猪抗病营养研究进展

猪抗病营养研究进展陈代文毛湘冰余冰何军吴德张克英郑萍虞洁(四川农业大学动物营养研究所，教育部动物抗病营养重点实验室,成都611130)摘要：抗病营养是研究营养与健康关系的交叉领域，以揭示动物健康的营养调控规律与机制，建立营养抗病原理和技术，提高动物对应激和疾病的抵抗力。

抗病营养研究内容包括营养与免疫、营养与肠道健康、营养与抗病基因、营养与应激、营养与疾病、营养与抗营养因子6个方面。

本文在构建抗病营养理论体系和研究内容基础上，综述了四川农业大学近几年在猪抗病营养方面的研究进展。

结果显示，适宜的营养素、营养源和营养水平及其组合可以明显增强猪的抗病力，提高健康水平。

关键词：营养；抗病；猪中图分类号：S828 文献标识码：A 文章编号：猪的健康水平是影响养猪生产水平和效益的重要因素，在规模化养殖条件下猪健康的重要性尤为突出。

近几年来，我国养猪业一直面临疫病的威胁和困扰，不但使其生产潜力不能充分发挥，而且因防病治病大量使用药物导致猪肉安全质量得不到保障，严重影响养猪业的可持续发展。

解决猪健康问题必须依靠综合措施，在继续加强和规范猪病防治的疫苗和药物管理的同时，寻求新思路、研究和应用新理论、新技术、新产品十分重要和必要。

抗病营养理念和技术则属此范畴。

现代医学和生物学研究表明，营养是决定健康的关键因素。

四川农业大学于2005年提出“抗病营养”（disease-resistant nutrition）的概念，这是一个研究动物营养与健康之间关系的新兴交叉领域。

通过研究，揭示动物健康的营养调控规律与机制，建立营养抗病原理和技术，进而提高动物对应激和疾病抵抗力，确保动物健康，减少疾病，降低用药，取消药物饲料添加剂，最终实现畜产品的安全高效生产。

1 抗病营养概念与研究内容营养物质是一切生命活动的物质基础，既影响动物生产潜力和效率，也决定了动物健康状况。

关于营养与健康的关系研究已有很长的历史。

早期的研究至少可追溯到19世纪中叶，研究内容集中在营养缺乏和过量中毒的危害方面，逐步认识营养与健康的表观关系。

从20世纪中后期开始，随着免疫学的发展，动物营养学开始探索营养与免疫的关系，并逐步拓展到应激—免疫—营养的互作方面。

但直至今天，尽管有不少文章和著作发表[尤其是Adams[1]在2001年提出了动物营养与免疫系统、胃肠道、非感染性疾病之间的关系，并认为全方位营养对畜禽养殖的重要性]，但该领域的研究很不系统和深入。

从广度上看，营养不仅可以通过调节免疫功能而影响健康，而且可以通过调节动物抗病基因的表达、调控肠道微生态环境、影响特异性疾病的发生发展过程、干预霉菌毒素和自由基对健康的危害等多种途径影响动物健康，但其定性定量作用规律尚未建立；从深度上看，营养可调节动物内分泌、生长相关因子、免疫相关因子的表达和肠道微生物菌群结构及代谢产物而影响动物健康，但其分子机制及其信号转导途径尚不清楚。

同时，由于营养素在动物体内代谢具有交互作用，这不仅增加了研究的难度，也影响营养素在动物机体中抗病效应的发挥。

因此，营养与健康问题仍然是一个科学难题，传统的营养与免疫的研究不能涵盖全部范畴。

研究并揭示营养对动物健康的影响规律及其机制是动物科学的重大理论课题。

开展这一难题和课题的研究不仅有助于深入认识生命的本质，而且可为动物健康养殖和高效安全生产提供理论基础。

四川农业大学在深入分析和总结相关学科发展并结合自身多年研究与实践的基础上，于2005年提出“抗病营养”的概念，用此术语来统领营养与健康关系研究领域，同时也显示营养对健康的特殊作用和营养学朝着保健和抗病方向分支发展的必然性和必要性。

