix Pro Taq HS qPCR试剂盒(德国ACE公司)进行PCR扩增,使用甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)作为内参,测定闭锁小带蛋白-1(ZO-1)、跨膜蛋白(Claudin)、干扰素-α(IFN-α)、骨髓分化因子88(Myd88)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、IL-10、Toll样受体3(TLR3)和Toll样受体4(TLR4)的mRNA相对表达量。每个样品做3个重复,反应程序如下:95 ℃ 7 s;95 ℃ 5 s;60 ℃ 30 s;40个循环,各组基因的mRNA相对表达量用2-ΔΔCt方法计算,所有引物由NCBI下载并用Premier 5.0设计引物,引物序列见表2。
表2 引物序列

Table 2 Primer sequences

基因Genes 引物序列Primer sequences (5'—3')
甘油醛-3-磷酸脱氢酶
GAPDH		 F:TGAAGGTCGGAGTCAACGGATTTGGT
R:CATGTGGGCCATGAGGTCCACCAC
白细胞介素-10
IL-10		 F:CTGCCTCCCACTTTCTCTTG
R:TCAAAGGGGCTCCCTAGTTT
闭锁小带蛋白-1
ZO-1		 F:CCAACCATGTCTTGAAGCAGC
R:TGCAGGAGTGTGGTCTTCAC
跨膜蛋白
Claudin		 F:AAGGACAAAACCGTGTGGGA
R:CTCTCCCCACATTCGAGATGATT
肿瘤坏死因子-α
TNF-α		 F:CCACGCTCTTCTGCCTACTGC
R:GCTGTCCCTCGGCTTTGAC
干扰素-γ
IFN-γ		 F:TCCAGCGCAAAGCCATCAGTG
R:ATGCTCTCTGGCCTTGGAACATAGT
骨髓分化因子88
Myd88		 F:GATACCCAGTTTGTGCAGGAGATGA
R:ATCAGAGACAACCACTACCATCCGAC
Toll样受体3
TLR3		 F:GGACTAAAGCAGACAAACCTCAGCA
R:GAAAGCCCATAAAGAGAGCGAGAAG
Toll样受体4
TLR4		 F:CTGACGGGAAATCCTATCCAGAGTT
R:AGAAAGATCCAAATGCTCCAGGTTG

1.4 统计分析

所有数据采用SPSS 19.0软件进行统计分析,采用单因素方差分析(one-way ANOVA)和双因素方差分析(two-way ANOVA)对数据进行统计分析以确定组间差异。用Shapiro-Wilk检验来评估数据的正态性,Levene检验来验证方差的均匀性。结果用平均值和均值标准误(SEM)表示,P<0.05为差异显著,0.05≤P<0.10为有显著性趋势。

2 结果

2.1 饲养密度和栏舍面积对仔猪生长性能的影响

由表3可知,饲养密度和栏舍面积对仔猪生长性能没有显著交互效应(P>0.05)。饲养密度为0.67和1.00 m2/头组的ADFI、ADG和末重显著高于饲养密度为0.33 m2/头组(P<0.05)。栏舍面积为4 m2组的ADFI和ADG显著高于栏舍面积为2 m2组(P<0.05);与栏舍面积为2 m2组相比,栏舍面积为4 m2组的末重有增加趋势(P=0.069)。
表3 饲养密度和栏舍面积对仔猪生长性能的影响

Table 3 Effects of stocking density and floor area on growth performance of piglets

项目
Items		 栏舍面积
Floor area/m2		 饲养密度
Stocking density/(m2/头)		 SEM P值P-value
栏舍面积
Floor area		 饲养密度
Stocking
density		 栏舍面积×
饲养密度
Floor area×
stocking
density
2 4 0.33 0.67 1.00
平均日增重
ADG/g		 401.06b 442.11a 386.33b 436.17a 442.25a 7.897 0.002 0.001 0.959
平均日采食量
ADFI/g		 548.61b 575.11a 529.58b 567.75a 588.25a 6.122 0.003 0.001 0.338
料重比F/G 1.380 1.312 1.385 1.309 1.345 0.020 0.094 0.305 0.923
初重IW/kg 10.34 10.24 10.25 10.23 10.37 0.111 0.851 0.882 0.135
末重FW/kg 22.37 23.50 21.84b 23.32a 23.64a 0.250 0.069 0.003 0.966

