历时8年破解仔猪“拉肚子”难题

本文转自：中国科学报

研究人员在饲喂幼龄仔猪。受访团队供图

■本报记者 王昊昊

腹泻俗称“拉肚子”，对仔猪而言，腹泻可能是致命的，其造成的死亡率占养猪生产总死亡率的50%~70%，每年造成的经济损失高达300亿元，严重制约了我国生猪养殖业优质高效发展。

过去，业界主要关注细菌等病原性腹泻，并依赖抗生素进行防治，对仔猪营养性腹泻关注较少。在“饲料端禁抗、养殖端减抗、产品端无抗”的大背景下，研究仔猪营养性腹泻机理并找到应对方法，成为亟待解决的国际性难题。

自2014年起，中国工程院院士、中国科学院亚热带农业生态研究所首席研究员印遇龙领衔，由中科院亚热带生态所、湖南农业大学、湖南师范大学、华南农业大学等科研单位和企业组成50余人的科研团队，历时8年，终于揭示了仔猪营养性腹泻发生的分子机制，并研发了大量减少营养性腹泻的关键技术及系列猪饲料产品，在全国实现了大范围产业化示范和推广应用。

揭示腹泻分子机制

营养因素是引发仔猪腹泻的重要原因。仔猪营养性腹泻与仔猪消化机能不全、肠道菌群不稳定、免疫系统发育不完善等多方面因素有关。那么，营养性腹泻具体是如何发生和进行的？

为了回答这一问题，团队结合实际生产情况，系统分析了“无抗”日粮中不同蛋白质水平、碳水化合物组成、电解质平衡、微量元素和维生素水平对仔猪肠道健康和腹泻的影响。

“我们发现，铁缺乏、电解质失衡、烟酸缺乏、叶酸缺乏和低采食量等，会通过信号通路抑制仔猪小肠发育，损伤小肠形态结构，降低消化吸收相关功能基因表达，从而诱发后肠稳态失衡和腹泻。”印遇龙解释说。

据他介绍，团队通过建立蛋白质、铁和部分维生素缺乏等仔猪营养性腹泻模型，发现小肠消化功能障碍或日粮部分营养素过量，导致过量未消化营养素在后肠发酵引起后肠稳态失衡，是造成仔猪营养性腹泻的主要原因。

该团队还通过粪菌移植试验发现，移植了营养性腹泻仔猪粪便微生物的仔猪，腹泻率显著增加。移植了正常仔猪粪便微生物的营养性腹泻仔猪，腹泻情况得到显著缓解。也就是说，肠道微生物紊乱是导致仔猪营养性腹泻的重要因素。

他们进一步利用高通量测序技术分析了不同营养性腹泻模型仔猪结肠微生物组成变化情况，发现在门水平和属水平上，肠道微生物紊乱都会导致仔猪营养性腹泻。仔猪断奶应激、氧化应激和免疫应激等，会导致后肠微生态失衡及其代谢紊乱，从而引起仔猪腹泻。

印遇龙团队发现，营养性腹泻仔猪肠道微生物主要通过损害后肠屏障功能，并诱发炎症反应，通过信号通路促进炎性细胞浸润和炎症因子表达，进而导致仔猪腹泻。

研发关键技术

目前，仔猪腹泻仍多采用抗生素进行治疗，而长期高剂量、多品种的抗生素处理会造成病原菌耐药、动物免疫机能下降、体内菌群失调、猪肉残留和环境污染等一系列社会问题。

基于筛选得到的关键信号通路，团队利用肠道类器官体外筛选体系，筛选出氨基酸及其代谢产物、功能性脂肪酸和甜菜碱等能够改善小肠消化功能的关键营养素。

团队还研发了生物发酵/酶解预消化饲料原料和高效有机微量元素添加剂生产制备技术，提高了饲料消化吸收效率，降低了蛋白质、铁等可诱导仔猪腹泻的营养素到达后肠的比例；建立了通过改善仔猪小肠生理功能、提高饲料消化率来遏制营养性腹泻的关键调控技术。

团队还首次建立了母猪乳汁等猪源细菌库，分离了2500多个菌株，为益生菌的筛选建立了资源库。

“我们针对营养性腹泻仔猪后肠部分乳酸杆菌丰度降低的情况，研发了针对性的乳酸杆菌微生态制剂，显著减少仔猪营养性腹泻。此外，我们通过优化组合多种猪源益生菌研发了多功能高效微生态制剂，可将猪的粗蛋白消化率提高4.5%，减少仔猪营养性腹泻5%至7%。”印遇龙说。

针对PXR等信号通路，团队构建了猪pgPXR IPEC-J2细胞高通量筛选平台，筛选得到可调控炎症反应的植物提取物和半胱氨螯合物等功能性添加剂；发现功能性添加剂及新型微量元素制剂等可通过调控肠道炎症反应减少仔猪腹泻。

开发新型饲料添加剂等产品

“我们开发了减少仔猪营养性腹泻的新型饲料添加剂和饲料等关键性产品，在全国实现大范围产业化示范及推广应用。”印遇龙说。

在新型饲料添加剂等方面，团队研发的新产品功能涵盖改善小肠消化功能、调控肠道微生态平衡、抑制肠道炎症反应等。

在开发新兽药产品方面，以该团队成果筛选的黄芪多糖、灵芝多糖等植物提取物为主要成分，开发了兽药新产品芪芝口服液。

在研发优质仔猪饲料产品方面，团队通过优化“无抗”条件下仔猪维生素和微量元素等参数，推动合作单位研发了“无抗”条件下教槽-保育前期-保育后期“仔猪营养三阶段”产品，系统解决了仔猪在各生长阶段的营养性腹泻问题，可使仔猪70日龄体重达30公斤以上。

近日，中国农学会组织农业农村部、中国农业大学、中国农业科学院饲料研究所、广东省农业科学院、国家粮食和物资储备局科学研究院、浙江大学等科研机构的11名专家对上述成果进行科技成果评价。该项目的综合评分高达95.34分。