目前，营养抗病的理念逐渐得到广大学者和行业的认可，抗病营养理论和技术体系的雏形已经凸显。

抗病营养学是动物营养学与免疫学、生理学、病理学、分子和细胞生物学的交叉领域，其目的是要回答动物吃什么、吃多少和怎么吃才能确保动物最大抗病力。

抗病营养主要研究内容及目标见图1，具体内容包括以下几个方面:1）营养与免疫。

本方向重点研究营养对免疫系统发育和免疫功能发挥的影响，建立提高动物一般免疫力的营养原理和技术。

2）营养与肠道健康。

本方向重点研究营养对肠道发育、功能和微生态环境的影响，建立确保肠道健康的营养原理和技术。

3）营养与抗病基因。

本方向重点研究营养与抗病基因表达的互作规律，探索抗病的表观遗传规律，建立抗病遗传的营养调控原理和技术。

4）营养与应激。

本方向重点研究各类应激对营养代谢和需要的影响，建立抗应激营养原理和技术。

5）营养与疾病。

本方向重点研究营养对疾病发生发展过程的影响及其机制，建立提高特异疾病抵抗力的营养原理和技术。

6）营养与抗营养因子。

本方向重点研究抗营养因子(重点是霉菌毒素)对免疫应答和营养代谢的影响，建立缓解其危害的营养原理和技术。

图1 抗病营养研究内容及目标Fig.1 The content and aim of disease-resistant nutrition开展并完成上述研究，需要营养学家、生化学家、生理学家、免疫学家、病理学家等多学科专家的共同参与，需要将传统营养学和医学手段与现代分子生物学技术、基因工程技术以及组学技术等先进技术与方法相结合，需要长期坚持和稳定投入，方能取得进展和突破。

其中，最难的难点当属科学合理的研究模型的建立，包括建模方法、评价标识、模型可靠性、稳定性和适用性等。

2 猪抗病营养研究进展四川农业大学近几年在猪抗病营养方面开展了系统研究，涉及内容包括：营养与猪的免疫调控；营养与肠道微生态环境及健康的关系；猪抗病力差异的分子机制及抗病基因表达的营养调控；氧化应激及抗氧化营养；营养与病原微生物关系；霉菌毒素及其防霉抗霉营养措施。

主要进展介绍如下。

2.1 抗病营养研究模型成功构建抗病营养研究模型是开展深入研究的基础。

本团队探索了猪活体和细胞层面的免疫应激模型、氧化应激模型、病原微生物诱导的疾病模型、霉菌毒素攻击模型，构建了适合一定条件的研究模型[2-11]。

但由于每种模型均涉及由神经和内分泌系统参与的复杂的生理病理反应，要选择最佳应激源、确定适宜引入方式和剂量、筛选敏感监测标识、明确应激持续时间都十分困难，有待深入研究。

2.2 营养与非特异性免疫本团队就蛋白质、氨基酸、维生素、矿物元素等养分和植物提取物、微生态制剂、益生素等非营养性物质与仔猪和母猪一般免疫力（非特异性免疫力）的关系进行了较系统的研究，以淋巴细胞数量、T细胞亚群组成、免疫球蛋白浓度、细胞因子浓度和基因表达量等为评价标识，提出了正常状况下保证猪最佳免疫力的养分需要量。

以仔猪为对象，研究了饲粮蛋白质水平和氧化锌添加量对体液免疫、细胞免疫及肠道黏膜免疫的影响，弄清了锌与蛋白质水平互作影响免疫功能的作用机制，确定了仔猪饲粮适宜的氧化锌与蛋白质水平[12-13]。

以生长猪为对象，探讨了部分氨基酸和维生素对机体免疫力的影响及机制。

研究发现，饲粮中添加色氨酸和苏氨酸促进免疫球蛋白的合成与分泌，提高猪的生长性能[9]。

以妊娠母猪、哺乳母猪和断奶仔猪为对象，研究了营养水平、硒源和硒水平对母猪繁殖性能和仔猪生长性能及免疫功能的调节效应，确定了母猪和仔猪获得最佳免疫保护效应的硒源和硒水平及母猪获得最佳繁殖性能的营养水平[14-16]。

