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王继凤1 , 陈耀星1 , 王子旭1 , 董淑红1 , 赖洲文2
(1. 中国农业大学动物医学院, 北京 100094 ; 2. 新奥农牧发展有限公司, 福建厦门 361006)
摘要: 将12 头断奶仔猪分为3 个处理组(丁酸钠组:基础日粮+ 1 g/ kg 丁酸钠,抗生素组:基础日粮+ 抗生素,复合组:基础日粮+ 抗生素+ 1 g/ kg 丁酸钠) ,饲喂4 周后,采用组织学和扫描电镜技术,对仔猪小肠黏膜上皮和杯状细胞的显微和超微结构进行了观察研究。结果显示,各试验组的空肠和回肠黏膜结构完整,层次清晰,肠绒毛排列整齐,柱状细胞结构清晰,丁酸钠组和复合组肠绒毛粗壮,而抗生素组肠绒毛顶端偶见肠上皮脱落,肠绒毛相对较细;各试验组回肠的杯状细胞数量为空肠的1. 3~2. 2 倍,且以复合组的杯状细胞数最多,丁酸钠组次之,抗生素组最少;各试验组空肠和回肠肠上皮表面微绒毛结构清晰,排列整齐,复合组的细胞衣最厚且均匀,丁酸钠组次之,抗生素组较薄。表明,丁酸钠能促进杯状细胞增殖,改善小肠黏膜上皮细胞的形态结构,进而促进仔猪的消化吸收,提高其生产性能,其在这些方面的作用均优于抗生素。
关键词: 断奶仔猪; 小肠黏膜; 杯状细胞; 丁酸钠
 
为了促进动物生长,提高饲料利用率,降低死亡率,改善繁殖性能,人们常在饲料中添加低剂量(亚治疗量) 的抗生素。但是,随着研究的深入和对食品卫生安全的重视,人类开始关注饲料中使用抗生素所产生的诸多问题:如病原菌的耐药性、药物的残留问题,等等。因此,目前国内外都严格限制抗生素在饲料中的使用,进而开始研究和开发抗生素替代产品,其中有机酸制剂有望成为一种良好的替代品。意大利学者Piva 等用每吨添加0. 8 kg 丁酸钠的日粮饲喂断奶仔猪2 周,发现丁酸钠能提高日增重达20 % ( P < 0. 05) , 提高日采食量达16 % ( P <0. 05) 。这些饲料中添加的丁酸钠首先必须经胃肠黏膜吸收,才能发挥其生理效应。但是,丁酸钠对胃肠道黏膜结构与功能影响的相关研究尚未见报道。本研究旨在探讨丁酸钠对断奶仔猪小肠黏膜结构的影响,以阐明丁酸钠促进动物生长的作用机理,为合理使用丁酸钠提供重要的理论指导。
 
1、材料与方法
 
1. 1 试验仔猪与试验日粮
选取北京华都种猪场体重一致的28 日龄健康断奶仔猪108 头,采用随机区组法设计,试验期为4周。分3 个处理组:丁酸钠组(基础日粮+ 1 g/ kg 丁酸钠) 、抗生素组(基础日粮+ 抗生素) 、复合组(基
础日粮+ 抗生素+ 1 g/ kg 丁酸钠) 。3 个处理组的基础日粮相同,参照NRC(1998) 10~20 kg 体重仔猪的营养需要设计日粮配方。
 
1. 2 饲养管理
密闭猪舍漏缝地板,网上平养,圈舍通风良好;自由采食及饮水。环境、温度控制及免疫程序均按北京华都种猪场常规饲养管理方法进行。
 
1. 3 取材
将试验仔猪放血处死,剖开腹腔,迅速采取空肠和回肠各6~10 cm ,用新配置的生理盐水洗干净,每段肠病料再分为3 份,分别浸入Bouin’s 液和850mL/ L 酒精(做石蜡切片) 或25 mL/ L 戊二醛磷酸
缓冲液(0. 1 mol/ L , p H 7. 4 ,做电镜切片) 中,固定48 h 。
 
1. 4 染色与数据处理
制作石蜡切片,厚度为6μm。HE 染色显示肠黏膜结构,PAS 染色显示杯状细胞。光镜下观察肠黏膜上皮细胞的形态结构变化,并统计肠黏膜每100 个柱状细胞中杯状细胞的数量及其变化。扫描电镜观测肠绒毛形状的变化。所有数据采用Modi2tec 软件处理。
 
