第3章猪消化系统疾病

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1、1 第 3 章 消化系统疾病Jill R. Thomson 新生仔猪和肥育后期猪的胃肠道疾病仍然是限制全球养猪业养殖效率和经济收益最重要的因素。 疾病控制措施的有效改进， 如新型疫苗以及抗微生物制剂的研发为疾病控制开辟了新的途径，然而也遇到了其他问题，如抗药性的形成，抗微生物促生长剂在一些国家被禁止或限制使用，公众意识的日益增强以及对食品安全（特别是沙门氏菌病和餐饮垃圾）的期待。继斯堪的纳维亚之后，对沙门氏菌的检测和控制已经成为许多国家的一个重要目标。这就需要新的卫生标准和对疾病的全程控制。 然而人们对集约化养殖日益关心，消费者呼吁更为自然和有利于动物福利的生产方法，主张猪自由放养。为此，许多

2、国家已经开始了立法，如何有效控制肠道感染？对养殖者和兽医工作者提出了新的挑战。有机产品越来越受到人们的欢迎，因此需要新的替代方法来预防肠道疾病。与此同时，人们一直对猪的肠道生理和免疫进行大量研究。这些工作为将来肠道疾病控制的实践和改进提供了基础，我们将在以后的部分进行简要阐述，随后对肠道疾病进行回顾（详见其他章节） 。解剖与组织学特征多年的遗传选择和杂交育种使猪的形态和生长效率发生了巨大的改变。肠道形态没有明显的改变，人们对此很少关注。但有一个例外，那就是抗F18 和 F4（K88）大肠杆菌感染基因型的出现，使猪失去了这些微生物导致疾病所需的受体。猪出生后，在吸氧、肠道营养、激素特别是皮质(甾

3、)醇等因素的刺激下，肠道迅速成熟。新生仔猪肠道功能紊乱、小肠结肠炎的发生与缺氧有关（Cohen等，1991；Powell 等，1999） 。出生后动脉血液中氧的迅速增加是刺激肠道发育的关键因子。仔猪腹泻最初可能是由于分娩过程过长或先天性肺部感染导致的。出生后开食料使小肠迅速发育（Burrin 等，2000） ，这可能是受到了许多因素例如激素和生长因子的刺激（sanglid，2001） 。出生后及时吸吮乳汁对肠道的快速生长，提高仔猪活力以及提供初乳免疫力很重要。胎儿肠细胞具有很强的内吞活性，在出生后 34 周内，这种肠细胞就逐渐被2 没有这种活性的成年猪肠细胞所取代，这个过程发生在小肠后段， 是

4、肠道成熟的一个主要部分。 肠细胞的这种变化影响着刷状缘酶的表达。新生仔猪具有很高的乳糖活性，断奶后逐步降低到最低水平。然而蔗糖酶和麦芽糖酶的活性出生时很低，断奶后增加（ Pluske 等，1997） 。给断奶前仔猪饲喂云豆血球凝集素可加速肠道的成熟（ Pusztai 等，1999；Biernat 等， 2001；R dberg等，2001） 。这种通过食物促进肠道快速成熟的途径在将来减少或预防断奶后腹泻问题中很有价值。断奶会带来一些不良后果，例如骤然断奶，低而不稳定的饲料吸收率，肠上皮细胞的不完整性。 断奶时肠道形态学发生的改变包括绒毛高度变短和隐窝变深（Hampson，1986；Kelly

5、等，1991） 。这些不利结果或是食物依赖性的，或是非食物依赖性的（ McCracken 等，1995） 。绒毛高度在断奶后4 到 7天缩短了 3040%，但是在断奶后 14 天的时候又长回到原长度的94%（Verdonk等，2001a） ，而且，在断奶后第37 天，微绒毛的长度也变短了（Cera 等，1998） 。随意采食量与黏膜构造密切相关（Makkink 等，1994；等，1996b） 。低采食量或断奶后一段时间的饥饿使得整个肠道，特别是空肠附近的绒毛长度缩短。提高饲料中乳制品和熟谷类比例， 减少了抗原性而把上述变化降低到了最低程度。与熟谷类物质相比，生谷类对肠黏膜极为不利，而熟谷类却被

