2种植物提取物复合物对断奶仔猪生长性能以及肠道形态结构、免疫功能和胰岛素样生长因子-Ⅰ含量的影响

引用本文

杜蓥蓥, 王小辉, 蔡旭滨, 曾丽, 林国徐, 黄一帆, 马玉芳. 2种植物提取物复合物对断奶仔猪生长性能以及肠道形态结构、免疫功能和胰岛素样生长因子-Ⅰ含量的影响[J]. 动物营养学报, 2022, 34(2): 830-838.

DU Yingying, WANG Xiaohui, CAI Xubin, ZENG Li, LIN Guoxu, HUANG Yifan, MA Yufang. Effects of Two Plant Extract Compounds on Growth Performance and Intestinal Morphology, Immune Function and Insulin-Like Growth Factor-Ⅰ Content of Weaned Piglets[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2022, 34(2): 830-838.

2种植物提取物复合物对断奶仔猪生长性能以及肠道形态结构、免疫功能和胰岛素样生长因子-Ⅰ含量的影响

杜蓥蓥¹ , 王小辉² , 蔡旭滨¹ , 曾丽¹ , 林国徐³ , 黄一帆¹ , 马玉芳¹

1. 中西兽医结合与动物保健福建省高等学校重点实验室, 福州 350002;
2. 福建农林大学, 福建省兽医中药与动物保健重点实验室, 福州 350002;
3. 莆田市优利可农牧发展有限公司, 莆田 351100

收稿日期: 2021-07-20

基金项目: 福建省科技厅产学研专项(2014N5004)

作者简介: 杜蓥蓥(1998-), 女, 福建泉州人, 硕士研究生, 研究方向为中西医兽医结合。E-mail: 1013006544@qq.com.

通信作者: 黄一帆, 教授, 博士生导师, E-mail: zjhyfang@163.com;
马玉芳, 教授, 硕士生导师, E-mail: myfau850@sohu.com.

摘要: 本试验旨在研究饲粮中添加2种植物提取物对断奶仔猪生长性能、肠道免疫功能、肠道形态结构和胰岛素样生长因子-Ⅰ(IGF-Ⅰ)含量的影响。选取胎次相近(3~6胎次)、25日龄断奶的"大白×长白"二元仔猪120头，随机分为4组，每组3个重复，每个重复10头。对照组饲喂基础饲粮，抗生素组在基础饲粮中添加100 mg/kg杆菌肽锌+20 mg/kg硫酸抗敌素，植物提取物复合物Ⅰ组在基础饲粮中添加400 mg/kg植物提取物复合物Ⅰ，植物提取物复合物Ⅱ组在基础饲粮中添加400 mg/kg植物提取物复合物Ⅱ。预试期5 d，正试期30 d。结果表明：1)与对照组相比，抗生素组、植物提取物复合物Ⅰ组和植物提取物复合物Ⅱ组的末重、平均日采食量(ADFI)、平均日增重(ADG)显著或极显著升高(P < 0.05或P < 0.01)，腹泻率极显著降低(P < 0.01)。2)与对照组相比，植物提取物复合物Ⅰ组的十二指肠和回肠绒毛高度极显著升高(P < 0.01)，回肠隐窝深度显著降低(P < 0.05)，空肠和回肠绒毛高度/隐窝深度(V/C)值显著升高(P < 0.05)；植物提取物复合物Ⅱ组的十二指肠、空肠和回肠绒毛高度和V/C值显著或极显著升高(P < 0.05或P < 0.01)，回肠隐窝深度显著降低(P < 0.05)。3)与对照组相比，植物提取物复合物Ⅰ组的十二指肠和空肠白细胞介素-2(IL-2)含量极显著升高(P < 0.01)，十二指肠和回肠白细胞介素-6(IL-6)含量极显著升高(P < 0.01)，十二指肠、空肠和回肠γ干扰素(IFN-γ)和分泌型免疫球蛋白A (sIgA)含量极显著升高(P < 0.01)；植物提取物复合物Ⅱ组的十二指肠、空肠和回肠IL-2、IL-6、IFN-γ和sIgA含量显著或极显著升高(P < 0.05或P < 0.01)。4)与对照组相比，抗生素组、植物提取物复合物Ⅰ组和植物提取物复合物Ⅱ组的十二指肠、空肠、回肠IGF-Ⅰ含量均极显著升高(P < 0.01)。由此可见，饲粮中添加2种植物提取物复合物能够改善断奶仔猪肠道组织结构，提高肠道免疫功能，促进生长。