2、结果
 
2. 1 肠黏膜上皮的光镜观察
光学显微镜观察,每一空肠和回肠横断面上带有6~7 个皱襞,每个皱襞有20~30 根肠绒毛。整体来看,所有试验组仔猪的小肠黏膜结构完整,层次分明,肠黏膜表面的纹状缘结构清晰,细胞衣较厚。肠绒毛排列整齐。肠黏膜上皮细胞形状规则,排列紧密,染色鲜明。柱状细胞呈高柱状,胞浆丰富,胞核椭圆形,位于细胞基部。杯状细胞呈淡粉色,高脚杯状,散在于柱状细胞之间。固有层细胞着色好,核质对比鲜明(见图1) 。比较各试验组仔猪空肠和回肠黏膜上皮的结构特征,主要不同点在于丁酸钠组和复合组仔猪的肠绒毛比单纯的抗生素组粗壮,细胞衣更厚(见图1) ,而抗生素组空肠和回肠的肠绒毛顶端偶见脱落现象。

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2. 2 肠黏膜的电镜观察
从扫描电镜可以观察到各试验组的空肠绒毛上皮结构完整,柱状细胞排列整齐,边缘清晰。黏膜上皮的微绒毛纹状缘排列紧密,大小一致,并与细胞顶端垂直。比较各试验组的肠绒毛形状,以丁酸钠组和复合组的肠绒毛较抗生素组粗壮(见图2) 。

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2. 3 肠黏膜杯状细胞的数量分布
杯状细胞散在分布于柱状细胞之间,一般靠近肠腺部位分布集中。杯状细胞排列紧密,靠近绒毛顶端的杯状细胞呈散在分布。PAS 染色显示杯状细胞紫红色,呈高脚杯状(见图1 之D~F) 。杯状细胞的数量从空肠到回肠有增多的趋势,回肠为空肠的1. 3~2. 2 倍。而在同一肠段,不论是空肠,还是回肠,饲料中添加丁酸钠的试验组的杯状细胞数量明显高于未添加丁酸钠的抗生素组(见图3) 。丁酸钠组仔猪肠黏膜每100 个柱状细胞中含杯状细胞数为6. 7 ±2. 4 个(空肠) 或9. 2 ±4. 1 个(回肠) ,明显高于不加丁酸钠的抗生素组:3. 9 ±2. 3 个(空肠) 或6. 5 ±2. 6 个(回肠) 。尤其是饲料中同时添加丁酸钠和抗生素的复合组的杯状细胞数量最多,为8. 3 ±3. 0 个(空肠) 和10. 5 ±2. 7 个(回肠) 。

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3、讨论
 
3. 1 小肠黏膜上皮是执行消化吸收功能的最主要细胞。一方面,肠上皮细胞的纹状缘含有许多酶,参与营养物质的消化;另一方面,食物在肠上皮细胞的肠腔面或肠腔内被消化分解,营养成分被主动吸收或简单扩散,经肠上皮细胞的肠腔面进入细胞内,除一小部分供给该细胞自身使用外,大部分从细胞基侧面以主动转运或扩散的方式释放,进入固有层的毛细血管。因此,黏膜上皮细胞结构的完整性是执行其消化吸收功能的基本保证 。本试验结果表明,饲料添加丁酸钠后仔猪空肠和回肠的黏膜上皮完整,肠绒毛更为粗壮;黏膜吸收细胞呈高柱状,排列整齐,游离面有明显的纹状缘;杯状细胞呈高脚杯状,散在于柱状细胞之间,细胞数量比抗生素组增多1. 4~1. 7 倍。表明丁酸钠具有维持小肠黏膜上皮细胞结构完整性,进而促进断奶仔猪小肠消化吸收的作用,并优于抗生素。
 
3. 2 肠道的屏障功能主要由肠黏膜屏障来实现,后者包括机械屏障、生物屏障、化学屏障、免疫学屏障和肠黏膜固有层分子筛等部分。其中,肠黏膜机械屏障由肠黏膜上皮细胞、上皮细胞侧面的细胞连接、上皮基膜和上皮表面的细胞衣组成,它们构成了机体免疫系统的第一道防线。因此,肠黏膜上皮结构的完整性与肠黏膜机械屏障功能,乃至机体的免疫功能有密切关系。本试验结果表明,断奶仔猪饲喂1 g/ kg 丁酸钠能促进小肠杯状细胞的增殖,维持肠道黏膜上皮细胞的正常形态,维护肠黏膜的正常的机械屏障作用,同时在这些方面丁酸钠的作用均优于抗生素。
 
3. 3 前人的研究也表明,丁酸钠具有以下功能:维护胃肠道内有益微生物菌丛;作为肠黏膜上皮细胞首选的能源底物,促进胃肠道细胞的增殖和成熟 ;诱导结肠癌细胞凋亡和抑制人卵巢癌KK细胞和子宫内膜癌HHUA 细胞生长。
 
3. 4 本试验和前人的研究结果证实,丁酸钠不仅能促进小肠杯状细胞的增殖,改善小肠黏膜上皮细胞的形态结构,维持小肠黏膜结构的完整性,维护小肠黏膜发挥正常的屏障作用;还能提高肠黏膜免疫水平,进而促进仔猪的消化吸收,提高其生产性能,并且在这些方面丁酸钠的作用均优于抗生素。