6、认为可以促进断奶后生长（Lawlor 等， 2001） 。断奶时发生的厌食可能会导致仔猪小肠的局部炎症反应（McCracken 等，1999） 。由于营养物质摄入不足，细胞旁路被动重吸收增强，这在断奶后最初4 天尤为明显（ Verdonk等，2001b） 。随着仔猪断奶后采食量的减少，细胞间紧密结的渗透性增加，肠黏膜的完整性遭到破坏，但黏膜细胞的渗透性并不受影响。 断奶时食料的改变所引起的纤毛萎缩和隐窝增生导致肠吸收和消化能力的降低（ Pluske等，1997；Radberg等，2001） ，其他一些重要因素包括劣质饲料、 细菌代谢物引起的炎症、轮状病毒、食料中引起超敏反应的抗原性物质（Ken

7、worthy 1976；Hampson和 Kidder，1986；kelly，1990） 。这些生理变化导致了肠道菌群数量和平衡的改变，使得肠道致病菌增殖， 引起严重的断奶后肠道疾病，例如大肠杆菌病。Pluske（2001）论述了断奶仔猪小肠功能和形态学的变化。已证明运输应激可以降低肠道的pH，使其渗透性增加。在运输结束时，渗3 透性达到峰值，休息23 小时后开始下降（ van der Meulen 等，2001） 。由于渗透性增加，细菌及/或内毒素很可能从肠道迁移进入全身血液循环（Zucker 和Kruger，1998；Berg，1999） 。这似乎可以解释运输之后疾病增多的现象（Beren

8、ds等，1996） 。生理与营养肠黏膜通过两种渠道获得营养：食物（刷状缘膜）和血流（基底膜）。肠组织生长和功能发挥有其独特的营养需求。年轻生长猪的胃肠组织将近50%的氨基酸和 3050%赖氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸和85%的苏氨酸是通过日粮直接获得的（Burrin 等，2001） 。而所需的大量必须氨基酸和葡萄糖是通过动脉血供应的，而不是通过日粮获得的。氨基酸有多种用途，例如形成分泌性粘液素（Stoll 等，1998） ，合成其他氨基酸（ Stoll 等，1999） ，合成谷胱甘肽（ Reeds等，1997） ，合成核酸（Perez和 Reeds ，1998） 。新生仔猪的营养供应主要来源于初乳和

9、常乳，初乳和常乳中同时也含有大量的生物活性肽，他们在调节肠组织的生长和分化中发挥重要功能。乳蛋白关键基因的定向表达在将来很有潜力（Kelly 和 Coutts，1997） 。饲喂低蛋白日粮，肠道对赖氨酸的需求相对较高并且被优先满足，这就限制了瘦肉组织生长对赖氨酸的利用性（Ebner 等， 1994） 。与微生物抗原（致病性和非致病性）接触刺激了急性促炎反应（MacRae，1993；Johnson ，1997） ，导致了日粮氨基酸的损失和机体蛋白沉积减少（例如，缓慢的生长率）。在饲料中添加抗生素促生长剂抑制了这个过程从而提高了生长速率。日粮中的碳水化合物由蔗糖、低聚糖、淀粉和非淀粉多聚糖组成。随

10、猪年龄和日粮的不同， 降解碳水化合物的酶活性也改变。吃奶仔猪具有有效的乳糖前盲肠消化，而断奶后是蔗糖和淀粉。 在小肠内未被消化的碳水化合物在许多厌氧菌的作用下在大肠内被发酵，这些主要是非淀粉性多聚糖。增加日粮中的可发酵糖和麦麸可分别使胃肠道重量增加8%和 7%，可发酵糖主要使结肠增重，而麦麸还可使胃部增重。（Rijnen 等，2001） 。日粮中的大多数淀粉极易被消化，超过98%的淀粉是在小肠中被消化的（Glitso 等，1998；Bach Knudson和 Canibe，2000） ，谷物如大麦、小麦、燕麦和黑麦中的非淀粉性多聚糖（纤维）虽然有一部分是在小肠内被消化的，但绝大部分是在大肠内被

11、消化的。食物往往需要2040 小时通过大肠，这就使得细菌4 有足够的时间降解食物。大肠中最常分离到的细菌有：链球菌、乳酸菌、梭菌、真菌、类菌体和消化链球菌（Moore 等，1987） 。碳水化合物和纤维在大肠内发酵产生短链脂肪酸、醋酸盐、丙酸盐和丁酸盐，以及H2、CO2和 CH4等气体。提高大肠中的纤维量可使微生物菌群活性增强（Bach Knudson等，1991；Jenson和 Jorgensen ， 1994） ， 产生较多的短链脂肪酸和气体 （Giusi-Peter等，1989； Jenson 和 Jorgensen ，1994） ，短链脂肪酸迅速被大肠吸收，为生长猪供应超过24%的维持

