动物营养学报  2015, Vol. 27 Issue (2): 503-509   PDF (1333 KB)    
引用本文
何余湧, 赵宏涛, 陆伟. 外源精胺对断奶仔猪小肠黏膜成纤维细胞因子-2蛋白质表达量及小肠发育的影响[J]. 动物营养学报, 2015, 27(2): 503-509.  
HE Yuyong, ZHAO Hongtao, LU Wei. Effects of Exogenous Spermine on Small Intestine Mucous Fibroblast Growth Factor-2 Protein Expression and Small Intestinal Development of Weaner Piglets[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2015, 27(2): 503-509.  
外源精胺对断奶仔猪小肠黏膜成纤维细胞因子-2蛋白质表达量及小肠发育的影响
何余湧, 赵宏涛, 陆伟     
江西农业大学, 江西省动物营养重点实验室, 南昌 330045
收稿日期：2014-09-09
基金项目：江西省科技厅项目(2010JX00135,2008GZN0018)
作者简介：何余湧(1969-), 男, 江西赣州人, 研究员, 博士, 从事动物营养与饲料研究.E-mail:wlkh1012@163.com同等贡献作者
通讯作者：陆伟, 研究员, 硕士生导师, E-mail:lw20030508@163.com
摘要：本试验旨在研究外源精胺对断奶仔猪小肠黏膜成纤维细胞因子-2(FGF2)蛋白质表达量及小肠发育的影响.将9窝胎次和初生体重相近的7日龄"杜×长×大"哺乳仔猪随机分配到0、12和15 mg/kg外源精胺组,每组3窝.仔猪从7日龄起补饲相应的饲粮,21日龄断奶后继续补饲断奶前饲粮至28日龄结束.从每窝选2头接近平均体重的仔猪屠宰,采集小肠及黏膜样品,测定FGF2蛋白质表达量和小肠的发育状况.结果表明:1)12 mg/kg外源精胺组仔猪小肠黏膜FGF2蛋白质表达量分别高于0和15 mg/kg外源精胺组,但3个外源精胺组仔猪小肠黏膜FGF2蛋白质表达量之间无显著差异(P>0.05).2)12和15 mg/kg外源精胺组仔猪小肠绒毛高度和宽度分别极显著大于0 mg/kg外源精胺组(P<0.01),而12 mg/kg外源精胺组仔猪十二指肠和空肠黏膜绒毛高度与隐窝深度比值(V/C)分别极显著高于0 mg/kg外源精胺组(P<0.01).3)28日龄仔猪小肠黏膜蔗糖酶和麦芽糖酶活性随外源精胺添加量的增加而升高.由此可见,给7~28日龄仔猪连续补饲外源精胺能提高28日龄仔猪小肠黏膜FGF2蛋白质表达量、V/C和二糖酶活性.
关键词： 外源精胺     小肠     FGF2蛋白质表达量     形态结构     二糖酶     仔猪    
Effects of Exogenous Spermine on Small Intestine Mucous Fibroblast Growth Factor-2 Protein Expression and Small Intestinal Development of Weaner Piglets
HE Yuyong, ZHAO Hongtao, LU Wei     
Jiangxi Province Key Lab of Animal Nutrition, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China
Abstract: This experiment was conducted to investigate the effects of exogenous spermine on small intestine mucous fibroblast growth factor-2 (FGF2) protein expression and small intestinal development of weaner piglets. Nine litters of "Duroc×Landrace×Large White" crossbred piglets were randomly divided into three groups with 3 litters in each group, and piglets in the same group received a diet supplemented with exogenous spermine at a level of 0, 12 and 15 mg/kg from 7 to 28 days of age. Two piglets with the average body weight from each litter were slaughtered and small intestinal samples were collected for the determination of FGF2 protein expression and small intestinal development. The results showed as follows: 1) the small intestine mucous FGF2 protein expression of piglets in 12 mg/kg exogenous spermine groups was higher than that in 0 and 15 mg/kg exogenous spermine groups, respectively. However, there was no significant difference on small intestine mucous FGF2 protein expression of piglets among 3 exogenous spermine groups (P>0.05). 2) The villous height and width of piglets in 12 and 15 mg/kg exogenous spermine groups were significantly higher than that in 0 mg/kg exogenous spermine group (P<0.01), the villus height/crypt depth (V/C) in duodenum and jejunum of piglets in 12 mg/kg exogenous spermine group were significantly higher than that in 0 mg/kg exogenous spermine group (P<0.01), respectively. 3) The activities of sucrase and maltase in small intestine mucous of piglets at 28 days of age increased with the addition of exogenous spermine increased. In conclusion, dietary continuity supplemented with exogenous spermine of piglets at 7 to 28 days of age can increase small intestine mucous FGF2 protein expression, V/C and disaccharidase activity of piglets at 28 days of age.
Key words: exogenous spermine     small intestine     FGF2 protein expression     morphology     disaccharidase     piglets    