同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05),相同或无字母表示差异不显著(P>0.05)。下表同。

In the same row, values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), while with the same or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

2.2 饲养密度和栏舍面积对仔猪肠道形态的影响

由表4可知,饲养密度和栏舍面积对仔猪肠道形态没有显著交互效应(P>0.05)。饲养密度为0.33 m2/头组的空肠绒毛高度/隐窝深度显著低于饲养密度为0.67和1.00 m2/头组(P<0.05)。
表4 饲养密度和栏舍面积对仔猪肠道形态的影响

Table 4 Effects of stocking density and floor area on intestinal morphology of piglets

项目
Items		 栏舍面积
Floor area/m2		 饲养密度
Stocking density/(m2/头)		 SEM P值P-value
栏舍面积
Floor
area		 饲养密度
Stocking
density		 栏舍面积×
饲养密度
Floor area×
stocking
density
2 4 0.33 0.67 1.00
绒毛高度Villous height/μm
十二指肠
Duodenum		 436.02 466.11 460.03 479.46 465.93 8.86 0.158 0.687 0.568
空肠Jejunum 435.29 384.92 409.57 439.64 441.80 5.74 0.007 0.176 0.133
回肠Ileum 318.12 341.29 361.18 325.73 349.99 5.70 0.893 0.052 0.728
隐窝深度Crypt depth/μm
十二指肠
Duodenum		 325.25 284.52 313.46 312.71 282.67 7.87 0.910 0.114 0.869
空肠Jejunum 2.12 1.99 1.94 2.00 2.06 0.04 0.917 0.580 0.444
回肠Ileum 161.75 156.98 160.60 136.45 157.72 3.34 0.158 0.449 0.231
绒毛高度/隐窝深度V/C
十二指肠
Duodenum		 1.43 1.65 1.51 1.54 1.67 0.04 0.140 0.483 0.860
空肠Jejunum 207.48 196.82 212.70b 224.00a 217.64a 3.53 0.519 0.042 0.704
回肠Ileum 1.96 2.25 2.28 2.46 2.25 0.05 0.897 0.137 0.089

2.3 饲养密度和栏舍面积对仔猪血清皮质醇、IL-1β和IL-6含量的影响

由表5可知,饲养密度和栏舍面积对仔猪血清IL-1β含量存在显著交互效应(P<0.05)。饲养密度为0.33 m2/头组的血清IL-6含量显著低于饲养密度为0.67 m2/头组(P<0.05)。各组之间血清皮质醇含量没有显著差异(P>0.05)。
表5 饲养密度和栏舍面积对仔猪血清皮质醇、IL-1β和IL-6含量的影响

Table 5 Effects of stocking density and floor area on contents of cortisol, IL-1β and IL-6 in serum of piglets

项目
Items		 栏舍面积
Floor area/m2		 饲养密度
Stocking density/(m2/头)		 SEM P值P-value
栏舍面积
Floor
area		 饲养密度
Stocking
density		 栏舍面积×
饲养密度
Floor area×
stocking
density
2 4 0.33 0.67 1.00
皮质醇
Cortisol/(ng/mL)		 106.67 99.55 102.49 105.12 101.73 3.02 0.268 0.900 0.754
白细胞介素-1β
IL-1β/(pg/mL)		 404.57 426.35 399.40 437.71 409.28 17.13 0.448 0.525 0.001
白细胞介素-6
IL-6/(pg/mL)		 571.74 573.33 526.36b 620.58a 570.66ab 13.43 0.949 0.014 0.388

2.4 饲养密度和栏舍面积对仔猪空肠黏膜sIgA、CathE和MUC-2含量的影响

由表6可知,饲养密度和栏舍面积对仔猪空肠黏膜sIgA、CathE和MUC-2含量存在显著交互效应(P<0.05)。与栏舍面积为2 m2组相比,栏舍面积为4 m2组的空肠黏膜sIgA含量有增加趋势(P=0.070)。饲养密度为0.33 m2/头组的空肠黏膜MUC-2含量显著低于饲养密度为0.67和1.00 m2/头组(P<0.05)。
表6 饲养密度和栏舍面积对仔猪空肠黏膜sIgA、CathE和MUC-2含量的影响

