口服精胺激發血漿皮質醇促進哺乳仔豬腸道發育的機理

■程志斌 白華毅 蘇子峰 廖國周，4 畢保良 趙 平 潘洪彬 黃麗梅 汪 霞 樊月圓

（1.云南農業大學，云南昆明 650201；2.云南省動物營養與飼料科學重點實驗室,云南昆明 650201；3.大理學院農學與生物科學學院，云南大理 671003；4.云南省畜產品加工工程技術研究中心，云南昆明 650201）

我們前期的試驗（程志斌等，2014；姜自琴等，2014）及他人（Sabater-Molina等，2009；何余湧等，2012；趙宏濤等，2015）的多個試驗證明，口服精胺具有促進幼齡仔豬腸道發育及生產性能的作用。然而，精胺促進仔豬腸道發育的機制尚不明確，這影響了精胺在養豬實際生產中的應用推廣。大量試驗研究與綜述顯示：幼齡仔豬腸道的發育及腸黏膜二糖酶的比活力受到激素和多種生物活性分子的調控（Henning，1981；Arsenault等，1984；Chapple等，1989；Morisset，1992；Xu等，2000；趙宏濤等，2015）。就激素而言，血漿皮質醇顯著影響幼齡動物腸道發育及腸黏膜二糖酶活性（Henning，1981；Morisset，1992；趙宏濤等，2015）。過去的試驗數據證明：血漿皮質醇濃度與幼齡動物小腸黏膜麥芽糖酶和蔗糖酶比活力呈顯著正相關（Arsenault等，1984；Chapple等，1989）；幼齡仔豬肌肉注射皮質醇，可以顯著提高小腸黏膜麥芽糖和蔗糖酶比活力（Martin等，1982；Chapple等，1989）；相反，幼齡仔豬肌肉注射皮質醇激素抑制劑（例如：metyrapone，甲雙吡丙酮）可以明顯抑制小腸發育期的黏膜麥芽糖和蔗糖酶比活力，進而抑制腸道組織發育（Wu等，2000）。這些試驗提示，口服外源精胺是否具有激發血漿皮質醇發揮促進哺乳仔豬腸道發育的作用機理，有待試驗驗證。

1 材料與方法

1.1 試驗動物與分組

試驗選取6頭“長白×大白”妊娠母豬所產的6窩哺乳仔豬進行試驗。仔豬出生后6 h，每頭母豬窩仔數統一為10頭。0日齡定義為第一頭仔豬出生日，仔豬0～10日齡維持正常的哺乳。哺乳第11日齡的早晨07∶00～07∶30，每窩選取4頭共24頭體重最相近、健康狀況良好的仔豬[初始體重(3.58±0.05)kg]進行試驗。

試驗處理組設計見表1，具體如下：試驗采用隨機區組設計，以窩別為區組，同窩的每頭仔豬為試驗重復和單元，將同窩選取的4頭試驗仔豬隨機分配到4個處理組中的一個。4個處理組分別為：處理組1，口服生理鹽水和注射生理鹽水；處理組2，口服0.4 mmol/(kg BW·d)精胺和注射生理鹽水；處理組3，口服生理鹽水和肌肉注射5 mg/(kg BW·d)甲雙吡丙酮；處理組4，注射5 mg/(kg BW·d)甲雙吡丙酮和口服0.4 mmol/(kg BW·d)精胺。根據我們前期試驗結果（程志斌等，2014；姜自琴等，2014），試驗選取口服0.4 mmol/（kg BW·d）精胺。