关键词: 植物提取物复合物断奶仔猪生长性能肠道形态细胞因子胰岛素样生长因子-Ⅰ

Effects of Two Plant Extract Compounds on Growth Performance and Intestinal Morphology, Immune Function and Insulin-Like Growth Factor-Ⅰ Content of Weaned Piglets

DU Yingying¹ , WANG Xiaohui² , CAI Xubin¹ , ZENG Li¹ , LIN Guoxu³ , HUANG Yifan¹ , MA Yufang¹

1. University Key Laboratory for Integrated Chinese Traditional and Western Veterinary Medicine and Animal Healthcare in Fujian Province, Fuzhou 350002, China;
2. Fujian Key Laboratory of Traditional Chinese Veterinary Medicine and Animal Health, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China;
3. Putian Youlike Agriculture and Animal Husbandry Developing Co., Ltd., Putian 351100, China

Corresponding author: HUANG Yifan, professor, E-mail: zjhyfang@163.com;
MA Yufang, professor, E-mail: myfau850@sohu.com.

Abstract: This experiment was conducted to investigate the effects of two plant extract compounds on growth performance and intestinal morphology, immune function and insulin-like growth factor-Ⅰ (IGF-Ⅰ) content of weaned piglets. One hundred and twenty 25-day-old "Large White×Landrace" weaned pigs with similar parity (3 to 6 parities) were selected and randomly allocated into 4 groups with 3 replicates per group and 10 piglets per replicate. Piglets in the control group were fed a basal diet, piglets in the antibiotic group were fed the basal diet supplemented with 100 mg/kg bacitracin zinc+20 mg/kg colistin sulfate, piglets in the plant extract compound Ⅰ group were fed the basal diet supplemented with 400 mg/kg plant extract compound Ⅰ, and piglets in the plant extract compound Ⅱ group were fed the basal diet supplemented with 400 mg/kg plant extract compound Ⅱ. The pre-experimental period lasted for 5 days, and the experimental period lasted for 30 days. The results showed as follows: 1) compared with the control group, the final body weight, average daily feed intake (ADFI) and average daily gain (ADG) of the antibiotic group, plant extract compound Ⅰ group and plant extract compound Ⅱ group were significantly increased (P < 0.05 or P < 0.01), and the diarrhea rate was significantly decreased (P < 0.05). 2) Compared with the control group, the villus height in duodenum and ileum of plant extract compound Ⅰ group was significantly increased (P < 0.01), the crypt depth in ileum was significantly decreased (P < 0.05), and the villus height/crypt depth (V/C) value in jejunum and ileum was significantly increased (P < 0.05); the villus height and V/C value in duodenum, jejunum and ileum of plant extract compound Ⅱ group were significantly increased (P < 0.05 or P < 0.01), and the crypt depth in ileum was significantly decreased (P < 0.05). 3) Compared with the control group, the content of interleukin-2 (IL-2) in duodenum and jejunum was significantly increased (P < 0.01), the content of interleukin-6 (IL-6) in duodenum and ileum was significantly increased (P < 0.01), and the contents of interferon-γ (IFN-γ) and secretory immunoglobulin A (sIgA) in duodenum, jejunum and ileum were significantly increased (P < 0.01); the contents of IL-2, IL-6, IFN-γ and sIgA in duodenum, jejunum and ileum of plant extract compound Ⅱ group were significantly increased (P < 0.05 or P < 0.01). 4) Compared with the control group, the content of IGF-Ⅰ in duodenum, jejunum and ileum of antibiotic group, plant extract compound Ⅰ group and plant extract compound Ⅱ group was significantly increased (P < 0.01). In conclusion, dietary two plant extract compounds can improve the intestinal tissue structure and immune function of weaned piglets, and promote the growth.