Table 6 Effects of stocking density and floor area on contents of sIgA, CathE and MUC-2 in jejunal mucosa of piglets pg/mg prot

项目
Items		 栏舍面积
Floor area/m2		 饲养密度
Stocking density/(m2/头)		 SEM P值P-value
栏舍面积
Floor
area		 饲养密度
Stocking
density		 栏舍面积×
饲养密度
Floor area×
stocking
density
2 4 0.33 0.67 1.00
分泌型免疫
球蛋白A
sIgA		 10.28 11.80 10.11 11.40 11.60 0.453 0.070 0.279 0.033
组织蛋白酶E
CathE		 1.62 1.83 1.62 1.68 1.86 0.082 0.157 0.369 0.007
黏蛋白-2
MUC-2		 17.45 17.30 15.83b 18.35a 18.03a 0.518 0.971 0.041 0.004

2.5 饲养密度和栏舍面积对肠道黏膜炎症相关指标mRNA相对表达量的影响

由表7可知,饲养密度和栏舍面积对仔猪空肠黏膜Claudin和ZO-1的mRNA相对表达量没有显著交互效应(P>0.05)。栏舍面积为2 m2组的空肠黏膜ZO-1的mRNA相对表达量显著高于栏舍面积为4 m2组(P<0.05)。
表7 空肠黏膜Claudin和ZO-1的mRNA相对表达量

Table 7 mRNA relative expression levels of Claudin and ZO-1 in jejunal mucosa

项目
Items		 栏舍面积
Floor area/m2		 饲养密度
Stocking density/(m2/头)		 SEM P值P-value
栏舍面积
Floor
area		 饲养密度
Stocking
density		 栏舍面积×
饲养密度
Floor area×
stocking
density
2 4 0.33 0.67 1.00
跨膜蛋白Claudin 0.40 0.10 0.61 0.03 0.11 0.112 0.153 0.062 0.270
闭锁小带蛋白-1
ZO-1		 0.95a 0.52b 0.79 0.60 0.82 0.060 0.001 0.157 0.999
由表8可知,饲养密度和栏舍面积对仔猪回肠黏膜IFN-γ、Myd88、TNF-α、IL-10、TLR3和TLR4的mRNA相对表达量存在显著交互效应(P<0.05)。栏舍面积为2 m2组的回肠黏膜Myd88、IL-10和TLR4的mRNA相对表达量显著低于栏舍面积为4 m2组(P<0.05)。饲养密度为1.00 m2/头组的回肠黏膜Myd88和TLR4的mRNA相对表达量显著低于饲养密度为0.33和0.67 m2/头组(P<0.05),饲养密度为0.33和1.00 m2/头组的回肠黏膜IL-10的mRNA相对表达量显著低于饲养密度为0.67 m2/头组(P<0.05)。
表8 回肠黏膜IFN-γ、Myd88、TNF-α、IL-10、TLR3和TLR4的mRNA相对表达量

Table 8 mRNA relative expression levels of IFN-γ, Myd88, TNF-α, IL-10, TLR3 and TLR4 in ileal mucosa

项目
Items		 栏舍面积
Floor area/m2		 饲养密度
Stocking density/(m2/头)		 SEM P值P-value
栏舍面积
Floor
area		 饲养密度
Stocking
density		 栏舍面积×
饲养密度
Floor area×
stocking
density
2 4 0.33 0.67 1.00
干扰素-γ
IFN-γ		 0.77 0.97 1.04 0.89 0.68 0.095 0.202 0.260 0.024
骨髓分化因子88
Myd88		 1.07b 1.31a 1.33a 1.36a 0.89b 0.086 0.018 0.003 0.016
肿瘤坏死因子-α
TNF-α		 1.76 1.87 1.50 1.92 1.98 0.235 0.551 0.524 0.008
白细胞介素-10
IL-10		 1.24b 1.92a 1.51b 2.19a 0.95b 0.170 0.006 0.001 0.003
Toll样受体3
TLR3		 0.68 0.94 0.82 1.03 0.56 0.119 0.296 0.174 0.008
Toll样受体4
TLR4		 1.40b 2.62a 3.51a 3.21a 1.46b 0.299 0.010 0.010 0.004