表1 試驗設計

1.2 精胺與甲雙吡丙酮

精胺為Sigma公司產品，口服精胺溶液由0.9%生理鹽水配制成濃度50 μmol/ml。甲雙吡丙酮用生理鹽水配制成濃度10 mg/ml。

1.3 飼糧組成

母豬的哺乳日糧按NRC（1998）營養推薦量配制玉米-豆粕型粉料，日糧組成和營養水平見表2。

表2 試驗基礎日糧配方及營養水平

1.4 飼養管理

哺乳母豬采用單欄飼喂管理，欄圈面積1.5×2.1 m2，乳頭式飲水器自由飲水，哺乳日糧不限飼，飼喂時間為每日08∶00和17∶00。產仔舍的溫度控制在(22±2)℃，仔豬保溫箱通過加熱燈維持溫度(32±2)℃，產仔舍保持24 h光照。專門飼養員管理母豬采食情況，母豬采食后，剩余在料槽和拋灑在地面的飼料立即清掃干凈，以防止仔豬采食。同時，哺乳全期所有仔豬不提供補料。在3 d的試驗期中，試驗仔豬和母豬健康狀況良好。

1.5 試驗過程與取樣

參考Wu等（2000）的試驗報道，按照表1試驗設計，本試驗建立仔豬血漿皮質醇抑制模型的試驗過程具體如下：在11～13 d的早晨07∶00，所有試驗仔豬按照處理組不同，分別注射生理鹽水或甲雙吡丙酮，口服生理鹽水或精胺溶液，每天一次，持續3 d。血漿皮質醇抑制劑（甲雙吡丙酮）的注射劑量是5 mg/(kg BW·d)。

13 d早晨07∶00，24頭試驗仔豬試驗操作結束后2 h，所有試驗仔豬頸靜脈放血致死，采集血樣分析血漿皮質醇濃度。

所有處理組空腸從小腸中點約50%處采樣，取空腸20 cm黏膜，用于分析麥芽糖酶和乳糖酶比活力。同時，采集2 cm空腸，用10%甲醛溶液固定，用于分析絨毛高度和隱窩深度。

1.6 檢測方法

所有分析檢測在云南省動物營養與飼料重點實驗室完成。血漿皮質醇使用放免法測定。二糖酶比活力測定參考我們前期報道的方法（姜自琴等，2014）。腸道絨毛高度和隱窩深度的測定參考李旋亮等（2014）和郭小云等（2015）的方法。

1.7 統計分析

試驗數據用單因素方差分析和Student-Newman-Keuls多重比較，統計顯著性用P＜0.05表示。統計軟件使用SPSS 11.0。

2 結果與分析

2.1 血漿皮質醇濃度（見圖1）

處理組1～4哺乳仔豬血漿皮質醇濃度分別為20.5、25.8、5.1、12.1 μg/l。注射甲雙吡丙酮的處理組3和處理組4仔豬血漿皮質醇濃度低于處理組1（P＜0.05）；處理組2口服精胺仔豬血漿皮質醇濃度高于處理組1（P＜0.05）；處理組4血漿皮質醇濃度高于處理組3（P＜0.05）。

2.2 空腸黏膜二糖酶比活力（見圖2和圖3）

處理組1～4哺乳仔豬空腸黏膜麥芽糖酶比活力分別為118.5、195.3、88.3、144.2 U/g（腸黏膜蛋白）。處理組2仔豬空腸黏膜麥芽糖酶比活力顯著高于處理組1、處理組4和處理組3（P＜0.05）；處理組1和處理組4麥芽糖酶比活力差異不顯著（P＞0.05），但顯著高于處理組3（P＜0.05）。

圖1 肌肉注射甲雙吡丙酮和口服精胺對哺乳仔豬血漿皮質醇濃度的影響

圖2 肌肉注射甲雙吡丙酮和口服精胺對哺乳仔豬空腸麥芽糖酶比活力的影響

圖3 肌肉注射甲雙吡丙酮和口服精胺對哺乳仔豬空腸乳糖酶比活力的影響

處理組1～4哺乳仔豬空腸黏膜乳糖酶比活力分別為143.7、95.8、153.2、115.2 U/g（腸黏膜蛋白）。處理組1和處理組3仔豬空腸黏膜乳糖酶比活力差異不顯著（P＞0.05），顯著高于處理組2和處理組4（P＜0.05），處理組2和處理組4之間差異不顯著（P＞0.05）。