Key words: plant extract compound weaned piglets growth performance intestinal morphology cytokines insulin-like growth factor-Ⅰ

仔猪断奶应激是养殖过程中的关注重点。断奶应激会导致仔猪的肠绒毛萎缩，引起腹泻、吸收不良、肠道菌群失调等一系列症状^[1-2]，给养猪业带来重大经济损失。小肠作为重要的消化器官和免疫器官，具有消化吸收营养物质和抵抗外来病原入侵作用，因此，保持断奶仔猪肠道内环境稳态至关重要^[3]。植物提取物作为饲料添加剂使用后可以促进动物生长，提高机体抗氧化、免疫能力^[4-5]。课题组前期研究发现，植物提取物复合物Ⅰ(7%大蒜素、鞣花酸等)和植物提取物复合物Ⅱ[5‰牛至香酚(Cimenol环)、10%柠檬酸等]均能提高仔猪的生长性能，降低腹泻率^[6-7]；饲粮中添加植物提取物复合物Ⅰ和植物提取物复合物Ⅱ能够增强断奶仔猪的免疫功能^[8]。然而，对于肠道形态结构、组织中细胞因子含量及小肠组织胰岛素样生长因子-Ⅰ(IGF-Ⅰ)含量的研究鲜见报道。因此，本试验拟探讨2种植物提取物复合物(植物提取物复合物Ⅰ和植物提取物复合物Ⅱ)对断奶仔猪生长性能以及肠道形态结构、免疫功能和IGF-Ⅰ含量的影响，旨在为上述2种植物提取物复合物在断奶仔猪中的应用提供数据支撑。

1 材料与方法 1.1 试验材料和主要仪器 1.1.1 2种植物提取物

植物提取物复合物Ⅰ：主要成分为大蒜素(7%)、鞣花酸等。植物提取物复合物Ⅱ：主要成分为牛至香酚(Cimenol环)(5‰)和柠檬酸(10%)等。2种植物提取物复合物均购自西班牙某公司。

1.1.2 主要仪器

全自动放免计数仪(XH-6020，西安核仪器厂)、全自动酶标仪(STATFAX2100，Awareness Technology公司，美国)、酶联免疫检测仪(BIO-RAD公司，美国)、荧光定量PCR仪(C1000，BIO-RAD公司，美国)、电泳仪(DYY-2C，北京六一仪器厂)、凝胶成像系统(GL200，柯达公司，日本)、快速混匀器(Sk-1，金坛市科析仪器有限公司)、数显恒温水浴锅(HH-2，国华电器有限公司)。

1.2 试验设计

选取胎次相近(3~6胎次)、25日龄断奶的“大白×长白”二元仔猪120头，按体重相近原则随机分为4组，每组3个重复，每个重复10头。对照组饲喂基础饲粮，抗生素组在基础饲粮中添加100 mg/kg杆菌肽锌+20 mg/kg硫酸抗敌素，植物提取物复合物Ⅰ组在基础饲粮中添加400 mg/kg植物提取物复合物Ⅰ，植物提取物复合物Ⅱ组在基础饲粮中添加400 mg/kg植物提取物复合物Ⅱ。预试期5 d，正试期30 d。基础饲粮组成及营养水平参见文献[8]。

1.3 样品采集及指标测定 1.3.1 生长性能

在试验开始与结束当天早晨分别对仔猪进行空腹称重，并计算各组的平均日增重(ADG)；试验期间每天称量记录每个重复的采食量，并计算各组的平均日采食量(ADFI)和料重比(F/G)；每天观察并记录仔猪腹泻情况，并计算腹泻率：

1.3.2 肠道样品的采集

试验结束当天，每个重复随机选取1头仔猪屠宰。分别采集十二指肠、空肠、回肠2 cm左右肠段各2份，经磷酸盐缓冲液冲洗后，一份肠段放入4%多聚甲醛中固定，常规处理后，用于测定肠道形态结构；另一份肠段装于自封袋中，-80℃保存，用于测定不同肠段组织中细胞因子、分泌型免疫球蛋白A(sIgA)和IGF-Ⅰ含量。