3 讨论

3.1 饲养密度和栏舍面积对仔猪生长性能和肠道形态的影响

随着养殖业的集约化和商业化,公司和养殖户通过优化饲养条件和生产流程以提高动物生产效率和利润。但是,过高的栏舍面积或饲养密度可能会带来负面影响。例如,增加饲养密度可能会对猪的动物福利产生负面影响,表现为更多的攻击性行为或减少饲料摄入量[13⇓-15]。因此,寻求适宜的饲养密度和栏舍面积已成为急需解决的问题。在本课题组之前的研究中,生长猪的适宜饲养密度为1.23 m2/头[11]。为了适应多元化的实际生产条件,本课题组在试验设计上进行了调整,选取了比之前研究更小的3个饲养密度进行试验。这样可以提供适合的饲养密度和栏舍面积,并更贴近实际生产条件。以往的研究表明,当饲养密度降至每头猪0.17 m2/头时,猪群(100头)的生长性能低于较小规模的猪群(20头)[16]。本试验的研究结果显示,随着饲养密度或栏舍面积的增加,猪的ADFI、ADG和末重下降。但是,饲养密度和栏舍面积对生长性能未表现出显著的交互效应。这些结果表明,饲养密度或栏舍面积对猪的生长性能有一定影响,但饲养密度和栏舍面积与生长性能之间的交互效应效果不显著。肠道形态在消化和吸收营养物质、维持机体健康和抵抗疾病等方面发挥着重要作用。先前的研究表明,饲养密度为0.82m2/头组的小肠和空肠的绒毛高度低于饲养密度为1.23 m2/头组[11]。本研究中,饲养密度为0.33 m2/头组的空肠绒毛高度/隐窝深度显著低于饲养密度为0.67和1.00 m2/头组,但在十二指肠和回肠中,饲养密度对仔猪的肠道形态未表现出显著影响。这可能是因为肠道形态受多种因素的调节,或与饲养时长有关。

3.2 饲养密度和栏舍面积对仔猪血清细胞因子含量的影响

血液细胞因子参与免疫反应常被用来监测机体的健康状况。IL-6是一种分子质量为26 ku的分泌蛋白,它刺激B细胞产生抗体,以应对感染和组织损伤[17-18]。IL-1β通过与其受体结合,在免疫系统中发挥重要作用,能够调节免疫细胞的活性、增强炎症反应、促进细胞增殖、刺激炎性因子的产生等[19]。饲养密度为0.67和1.00 m2/头组的血清IL-6含量高于饲养密度为0.33 m2/头组,且饲养密度和栏舍面积对血清IL-1β含量存在显著交互效应。传统上,人们使用皮质醇来评估动物的应激反应[20]。而本研究显示,各组之间血清皮质醇含量没有显著变化,这有可能是因为本试验的研究时间过短。这些结果表明,喂养30 d后猪没有产生应激反应,但较高的饲养密度或栏舍面积可能会影响仔猪的免疫功能。