12、能量需求（ Yen 等，1991） ，并且可为成年猪提供的更多。肠道总的对纤维素的消化能力受许多复杂因素的影响，例如纤维素的来源，在日粮中的含量、可溶性、木化程度，动物的年龄和体重，滞留时间，微生物组成（Bach Knudson 和Jorgensen ，2001） 。由于具有较大的肠容积和较长的滞留时间，成年猪比生长猪具有较强的纤维素降解能力。就非淀粉性多糖（NSP）残留物而言，对日粮改变的适应需要 35 周的时间（ Longland 等，1993） 。以去壳大麦为主的饲料富含 -葡聚糖，多酶复合物可明显增加断奶仔猪回肠对这种饲料的消化能力（Yin 等，2001） 。由于回肠的消化能力增强，同

13、时也使得后面肠道的发酵减少。同样地，在以小麦为主的饲料中添加酶类物质，对生长猪产生有益的影响（ Hazzledine和 Patridge，1996） 。人们日益关注在所谓的非特异性大肠炎中日粮因素的作用，特别是纤维素和饲喂方法（Strachan等，2002；Thomson 等，2004） 。尽管人们对这种与食物有关的大肠炎的发病机理知之甚少，但这种情况被认为可以导致其他形式大肠炎的发生。免疫学在出生后最初的2448 小时里，猪的肠道具有通过胞饮作用吸收包括免疫球蛋白在内的生物大分子的能力，通过初乳为新生仔猪提供被动免疫（Westrom等，1984） 。尽管该过程在产前就开始了，但主要的吸收性功

14、能是在产后发生的（Sangild 等，1999） 。这是一个特殊的成熟过程，在时间上使得仔猪一出生就对免疫球蛋白具有最大的吸收能力。 早产仔猪对蛋白的吸收能力不及正常出生的仔猪（Sangild等，1997） 。因此，胎儿成熟是决定能否成功从初乳中吸收免疫球蛋白的一个重要因素。小猪肠道免疫系统发育还不很成熟， 它的缓慢发育可能会导致对疾病易感性的增加（ Stokes 等，2001） 。肠淋巴组织包括肠系膜淋巴结、派尔氏结和散布于5 黏膜固有层和上皮细胞间的淋巴细胞。在空肠大约有 1126 个独立的派尔氏结，每个派尔氏结含有多个由T 细胞隔离开来的淋巴滤泡 （B 细胞） ， 含有 IgM、 IgG

15、、IgA 的浆细胞分布在上皮下穹隆区（subepithelial lymphoid dome）的滤泡之间（Brown 和 Bourne，1976） 。穹隆区有高效表达MHC抗原的树突状细胞。微皱褶细胞（ M 细胞）被认为吸收肠腔内出现在淋巴上皮细胞上的抗原（Gebert等，1994） 。成年猪的肠道黏膜固有层密布淋巴细胞，在隐窝内以浆细胞和B 细胞为主，而 T 细胞主要在绒毛里， CD8+细胞位于黏膜下， CD4+的分布与固有层毛细血管丛相关（Vega-Lopez 等， 1993） ） 。 大部分上皮细胞内淋巴细胞表达CD2，但是成年猪很高比例的细胞还表达CD8（Stokes等，2001） 。

16、在功能上，肠道免疫系统具有多种复杂的功能： 防止和控制有害的肠道感染，然而却耐受来自日粮中的抗原和肠道菌群中的无害抗原。表层的上皮细胞如果没遭到破坏的话，还是一道有效的屏障。IgA 抗体具有重要的防御作用，日粮中大量的蛋白质是经过黏膜而被吸收的（Wilson 等，1989；Telemo等，1991） 。所谓的食物蛋白 “ 肠道耐受 ” 已经在猪体内得到了解释， 通过对日粮蛋白的免疫应答的调控来防止炎症反应和与外源蛋白吸收有关的组织损伤的发生（Baily 等， 1993） 。肠道免疫系统不同组分之间的相互作用很复杂，炎症和细胞凋亡的原理以及免疫应答下调的机理是当前研究的重点。在外来抗原的刺激下， 猪肠道免疫系统开始发育完善，淋巴组织的完全成熟需要 79 周的时间，如果象许多现代化养猪国家那样，在 34 周龄的时候进行早期断奶，淋巴组织的完全成熟就要被推迟（VegaLopez 等，1995） 。这就使仔猪易于感染引起断奶后腹泻的肠毒素型大肠杆菌或其他病原。谷氨酸在肠道免疫功能中的作用逐渐受到重视， 谷氨酸是小肠上皮细胞的一种重要氮源，在维持黏膜细胞的完整性和肠道