为了提高母猪的年生产力和养殖效益，哺乳仔猪早期断奶技术的应用越来越普遍，但过早断奶和食物改变等应激常导致仔猪肠绒毛和隐窝的生长发育出现异常，使得仔猪断奶后的消化吸收功能发生紊乱，严重影响了断奶仔猪的健康和生产性能[1, 2, 3]，因此，研究利用营养或非营养物质调控仔猪肠道黏膜发育的机制和效果对探索解决哺乳仔猪早期断奶综合征的发生具有重要的理论与实践意义。 研究表明，精胺是一种重要的生理活性物质，对促进幼畜胃肠道上皮细胞的快速增殖、分化和迁移有重要作用[4, 5]，为此，人们先后开展了外源精胺不同补饲方法(直接灌服[6, 7, 8, 9]和经饲粮补饲[10, 11])、不同补饲剂量[400 μmol/(BW·d)［6]；0、0.1、0.2、0.3、0.4和0.5 mmol/(kg·BW·d)[7]；0、0.1、0.3和0.5 mmol/(kg·BW·d) [8]；300、600、900和1 200 μmol/d[9]；0.5 μmol/d[10]；0、1.5、3 mg/kg[11]；0、3、6 mg/kg[11]]和不同补饲时间(23~25日龄[6]；21~23日龄[9]；11~13日龄[7, 8]；12日龄[10]；怀孕后期和7~28日龄[11])对仔猪肠道发育和生产性能影响的系列研究，上述研究证实，灌服或饲粮补饲都能不同程度地促进仔猪小肠黏膜隐窝细胞的分裂、增殖和迁移，并使受损绒毛得以修复和快速生长，从而提高黏膜绒毛高度与隐窝深度比值(villus height/crypt depth,V/C)和二糖酶(蔗糖酶和麦芽糖酶)活性以及仔猪生产性能[8, 12]，肠黏膜的修复效果随外源精胺补饲剂量和补饲时间的不同而发生变化。另外，还有研究发现，给怀孕后期母猪补饲外源精胺也能促进孕期胎儿肠道的发育[11]。既然外源精胺具有改善仔猪小肠形态结构与功能的作用，而成纤维细胞因子-2(fibroblast growth factor-2，FGF2)又具有促进隐窝细胞分裂增殖和血管生成与重塑的效果[13, 14]，那么，外源精胺的上述作用是不是因为仔猪采食外源精胺后导致了其肠黏膜中FGF2蛋白质表达量的改变所引起的，目前还未见相关报道。本研究将采用“7日龄起补饲、21日龄断奶、28日龄结束补饲”这种长时间补饲外源精胺的模式研究外源精胺对仔猪小肠黏膜FGF2蛋白质表达量及其对仔猪小肠形态结构与功能发育的影响。通过研究，初步揭示给仔猪补饲外源精胺是否会对仔猪小肠黏膜的FGF2蛋白质表达产生影响，如果有影响，影响的结果是什么。 1 材料与方法 1.1 试验设计

将9窝胎次和初生体重相近的7日龄“杜×长×大”哺乳仔猪随机分配到0、12和15 mg/kg外源精胺组，每组3窝，其中，0、12和15 mg/kg外源精胺组的仔猪数分别为30、32和29头，各组间仔猪平均起始体重无显著差异(P>0.05)。不同组仔猪从7日龄起补饲含有相应外源精胺的饲粮，21日龄断奶后继续补饲断奶前饲粮至28日龄结束。 1.2 试验饲粮

哺乳母猪和仔猪饲粮组成及营养水平见表1。9头哺乳母猪采食相同的饲粮，饲粮配制按照NRC(1998)标准执行。仔猪饲粮为某公司生产的仔猪教槽全价饲粮，在生产各外源精胺组饲粮时，先将精胺溶解在200 mL超纯水中，然后把精胺溶液喷在仔猪教槽全价料中，拌匀。

表1 哺乳母猪与仔猪饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of diets for lactating sows and piglets (air-dry basis)
1.3 饲养管理

哺乳母猪每天饲喂2次，仔猪自由哺乳和采食，记录每天的喂料量和剩料量。所有仔猪21日龄断奶，断奶后饲喂与断奶前相同的饲粮直至28日龄试验结束，其余工作按猪场规定程序和要求进行。 1.4 试验屠宰及取样