1.3.3 肠道形态结构

肠道形态结构测定的具体操作参见文献[9]，运用Image Pro Plus 6.0软件计算小肠绒毛高度和隐窝深度，并计算绒毛高度/隐窝深度(V/C)值。

1.3.4 小肠细胞因子、sIgA、IGF-Ⅰ含量

不同肠段组织中白细胞介素-2(IL-2)、白细胞介素-6(IL-6)、干扰素-γ(IFN-γ)、sIgA和IGF-Ⅰ含量采用酶联免疫吸附测定(ELISA)法测定，测试仪器为全自动酶标仪。

1.4 统计分析

试验数据用平均值±标准差表示，采用SPSS 17.0软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，LSD法进行多重比较，P < 0.05为差异显著，P < 0.01为差异极显著。

2 结果 2.1 2种植物提取物复合物对断奶仔猪生长性能的影响

由表 1可知，与对照组相比，抗生素组、植物提取物复合物Ⅰ组和植物提取物复合物Ⅱ组的末重极显著升高(P < 0.01)，ADFI显著升高(P < 0.05)，ADG极显著升高(P < 0.01)，腹泻率极显著降低(P < 0.01)。各组之间F/G差异不显著(P>0.05)。

表 1 2种植物提取物复合物对断奶仔猪生长性能的影响 Table 1 Effects of two plant extract compounds on growth performance of weaned piglets

2.2 2种植物提取物复合物对断奶仔猪肠道形态结构的影响

由表 2可知，与对照组相比，植物提取物复合物Ⅰ组的十二指肠和回肠绒毛高度极显著升高(P < 0.01)，回肠隐窝深度显著降低(P < 0.05)，空肠和回肠V/C值显著升高(P < 0.05)；植物提取物复合物Ⅱ组的十二指肠、空肠和回肠绒毛高度显著或极显著升高(P < 0.05或P < 0.01)，回肠隐窝深度显著降低(P < 0.05)，十二指肠、空肠和回肠V/C值显著或极显著升高(P < 0.05或P < 0.01)。

表 2 2种植物提取物复合物对断奶仔猪肠道形态结构的影响 Table 2 Effects of two plant extract compounds on small intestinal morphology of weaned piglets

2.3 2种植物提取物复合物对断奶仔猪小肠组织中细胞因子和sIgA含量的影响

由表 3可知，与对照组相比，植物提取物复合物Ⅰ组的十二指肠和空肠IL-2含量极显著升高(P < 0.01)，十二指肠和回肠IL-6含量极显著升高(P < 0.01)，十二指肠、空肠和回肠IFN-γ含量极显著升高(P < 0.01)，十二指肠、空肠和回肠sIgA含量显著或极显著升高(P < 0.05或P < 0.01)；植物提取物复合物Ⅱ组的十二指肠、空肠和回肠IL-2、IL-6、IFN-γ和sIgA含量显著或极显著升高(P < 0.05或P < 0.01)。与抗生素组相比，植物提取物复合物Ⅱ组的空肠IL-2含量极显著升高(P < 0.01)，植物提取物复合物Ⅰ组和植物提取物复合物Ⅱ组的十二指肠IFN-γ含量显著升高(P < 0.05)。

表 3 2种植物提取物复合物对断奶仔猪小肠组织中细胞因子和sIgA含量的影响 Table 3 Effects of two plant extract compounds on contents of cytokines and sIgA in small intestine tissue of weaned piglets