3.3 饲养密度和栏舍面积对仔猪肠道屏障的影响

肠道是机体最大的免疫器官,具有防御病原体、免疫耐受、免疫调节、产生免疫球蛋白等作用,维持肠道环境平衡和抵御外来病原微生物对于机体健康至关重要[21-22]。肠道黏膜中的腺泡细胞能够分泌黏液蛋白质,如MUC-2,它是一种能够与肠道内容物相互作用的核心多肽,能够抵御炎症[23⇓⇓-26]。此外,sIgA是一种在肠道和其他黏膜表面分泌的免疫球蛋白,主要作用是保护肠道和其他黏膜表面免受病原体入侵[27]。本试验结果表明,饲养密度为0.33 m2/头组的空肠黏膜MUC-2含量最低,而空肠黏膜sIgA含量随着饲养密度的增加而上升。CathE的缺乏也会降低巨噬细胞对入侵性微生物病原体的杀菌活性[28]。本试验还发现,饲养密度和栏舍面积对空肠黏膜sIgA、CathE和MUC-2含量的存在显著交互效应。已有研究表明,饲养密度的上升会影响肠道屏障功能[29],Yu等[30]研究表明,饲养密度的上升会导致空肠黏膜ZO-1的mRNA相对表达量下调。紧密连接蛋白(如ZO-1和Claudin)的完整性和屏障功能对肠道健康至关重要[31-32],其表达的减少会影响肠道通透性[33]。本试验结果显示,栏舍面积为2 m2组的空肠黏膜ZO-1的mRNA相对表达量显著高于栏舍面积为4 m2组。这表明栏舍面积可能影响仔猪的肠道屏障功能。饲养密度和栏舍面积可能都会对动物的肠道屏障功能产生影响,但具体影响机制还需要进一步研究。

3.4 饲养密度和栏舍面积对仔猪炎症相关基因mRNA相对表达量的影响

为了探究饲养密度和栏舍面积对仔猪炎症相关信号通路的影响,本研究测量了回肠中与炎症通路有关基因的mRNA相对表达量。Myd88是介导Toll样受体(TLRs)和细胞因子受体之间交流的协调促炎症信号级联的细胞内适应蛋白[34-35]。TLRs是调节动物先天免疫力的关键,TLRs信号通路可以影响肠毒性大肠杆菌引起的肠道屏障破坏和炎症,从而改善感染肠毒素原性大肠杆菌的断奶仔猪的生长性能[36]。TNF-α、IL-10和IFN-γ都是由多种免疫细胞产生的细胞因子,是炎症反应和免疫系统中的重要介质。TNF-α主要介导炎症反应[37],IFN-γ主要促进机体的免疫防御反应[38]。IL-10的主要作用是抑制炎症和免疫反应,从而帮助维持免疫系统的平衡和稳定[39]。本研究显示,栏舍面积为2 m2组的回肠黏膜Myd88、IL-10和TLR4的mRNA相对表达量显著低于栏舍面积为4 m2组,且饲养密度为1.00 m2/头组的回肠黏膜Myd88和TLR4的mRNA相对表达量显著低于饲养密度为0.33和0.67 m2/头组。此外,饲养密度和栏舍面积对回肠黏膜IFN-γ、Myd88、TNF-α、IL-10、TLR3和TLR4的mRNA相对表达量存在显著交互效应。这表明较大的栏舍面积或饲养密度可能会对肠道的免疫功能产生负面影响。饲养密度和栏舍面积的交互作用可能通过影响炎症相关的通路削弱机体免疫功能,并且导致肠道功能紊乱,但其具体机制仍有待进一步深入研究。栏舍面积过大会使废物和粪便排放的量增加,造成环境质量变差,导致猪的免疫功能下降,从而增加感染病原微生物的风险。较高的饲养密度会增加仔猪相互接触、疾病传播、猪之间争夺饲料和水源,造成行为异常。

4 结论

本试验结果表明,10~23 kg的仔猪适宜饲养密度为0.67~1.00 m2/头,适宜栏舍面积为4 m2。饲养密度和栏舍面积可能通过影响屏障功能以及炎症相关信号通路影响仔猪肠道健康和免疫功能。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
[1]
BACOU E, HAUROGNÉ K, MIGNOT G, et al. Acute social stress-induced immunomodulation in pigs high and low responders to ACTH[J]. Physiology & Behavior, 2017, 169:1-8.

DOI

[2]
ARNONE M, DANTZER R. Does frustration induce aggression in pigs?[J]. Applied Animal Ethology, 1980, 6(4):351-362.

DOI

[3]
MCGLONE J J, STANSBURY W F, TRIBBLE L F. Effects of heat and social stressors and within-pen weight variation on young pig performance and agonistic behavior[J]. Journal of Animal Science, 1987, 65(2):456-462.

PMID

[4]
LAURIDSEN C. From oxidative stress to inflammation:redox balance and immune system[J]. Poultry Science, 2019, 98(10):4240-4246.