29日龄早上空腹称重结束后，从每窝选取2头接近平均体重的仔猪(公母各1头)进行屠宰，取出小肠并将其放置在冰块上，剪取十二指肠、空肠和回肠各约2 cm(十二指肠在胰管开口处前段2 cm处取样；空肠在小肠中点处取样；回肠在回盲口前端2 cm处取样)，4 ℃生理盐水冲洗干净内容物后，放入装有10%甲醛的广口瓶中，用于小肠绒毛高度、宽度和隐窝深度的检测。用剪刀剖开剩下的肠段，用生理盐水轻洗干净并用洁净的干纱布蘸干水分，用玻璃片迅速刮取3段小肠的黏膜，装入EP管并立即放入-80 ℃冰箱中，用于FGF2蛋白质表达量和二糖酶活性的测定。 1.5 指标测定

用Western Blot方法测定小肠黏膜中的FGF2蛋白质表达量，根据Wu等[15]的方法测定小肠的绒毛高度、宽度和隐窝深度，用南京建成生物工程研究所试剂盒测定乳糖酶、蔗糖酶和麦芽糖酶活性。 1.6 数据处理与统计分析

采用单因素方差分析法，利用SPSS统计软件对数据进行方差分析和Duncan氏法多重比较。 2 结果与分析 2.1 外源精胺对28日龄仔猪小肠黏膜FGF2蛋白质表达量的影响

由表2可见，饲粮中不同添加量的外源精胺对28日龄仔猪小肠黏膜中FGF2蛋白质表达量的影响不同，但未达到显著水平(P>0.05)。12 mg/kg外源精胺组仔猪小肠各段黏膜中的FGF2蛋白质表达量分别高于0和15 mg/kg外源精胺组，但15 mg/kg外源精胺组仔猪空肠和回肠中的FGF2蛋白质表达量却低于0 mg/kg外源精胺组。

表2 外源精胺对28日龄仔猪小肠黏膜FGF2蛋白质表达量的影响 Table 2 Effects of exogenous spermine on small intestine mucous FGF2 protein expression of piglets at 28 days of age
2.2 外源精胺对28日龄仔猪小肠形态结构的影响

由表3可见，给7~28日龄仔猪补饲外源精胺增加了28日龄仔猪十二指肠、空肠和回肠的绒毛高度和宽度，12和15 mg/kg外源精胺组仔猪的绒毛高度和宽度分别极显著大于0 mg/kg外源精胺组(P<0.01)，隐窝深度随外源精胺添加量的增加而加深。饲粮中添加外源精胺有助于提高仔猪小肠的V/C，12 mg/kg外源精胺组仔猪十二指肠和空肠的V/C极显著高于0 mg/kg外源精胺组(P<0.01)，而回肠的V/C显著高于0 mg/kg外源精胺组(P<0.05)。12 mg/kg外源精胺组与15 mg/kg外源精胺组仔猪十二指肠和回肠之间V/C均无显著差异(P>0.05)，但12 mg/kg外源精胺组仔猪空肠的V/C却显著高于15 mg/kg外源精胺组(P<0.05)。

表3 外源精胺对28日龄仔猪小肠形态结构的影响 Table 3 Effects of exogenous spermine on small intestinal morphology of piglets at 28 days of age
2.3 外源精胺对28日龄仔猪小肠黏膜中乳糖酶、蔗糖酶和麦芽糖酶活性的影响

由表4可见，随着外源精胺添加量的增加，仔猪小肠黏膜中的乳糖酶活性呈下降趋势，而蔗糖酶和麦芽糖酶活性则分别呈上升趋势。15 mg/kg外源精胺组仔猪十二指肠黏膜蔗糖酶和麦芽糖酶活性分别极显著高于0 mg/kg外源精胺组(P<0.01)，但与12 mg/kg外源精胺组无显著差异(P>0.05)；15 mg/kg外源精胺组仔猪空肠黏膜蔗糖酶活性极显著高于0 mg/kg外源精胺组(P<0.01)，而与12 mg/kg外源精胺组无显著差异(P>0.05)；15 mg/kg外源精胺组仔猪空肠黏膜麦芽糖酶活性极显著高于0 mg/kg外源精胺组(P<0.01)，显著高于12 mg/kg外源精胺组(P<0.05)；15 mg/kg外源精胺组仔猪回肠黏膜蔗糖酶活性极显著高于0 mg/kg外源精胺组(P<0.01)，但与12 mg/kg外源精胺组无显著差异(P>0.05)；15 mg/kg外源精 胺组仔猪回肠黏膜麦芽糖酶活性显著高于 0 mg/kg外源精胺组(P<0.05)，但与12 mg/kg外源精胺组无显著差异(P>0.05)。这说明饲粮中添加外源精胺有助于提高仔猪小肠黏膜中蔗糖酶和麦芽糖酶活性，从而增强仔猪消化碳水化合物的能力。

表4 外源精胺对28日龄仔猪小肠黏膜乳糖酶、蔗糖酶和麦芽糖酶活性的影响 Table 4 Effects of exogenous spermine on the activities of lactase,invertase and maltase in small intestine mucous of piglets at 28 days of age
3 讨 论

