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早期营养干预通过肠道微生物群改善仔猪的生长性能和肠道健康
来源：www.frontiersin.org
仔猪的肠道感染是断奶前和断奶后发病的主要原因。研究还没有探索出将断奶前和断奶后的营养策略相结合以维持******肠道健康的方法。因此，目前的研究试图探索通过施用合成乳对3-30日龄仔猪的生长性能和肠道健康进行早期营养干预的效果。
应激是导致仔猪死亡的一个主要原因。全世界每年约有1000万头仔猪因应激而死亡。仔猪在断奶前和断奶后会受到许多应激，如突然与母猪分离、运输和搬运应激、社会等级应激、与其他窝的猪混在一起，以及不同的物理环境（房间、建筑、农场和水供应）。食物的变化也是压力的一个重要来源。在养猪业中，经常为仔猪提供蠕动饲料，以改善仔猪断奶后的生长性能，提高仔猪在断奶前对固体饲料的适应性。由于蠕动饲料和母猪乳汁之间的显著差异，从母猪乳汁逐渐过渡到固体饲料的饮食过程对仔猪来说是一个重要的应激因素，仔猪要承受来自固体饲料的病毒和病原体的风险，从而导致肠道疾病，特别是腹泻。此外，饮食过渡往往导致消化功能紊乱，进而导致生长性能低下。值得注意的是，低出生体重的仔猪在过渡期可能更容易死亡。
肠道微生物群对宿主的健康起着根本性的重要作用。增加有益的肠道微生物群的丰度可以通过减少腹泻和肠道炎症的频率来减少因突然的饮食过渡而引起的应激发生。研究报告称，营养干预可以调节肠道微生物的丰度，并降低胃肠道感染的风险。近年来，对仔猪的早期营养干预进行了广泛探索。一些研究探讨了新生仔猪口服补充剂的效果，包括益生菌和功能性氨基酸，研究结果表明，这些口服补充剂可以增加有益菌的丰度和定植，并改善宿主的肠道健康。例如，饮食中补充1%的混合氨基酸可以改善肠道功能，并减少仔猪的腹泻发生率。此外，酵母糖蛋白的补充增加了仔猪结肠中乳酸杆菌的相对丰度。此外，合成奶可以调节新生仔猪的粘膜免疫学和微生物群的丰度。值得注意的是，合成奶可以减少断奶后仔猪的埃希氏菌的丰度和腹泻频率。因此，生命早期的营养干预在降低仔猪胃肠道感染的风险方面有很大的潜力。此外，它还能促进仔猪的生长性能。Tan等人报道，高饲料效率的猪在其肠道中表现出大量的有益细菌。
此外，合成奶在仔猪中发挥着营养作用。当一窝仔猪相对于生产性母猪乳头的数量较多时，母猪的牛奶产量可能无法满足仔猪的需求。因此，一些仔猪在哺乳期面临严重的饥饿应激，最终导致生长性能差，甚至死亡。因此，应该为仔猪提供额外的营养干预，以提高生长性能。以前的一项研究报告指出，使用合成奶可使断奶仔猪的体重增加18%。此外，合成奶能显著降低断奶前的死亡率（。然而，只有数量有限的研究探讨了营养干预对肠道微生物和生长性能的影响。此外，以前的研究报告在给药时间、仔猪类别、补充剂的类型和补充剂的剂量方面存在很大差异。因此，进一步的研究应探讨断奶前和断奶后的营养策略，以维持仔猪在整个断奶过程中的******生长性能和肠道健康。因此，本研究提出假设：生命早期的营养干预通过调节仔猪肠道微生物群的丰度来改善生长性能和肠道健康。因此，本研究试图通过测定体重、腹泻率、内脏器官的重量、对肠道屏障的影响、结肠中炎症细胞因子的表达水平、微生物代谢物的概况以及结肠微生物群的组成，来探讨早期生活营养干预对仔猪生长性能和肠道健康的影响。
12头母猪被随机分配到对照组（CON）和生命早期营养干预组（ENI）。仔猪从7日龄开始自由采食相同的爬行饲料。ENI组的仔猪从第3天到第30天被提供额外的合成牛奶。结果显示，早期营养干预改善了仔猪的生长性能、肝脏重量、脾脏重量，并降低了断奶后的腹泻率（P < 0.05）。早期生活营养干预显著提高了结肠粘膜中ZO-1、Occludin、Claudin4、GALNT1、B3GNT6和MUC2在mRNA水平上的表达（P < 0.05）。早期生活营养干预降低了血清中碱性磷酸酶（AKP）的活性和血浆中脂多糖（LPS）的含量（P < 0.05）。相对于CON组的仔猪，ENI组的仔猪的胶质细胞数量和结肠隐窝深度都明显高于CON组（P < 0.05）。与CON组相比，ENI组仔猪结肠粘膜中MCP-1、TNF-α、IL-1β和IL-8的相对mRNA表达水平以及TNF-α、IL-6和IL-8的蛋白表达水平均较低（P＜0.05）。ENI组仔猪结肠糜烂和粘膜中乳酸杆菌的相对丰度明显高于CON组仔猪（P < 0.05）。相关分析表明，乳酸菌的丰度与ZO-1、Claudin4和GALNT1的相对mRNA表达水平呈正相关，而与结肠食糜和粘膜中的MCP-1水平呈负相关。综上所述，本研究结果表明，早期营养干预通过调节仔猪肠道微生物群的组成，改善了仔猪的生长性能和结肠屏障，并减少了结肠的炎症。通过补充合成奶进行早期营养干预是改善仔猪健康和减少仔猪死亡数量的可行措施。
图1. 早期生活营养干预对仔猪生长性能和内脏器官的影响。CON，对照组；ENI，早期生活营养干预组。(A) 饲养模式图。(B) 各组仔猪在3、21和30日龄的体重变化。(C) 仔猪断奶前和断奶后的腹泻率。(D) 各组仔猪的肝脏重量。(E) 各组仔猪的脾脏重量。(F) 肝脏与活体的相对重量。(G) 脾脏与活体的相对重量。(H) 各组结肠的长度。(I) 整个肠道的长度。数据表示为平均值±SEM（n = 4）。用独立样本t检验来比较两组之间的数据。P < 0.05.