DOI

[5]
HOLINGER M, FRÜH B, STOLL P, et al. Chronic intermittent stress exposure and access to grass silage interact differently in their effect on behaviour,gastric health and stress physiology of entire or castrated male growing-finishing pigs[J]. Physiology & Behavior, 2018, 195:58-68.

DOI

[6]
LI Y H, SONG Z H, KERR K A, et al. Chronic social stress in pigs impairs intestinal barrier and nutrient transporter function,and alters neuro-immune mediator and receptor expression[J]. PLoS One, 2017, 12(2):e0171617.

DOI

[7]
BRANDL H B, PRUESSNER J C, FARINE D R. The social transmission of stress in animal collectives[J]. Proceedings of the Royal Society B:Biological Sciences, 2022, 289(1974):20212158.

DOI

[8]
CORBETT R J, LUTTMAN A M, WURTZ K E, et al. Weaning induces stress-dependent DNA methylation and transcriptional changes in piglet PBMCs[J]. Frontiers in Genetics, 2021, 12:633564.

DOI

[9]
PEEN N F, DUQUE-WILCKENS N, TRAINOR B C. Convergent neuroendocrine mechanisms of social buffering and stress contagion[J]. Hormones and Behavior, 2021, 129:104933.

DOI

[10]
CALLAHAN S R, CROSS A J, DEDECKER A E, et al. Effects of group-size-floor space allowance during the nursery phase of production on growth,physiology,and hematology in replacement gilts[J]. Journal of Animal Science, 2017, 95(1):201-211.

[11]
LI X, XIONG X, WU X, et al. Effects of stocking density on growth performance,blood parameters and immunity of growing pigs[J]. Animal Nutrition, 2020, 6(4):529-534.

DOI

[12]
ZHOU J, XIONG X, WANG K X, et al. Ethanolamine enhances intestinal functions by altering gut microbiome and mucosal anti-stress capacity in weaned rats[J]. British Journal of Nutrition, 2018, 120(3):241-249.

DOI

[13]
GONYOU H W, STRICKLIN W R. Effects of floor area allowance and group size on the productivity of growing/finishing pigs[J]. Journal of Animal Science, 1998, 76(5):1326-1330.

PMID

[14]
BULENS A, VAN BEIRENDONCK S, VAN THIELEN J, et al. A two-level pen for fattening pigs:effects on behavior,performance,and postslaughter measurements[J]. Journal of Animal Science, 2017, 95(2):616-625.

[15]
FU L L, LI H Z, LIANG T T, et al. Stocking density affects welfare indicators of growing pigs of different group sizes after regrouping[J]. Applied Animal Behaviour Science, 2016, 174:42-50.

DOI

[16]
WOLTER B F, ELLIS M, CURTIS S E, et al. Group size and floor-space allowance can affect weanling-pig performance[J]. Journal of Animal Science, 2000, 78(8):2062-2067.

PMID

[17]
TANAKA T, NARAZAKI M, KISHIMOTO T. IL-6 in inflammation,immunity,and disease[J]. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 2014, 6(10):a016295.

DOI

[18]
LIUZZI J P, LICHTEN L A, RIVERA S, et al. Interleukin-6 regulates the zinc transporter Zip14 in liver and contributes to the hypozincemia of the acute-phase response[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2005, 102(19):6843-6848.

PMID

[19]
WEBER A, WASILIEW P, KRACHT M. Interleukin-1beta (IL-1beta) processing pathway[J]. Science Signaling, 2010, 3(105):cm2.

[20]
WARRISS P D. Choosing appropriate space allowances for slaughter pigs transported by road:a review[J]. The Veterinary Record, 1998, 142(17):449-454.

DOI

[21]
HENRIE R, CHERNIAWSKY H, MARCON K, et al. Inflammatory diseases in hematology:a review[J]. American Journal of Physiology:Cell Physiology, 2022, 323(4):C1121-C1136.

DOI

[22]
JOHANSSON M E V, AMBORT D, PELASEYED T, et al. Composition and functional role of the mucus layers in the intestine[J]. Cellular and Molecular Life Sciences, 2011, 68(22):3635-3641.