项目 Items	对照组 Control group	抗生素组 Antibiotic group	植物提取物复合物Ⅰ组 Plant extract compound Ⅰ group	植物提取物复合物Ⅱ组 Plant extract compound Ⅱ group
白细胞介素-2 IL-2/(pg/mg prot)
十二指肠Duodenum	2.30±0.06^Aa	3.88±0.25^Bb	4.24±0.60^Bb	4.26±0.32^Bb
空肠Jejunum	1.41±0.16^Aa	2.28±0.36^ABb	2.71±0.17^Bb	3.69±0.77^Cc
回肠Ileum	3.46±0.47^a	4.55±0.94^ab	4.81±0.74^ab	5.12±0.88^b
白细胞介素-6 IL-6/(pg/mg prot)
十二指肠Duodenum	11.65±0.39^Aa	13.32±0.22^ABb	13.69±0.34^Bb	14.62±1.56^Bb
空肠Jejunum	11.87±0.34^a	12.89±1.29^ab	13.31±1.00^ab	14.30±0.57^b
回肠ILeum	10.74±0.76^Aa	12.58±0.57^ABb	12.86±1.13^Bb	13.78±0.18^Bb
干扰素-γ IFN-γ/(ng/mg prot)
十二指肠Duodenum	11.61±0.40^Aa	17.05±0.23^Bb	17.84±0.32^Bc	17.94±0.33^Bc
空肠Jejunum	11.04±1.25^Aa	13.70±0.86^ABb	13.77±1.20^Bb	15.27±0.22^Bb
回肠Ileum	12.68±0.27^Aa	15.93±1.60^ABb	16.35±0.84^Bb	16.73±1.75^Bb
分泌型免疫球蛋白A sIgA/(μg/mg prot)
十二指肠Duodenum	0.014±0.00^Aa	0.025±0.003^Bb	0.027±0.001^Bb	0.027±0.003^Bb
空肠Jejunum	0.012±0.001^Aa	0.020±0.003^ABab	0.024±0.005^ABb	0.029±0.007^Bb
回肠Ileum	0.013±0.000^Aa	0.022±0.001^Bb	0.022±0.003^Bb	0.023±0.002^Bb

2.4 2种植物提取物复合物对断奶仔猪小肠组织中IGF-Ⅰ含量的影响

由表 4可知，与对照组相比，抗生素组、植物提取物复合物Ⅰ组和植物提取物复合物Ⅱ组的十二指肠、空肠、回肠IGF-Ⅰ含量均极显著升高(P < 0.01)。与抗生素组相比，植物提取物复合物Ⅰ组和植物提取物复合物Ⅱ组的空肠IGF-Ⅰ含量极显著升高(P < 0.01)，植物提取物复合物Ⅱ组的回肠IGF-Ⅰ含量极显著升高(P < 0.01)。

表 4 2种植物提取物复合物对断奶仔猪小肠组织中IGF-Ⅰ含量的影响 Table 4 Effects of two plant extract compounds on content of IGF-Ⅰ in small intestine tissue of weaned piglets

3 讨论 3.1 2种植物提取物复合物对断奶仔猪生长性能的影响

研究表明，饲粮中添加大蒜素能够提高断奶仔猪ADG，降低F/G及腹泻率^[10]。程远之等^[11]研究表明，饲粮中添加由乳酸、柠檬酸、甲酸复合组成的乳酸型酸化剂可以提高断奶仔猪ADFI和ADG。温晓鹿等^[12]研究表明，牛至油与抗生素和氧化锌对断奶仔猪ADG、ADFI、F/G有相同作用，对其生长性能有积极影响。本试验结果显示，2种植物提取复合物能提高断奶仔猪ADFI和ADG，降低仔猪的腹泻率，这可能由于2种植物提取物复合物能改善因饲料原料中不适气味引起的断奶应激，增加其适口性，同时，大蒜素和柠檬酸都具有诱食的作用，其独特的气味能够促进消化酶的分泌，保证饲料中营养物质的消化吸收，提高采食量，从而增加仔猪的ADG^[13-15]。Cimenol环结构单体具有抗菌作用^[16]，同时，鞣花酸能够促进断奶仔猪肠道上皮细胞的更新，更好地促进营养吸收^[17]，这可能是本试验结果显示断奶仔猪腹泻率降低的原因。

3.2 2种植物提取物复合物对断奶仔猪肠道形态结构的影响

仔猪断奶期间，肠道会由于应激产生一系列变化，包括肠道通透性增加、绒毛高度降低以及隐窝深度降低等^[18-19]。肠道绒毛高度越高，则肠黏膜与食物接触面积越大，有利于肠道的消化吸收功能。隐窝深度降低，则隐窝上皮细胞的增殖率降低，吸收功能减弱。肠道形态结构的变化将决定肠道的吸收功能能否正常，从而关系到仔猪的生长发育^[20]。赵铭伟等^[21]试验证明，鞣花酸对断奶仔猪小肠绒毛上皮细胞的周期循环有积极作用，能显著提高小肠绒毛高度。Zeng等^[22]试验结果表明，在低能量水平饲粮中添加牛至精油能显著提高猪空肠绒毛高度和V/C值。本试验结果表明，与对照组相比，物提取物复合物Ⅰ组和植物提取物复合物Ⅱ组小肠绒毛高度和V/C值均有不同程度提高，且隐窝深度降低，与上述报道一致。这可能由于植物提取物复合物中含有的柠檬酸^[23]和营养成分可以促进肠道上皮细胞的增殖，从而增加小肠绒毛高度，提高V/C值；也可能是由于柠檬酸降低肠道pH，调节肠道菌群结构，给小肠绒毛发育提供了良好环境^[24-25]。这说明饲粮中添加2种植物提取物复合物有助于仔猪小肠维持正常完整的形态结构和功能，提高仔猪的消化吸收，从而促进生长，但柠檬酸如何与2种提取物复合物其他有效成分协同作用，还有待进一步研究。