妊娠鼠模型研究发现，适度提高维生素A、维生素E和色氨酸的供给量可改善体液免疫功能，提高Th2型细胞因子的表达，改善Th1/Th2免疫平衡，从而给胚胎发育提供免疫保护，提高胚胎存活率[17-19]。

此外，本团队的研究还发现，在母猪和仔猪饲粮中添加寡糖、植物提取物和微生态制剂等也可提高母猪繁殖性能和仔猪免疫力[14,20-21]。

通过研究，初步构建了营养调控非特异性免疫力的途径和机制，见图2。

图2 营养调控猪非特异性免疫力的途径与机制Fig.2 The way and mechanism of nutrients regulating non-specific immunity in swine2.3 营养与肠道健康有学者应用猪全基因组表达谱芯片技术研究了饲粮及断奶应激对仔猪小肠发育的分子机制，从一定程度上揭示了哺乳仔猪肠道发育过程的分子基础，以及不同蛋白质源饲粮对断奶仔猪肠道发育影响的分子差异[22]。

同时发现，初生后3日龄和断奶（21日龄）后3 d是仔猪肠道发育的关键转折点，蛋白质源不同影响肠道发育[22-23]（图3）。

图3 仔猪肠道发育全基因表达谱及营养调控关键时间节点与营养要点Fig.3 The whole-profile gene expression in the gut of piglets,and the key timepoint of nutrients that were regulated by nutrition 宫内发育迟缓（IUGR）显著影响仔猪肠道发育和健康，肠道形态结构、肠细胞代谢能力、抗氧化能力、线粒体功能等均存在明显缺陷，改变营养模式可能缓解IUGR的缺陷；与肠外营养比，采用全肠营养更有利于肠道健康，降低坏死性肠炎（NEC）发生率；初生仔猪饲喂初乳较配方乳更能促进仔猪消化道发育，增强消化酶的活性，阻止微生物黏附，降低NEC发生率[24]。

营养源不同对仔猪肠道健康的影响也不同[25-28]。

用21日龄断奶仔猪进行的系列研究发现，蛋白质、淀粉和脂肪来源不同，仔猪生产性能、肠道形态结构、消化酶活性、大肠菌群结构、微生物代谢产物均存在显著差异。

酪蛋白优于大豆蛋白，玉米蛋白最差，添加氨基酸平衡氨基酸模式后不能完全消除这种差异；豌豆淀粉优于玉米或小麦淀粉，木薯淀粉最差；椰子油优于玉米油或鱼油，棕榈油最差。

同时发现，就肠道健康而言，纯合饲粮不如自然配合饲粮。

营养源差异的机制与宿主内分泌、微生物结构和代谢产物有关，营养源、宿主、微生物相互作用决定了肠道健康（图4）。

图4 营养源对猪肠道健康的影响及其机制Fig.4 The effect and mechanism of nutrient sources on gut health of swine 合理使用低聚糖、活菌制剂、酸化剂、酶制剂、丁酸钠、高剂量铜均可改善肠道微生态平衡，保障肠道健康，而长期或大量使用抗生素可破坏肠道微生态平衡[20-21,29-32]。

饲料形态（颗粒或粉料）或状态（固体或液体）影响仔猪肠道健康[33]。

在机制方面，初步探索了营养因素对肠道形态结构、分泌功能、免疫功能和微生物菌群的影响，构建了肠道保健营养原理[13,20-22,29-31,34-35]（图5）。

图5 动物肠道保健营养原理Fig.5 The nutritional mechanism of health protection in animal gut2.4 营养与抗病基因对藏猪、梅山猪和杜长大（DL Y）猪的比较研究发现，Toll样受体（TLR）、β-防御素（pBD）、维甲酸诱导基因（RIG-1）、线粒体抗病毒信号蛋白（MAVS）等抗病基因的表达量具有显著的品种差异和组织特异性[36-39]。