图2. 早期生活营养干预对仔猪结肠屏障的影响。CON，对照组；ENI，生命早期营养干预组。(A) 血浆中LPS的含量。(B) 血清中AKP的活性。(C) 结肠中ZO-1, Occludin, 和Claudin4的mRNA表达水平。(D) 结肠中GALNT1、B3GNT6和MUC2的mRNA表达水平。数据表示为平均值±SEM（n = 4）。用独立样本t检验来比较两组之间的数据。*P < 0.05.
图3. 早期生活营养干预对结肠形态和小球细胞数量的影响。CON，对照组；ENI，生命早期营养干预组。(A). 结肠组织的HE和PAS染色。(B) 结肠的隐窝深度。(C) 结肠的吞咽细胞的数量。数据以平均值±SEM表示（n = 4）。用独立样本t检验来比较两组之间的数据。*P < 0.05.
来源： https://doi.org/10.3389/fnut.2021.783688
12头母猪被随机分配到对照组（CON）和生命早期营养干预组（ENI）。仔猪从7日龄开始自由采食相同的爬行饲料。ENI组的仔猪从第3天到第30天被提供额外的合成牛奶。结果显示，早期营养干预改善了仔猪的生长性能、肝脏重量、脾脏重量，并降低了断奶后的腹泻率（P < 0.05）。早期生活营养干预显著提高了结肠粘膜中ZO-1、Occludin、Claudin4、GALNT1、B3GNT6和MUC2在mRNA水平上的表达（P < 0.05）。早期生活营养干预降低了血清中碱性磷酸酶（AKP）的活性和血浆中脂多糖（LPS）的含量（P < 0.05）。相对于CON组的仔猪，ENI组的仔猪的胶质细胞数量和结肠隐窝深度都明显高于CON组（P < 0.05）。与CON组相比，ENI组仔猪结肠粘膜中MCP-1、TNF-α、IL-1β和IL-8的相对mRNA表达水平以及TNF-α、IL-6和IL-8的蛋白表达水平均较低（P＜0.05）。ENI组仔猪结肠糜烂和粘膜中乳酸杆菌的相对丰度明显高于CON组仔猪（P < 0.05）。相关分析表明，乳酸菌的丰度与ZO-1、Claudin4和GALNT1的相对mRNA表达水平呈正相关，而与结肠食糜和粘膜中的MCP-1水平呈负相关。综上所述，本研究结果表明，早期营养干预通过调节仔猪肠道微生物群的组成，改善了仔猪的生长性能和结肠屏障，并减少了结肠的炎症。通过补充合成奶进行早期营养干预是改善仔猪健康和减少仔猪死亡数量的可行措施。
图1. 早期生活营养干预对仔猪生长性能和内脏器官的影响。CON，对照组；ENI，早期生活营养干预组。(A) 饲养模式图。(B) 各组仔猪在3、21和30日龄的体重变化。(C) 仔猪断奶前和断奶后的腹泻率。(D) 各组仔猪的肝脏重量。(E) 各组仔猪的脾脏重量。(F) 肝脏与活体的相对重量。(G) 脾脏与活体的相对重量。(H) 各组结肠的长度。(I) 整个肠道的长度。数据表示为平均值±SEM（n = 4）。用独立样本t检验来比较两组之间的数据。P < 0.05.
图2. 早期生活营养干预对仔猪结肠屏障的影响。CON，对照组；ENI，生命早期营养干预组。(A) 血浆中LPS的含量。(B) 血清中AKP的活性。(C) 结肠中ZO-1, Occludin, 和Claudin4的mRNA表达水平。(D) 结肠中GALNT1、B3GNT6和MUC2的mRNA表达水平。数据表示为平均值±SEM（n = 4）。用独立样本t检验来比较两组之间的数据。*P < 0.05.
图3. 早期生活营养干预对结肠形态和小球细胞数量的影响。CON，对照组；ENI，生命早期营养干预组。(A). 结肠组织的HE和PAS染色。(B) 结肠的隐窝深度。(C) 结肠的吞咽细胞的数量。数据以平均值±SEM表示（n = 4）。用独立样本t检验来比较两组之间的数据。*P < 0.05.
来源： https://doi.org/10.3389/fnut.2021.783688
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