3.3 2种植物提取物复合物对断奶仔猪小肠组织中细胞因子、sIgA含量的影响

肠黏膜免疫功能由免疫细胞和细胞因子共同介导完成^[26]。sIgA是肠黏膜上主要的免疫球蛋白，是肠道黏膜免疫主要的效应器，它的产生标志着肠黏膜免疫应答的的发生^[27]。IL-2、IL-6和IFN-γ等细胞因子参与肠黏膜免疫应答；其中，IL-2又称T细胞生长因子，主要功能是诱导T淋巴细胞的增殖，介导细胞免疫；IL-6又称B细胞生长因子，能够促进B细胞生长分化和免疫球蛋白A(IgA)合成，在T细胞中诱导IL-2的产生^[28]；IFN-γ是细胞在受到刺激时产生的微量糖蛋白，促进淋巴细胞的增殖分化，诱导IL-2的产生^[29]。有研究表明，大蒜提取物可促进单核细胞的增殖，刺激IL-6、IFN-γ等细胞因子的产生，增强巨噬细胞的吞噬能力^[30-31]。在断奶仔猪饲粮中添加植物精油(牛至、肉桂等)能够提高断奶仔猪非特异性细胞免疫和体液免疫^[32]，柠檬酸能够提高断奶仔猪血清IL-2含量^[33]。课题组前期研究表明，饲粮中添加2种植物提取复合物能提高断奶仔猪血清IL-2、IL-6、IFN-γ、免疫球蛋白M(IgM)、免疫球蛋白G(IgG)、IgA含量^[8]，这可能由于大蒜素或Cimenol环中含有的黄酮类物质和柠檬酸等物质能够促进血液中细胞因子的分泌，从而促进IL-2、IL-6、IFN-γ的产生，提高仔猪的免疫力。本试验结果显示，饲粮中添加2种植物提取物复合物均能提高小肠组织中IL-2、IL-6、IFN-γ和sIgA含量，表明2种植物提取物复合物亦可以提高断奶仔猪肠道免疫功能。

3.4 2种植物提取物复合物对断奶仔猪小肠组织中IGF-Ⅰ含量的影响

研究表明，IGF-Ⅰ的基因表达水平关系到仔猪肠道发育，IGF-Ⅰ含量的提高对仔猪肠道健康有积极的影响^[34-35]。马玉芳等^[36]研究发现，饲粮中添加牛至油能显著提高断奶仔猪小肠组织中IGF-Ⅰ含量；刘超良^[37]研究发现，饲粮中添加大蒜素可以提高断奶仔猪血清IGF-Ⅰ含量，促进仔猪生长；王斐等^[38]研究发现，饲粮中添加姜黄素可提高宫内发育迟缓断奶仔猪回肠黏膜IGF-Ⅰ含量。本研究发现，饲粮中添加2种植物提取物复合物均能显著提高断奶仔猪小肠组织中IGF-Ⅰ含量，这与本文所检测到的小肠组织形态学结构变化吻合，即小肠绒毛高度增加，隐窝深度降低，V/C值增加。上述结果表明，饲粮中添加2种植物提取物复合物可以提高断奶仔猪小肠组织中IGF-Ⅰ含量，改善肠道形态结构，促进肠道健康。

4 结论

饲粮中添加2种植物提取物复合物能改善断奶仔猪肠道形态结构，提高小肠组织中IL-2、IL-6、IFN-γ、sIgA以及IGF-Ⅰ含量，增强仔猪肠道免疫功能，提高仔猪生长性能。

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