哺乳仔猪早期断奶时，因受断奶和食物改变(组成与形态)等应激的影响，经常发生肠道绒毛萎缩或断裂、隐窝过度生长和消化酶活性不足等问题，从而导致早期断奶仔猪出现消化不良、腹泻和生长受阻等现象。因此，如何减少和及时修复仔猪断奶时出现的肠绒毛损伤对防治仔猪早期断奶综合征具有重要意义。受损绒毛的修复是一个复杂的生理过程，必须在受损绒毛原有毛细血管和(或)微动静脉的基础上生成新的毛细血管才能给绒毛的修复和生长提供充足的营养[16, 17, 18]。研究表明，FGF2是一种特有的多功能因子[14, 19]，它不但能参与黏膜血管的生成与重塑，而且还能促进隐窝细胞的分裂增殖，使隐窝细胞不断发育成熟并向绒毛迁移，加速绒毛的修复和生长[13, 14, 20, 21, 22]。

本试验结果表明，哺乳仔猪从7日龄起补饲含12 mg/kg外源精胺的饲粮至28日龄，提高了28日龄仔猪肠道黏膜的FGF2蛋白质表达量，该组仔猪的绒毛高度和宽度分别极显著地大于0 mg/kg外源精胺组，而隐窝深度也大于0 mg/kg外源精胺组，这说明FGF2蛋白质表达量的提高确实促进了隐窝细胞的增殖分化，使绒毛向纵向和横向生长，从而提高了肠道绒毛的高度和宽度。另外，本次试验是从7日龄起就给哺乳仔猪补饲含外源精胺的饲粮，21日龄断奶后继续采食断奶前的饲粮，到28日龄结束补饲，补饲外源精胺的时间较长。给仔猪长时间和大剂量补饲外源精胺后，有可能会在某个时间点起抑制FGF2蛋白质的表达，从而出现FGF2蛋白质表达量下降的现象，这也可能是15 mg/kg外源精胺组仔猪空肠和回肠黏膜的FGF2蛋白质表达量分别小于0 mg/kg外源精胺组的原因，但这种推测需在今后进行相关试验来验证。尽管15 mg/kg外源精胺组仔猪空肠和回肠黏膜的FGF2蛋白质表达量分别小于0 mg/kg外源精胺组，但仔猪空肠和回肠黏膜的绒毛高度、绒毛宽度和隐窝深度却分别极显著地大于0 mg/kg外源精胺组，其中的原因可能是某个时间点以前，15 mg/kg外源精胺组仔猪肠道中的FGF2蛋白质表达量要大于0 mg/kg外源精胺组，使得绒毛和隐窝的生长发育快于对照组，而在某个时间点以后，尽管FGF2蛋白质的表达量出现下降，但已经得到快速生长的绒毛和隐窝却还未来得及萎缩，因此，出现了某个时间点肠道黏膜FGF2蛋白质表达量下降而绒毛高度和隐窝深度却没相应下降的现象，同样，这种推测也需今后开展相关研究来验证。

肠道的消化能力与消化酶的活性密切相关，而正常情况下，小肠绒毛和隐窝能分泌足量的消化酶来消化食物，但在哺乳仔猪生产中，由于过早断奶，肠道的发育还未成熟，断奶应激又造成绒毛和隐窝的生长发育出现异常，降低了某些消化酶的分泌量和活性。何余湧等[11]研究发现，从7日龄起给哺乳仔猪补饲外源精胺到28日龄断奶时结束，添加外源精胺可以提高肠黏膜中蔗糖酶和麦芽糖酶的活性，这二种酶的活性随外源精胺添加量的增加而增加。本试验的结果也表明，从7日龄起给哺乳仔猪补饲外源精胺，21日龄断奶后继续补饲断奶前的饲粮到28日龄结束，也可以不同程度地提高28日龄仔猪黏膜中蔗糖酶和麦芽糖酶的活性，这2种酶的活性也随外源精胺添加量的增加而增加，其中，15 mg/kg外源精胺对提高28日奶仔猪肠黏膜蔗糖酶和麦芽糖酶活性的效果最好。蔗糖酶和麦芽糖酶活性的提高可以增强仔猪消化固体食物的能力，另外，V/C的提高也有助于提高仔猪消化和吸收食物的能力，从而减少肠道疾病的发生并提高仔猪的生产性能[8, 23, 24, 25]。 4 结 论

从7日龄起给哺乳仔猪补饲12 mg/kg的外源精胺能提高28日龄仔猪小肠黏膜FGF2蛋白质的表达量，促进了小肠绒毛和隐窝的修复与生长，提高了小肠黏膜中蔗糖酶和麦芽糖酶的活性。

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