DOI PMID

[23]
JIANG Z Y, APPLEGATE T J, LOSSIE A C. Cloning,annotation and developmental expression of the chicken intestinal MUC2 gene[J]. PLoS One, 2013, 8(1):e53781.

DOI

[24]
ALLEN A, HUTTON D A, PEARSON J P. The MUC2 gene product:a human intestinal mucin[J]. The International Journal of Biochemistry & Cell Biology, 1998, 30(7):797-801.

DOI

[25]
HOLLINGSWORTH M A, SWANSON B J. Mucins in cancer:protection and control of the cell surface[J]. Nature Reviews Cancer, 2004, 4(1):45-60.

DOI

[26]
HANSSON G C. Role of mucus layers in gut infection and inflammation[J]. Current Opinion in Microbiology, 2012, 15(1):57-62.

DOI PMID

[27]
CORTHÉSY B. Multi-faceted functions of secretory IgA at mucosal surfaces[J]. Frontiers in Immunology, 2013, 4:185.

DOI PMID

[28]
YAMAMOTO K, KAWAKUBO T, YASUKOCHI A, et al. Emerging roles of cathepsin E in host defense mechanisms[J]. Biochimica et Biophysica Acta, 2012, 1824(1):105-112.

DOI PMID

[29]
GOO D, KIM J H, PARK G H, et al. Effect of heat stress and stocking density on growth performance,breast meat quality,and intestinal barrier function in broiler chickens[J]. Animals, 2019, 9(3):107.

DOI

[30]
YU D G, NAMGUNG N, KIM J H, et al. Effects of stocking density and dietary vitamin C on performance,meat quality,intestinal permeability,and stress indicators in broiler chickens[J]. Journal of Animal Science and Technology, 2021, 63(4):815-826.

DOI

[31]
TSUKITA S, FURUSE M. Occludin and claudins in tight-junction strands:leading or supporting players?[J]. Trends in Cell Biology, 1999, 9(7):268-273.

DOI

[32]
FURUSE M, HIRASE T, ITOH M, et al. Occludin:a novel integral membrane protein localizing at tight junctions[J]. The Journal of Cell Biology, 1993, 123(6 Pt 2):1777-1788.

DOI

[33]
BRUEWER M, LUEGERING A, KUCHARZIK T, et al. Proinflammatory cytokines disrupt epithelial barrier function by apoptosis-independent mechanisms[J]. Journal of Immunology, 2003, 171(11):6164-6172.

DOI PMID

[34]
COHEN P. The TLR and IL-1 signalling network at a glance[J]. Journal of Cell Science, 2014, 127(Pt 11):2383-2390.

DOI PMID

[35]
DEGUINE J, BARTON G M. MyD88:a central player in innate immune signaling[J]. F1000Prime Reports, 2014, 6:97.

[36]
YI Q Y, LIU J X, ZHANG Y F, et al. Anethole attenuates enterotoxigenic Escherichia coli-induced intestinal barrier disruption and intestinal inflammation via modification of TLR signaling and intestinal microbiota[J]. Frontiers in Microbiology, 2021, 12:647242.

DOI

[37]
IDRISS H T, NAISMITH J H. TNF alpha and the TNF receptor superfamily:structure-function relationship(s)[J]. Microscopy Research and Technique, 2000, 50(3):184-195.

DOI

[38]
SHI Q, CAI C, XU J, et al. Is there an association between IFN-γ +874A/T polymorphism and periodontitis susceptibility?:a meta-analysis[J]. Medicine, 2017, 96(25):e7288.

DOI

[39]
ZHANG L J, WANG X Z. Interleukin-10 and chronic liver disease[J]. World Journal of Gastroenterology, 2006, 12(11):1681-1685.

DOI

Options
文章导航

/

〈 〉

    联系我们

  • 地址：北京市海淀区圆明园西路2号
    　　　中国农业大学动科动医大楼153室
  • 邮编：100193
  • 电话：010－62817823
  • 网址：http://www.chinajan.com
  • E-mail：cjan@chinajan.com
京公网安备 11010802041926号    京ICP备17050989号-2