2.3 空腸絨毛高度和隱窩深度（見圖4和圖5）

圖4 肌肉注射甲雙吡丙酮和口服精胺對哺乳仔豬空腸絨毛高度的影響

圖5 肌肉注射甲雙吡丙酮和口服精胺對哺乳仔豬空腸隱窩深度的影響

處理組1～4哺乳仔豬空腸絨毛高度分別為780.5、624.2、761.7、647.5 μm。處理組1和處理組3絨毛高度差異不顯著（P＞0.05），顯著高于處理組2和處理組4（P＜0.05），處理組2和處理組4絨毛高度差異不顯著（P＞0.05）。

處理組1～4哺乳仔豬空腸隱窩深度分別為148.3、174.3、140.8、167.5 μm。處理組2和處理組4隱窩深度差異不顯著（P＞0.05），但顯著大于處理組1和處理組3（P＜0.05），處理組1和處理組3隱窩深度差異不顯著（P＞0.05）。

3 討論

精胺存在于所有真核細胞和原核細胞中，在哺乳動物細胞的增殖、增生和分化等生物過程中有重要的生理作用，尤其是對幼齡哺乳動物的小腸黏膜上皮細胞等快速增殖和分化的組織細胞（Sabater-Molina等，2009；程志斌等，2014；姜自琴等，2014）。近年來，已有大量試驗證明（Sabater-Molina等，2009；何余湧等，2012；程志斌等，2014；姜自琴等，2014；趙宏濤等，2015）：口服精胺具有促進幼齡仔豬腸道發育的作用，在養豬生產實際中有應用的潛能。由于精胺促進幼齡仔豬腸道發育的機制尚不明確，本試驗設計皮質醇抑制模型，初步探索精胺促進哺乳仔豬腸道發育和成熟的機理。

3.1 皮質醇抑制模型的建立

圖1血漿皮質醇濃度結果顯示：注射甲雙吡丙酮的處理組3和處理組4仔豬血漿皮質醇濃度顯著低于處理組1（P＜0.05），本試驗模型與Wu等（2000）結果一致。說明本試驗成功的建立了皮質醇抑制模型，此模型適合用于本次試驗研究口服精胺促進哺乳仔豬腸道發育的機制。

處理組2仔豬血漿皮質醇濃度顯著高于處理組1（P＜0.05），說明口服外源精胺激發了仔豬血漿皮質醇分泌，這一結果與趙宏濤等（2015）在日糧添加精胺促進哺乳仔豬血漿皮質醇濃度提高的結果一致。此外，Kaouass等（1994）用大鼠試驗也發現，口服精胺提高了哺乳大鼠的血漿皮質醇濃度。以上結果提示，精胺可能通過激發皮質醇間接促進哺乳仔豬小腸的發育。

進一步分析顯示（見圖1）：同時注射甲雙吡丙酮和口服精胺的仔豬（處理組4）血漿皮質醇濃度，比處理組3未口服精胺且注射甲雙吡丙酮的仔豬血漿皮質醇濃度高（P＜0.05），但仍然低于處理組1（P＜0.05）。這一結果證明，在抑制皮質醇模型下，口服精胺雖然顯著提高了仔豬血漿皮質醇濃度，但血漿皮質醇濃度不能恢復到正常哺乳仔豬的水平。

綜合以上皮質醇抑制模型的試驗數據證明，口服外源精胺有激發哺乳仔豬合成和分泌皮質醇的作用。在此模型基礎上，我們進一步分析標志小腸發育的黏膜二糖酶活性和腸道形態。

3.2 口服精胺激發皮質醇對哺乳仔豬腸道黏膜二糖酶的影響

小腸黏膜二糖酶比活力是幼齡仔豬腸道發育的重要指標之一，可以作為腸道發育的標識（Henning，1981；Chapple等，1989；Xu等，2000；Mateo等，2014；喬家運等，2014；汪珊如等，2015）。血漿皮質醇對仔豬腸道發育的影響體現在小腸黏膜麥芽糖酶和蔗糖酶活性的調控作用（Arsenault等，1984；Morisset，1992；Xu等，2000；趙宏濤等，2015）。一般而言，隨著哺乳仔豬日齡增加，血漿皮質醇濃度升高，并顯著提高小腸黏膜麥芽糖活性，降低小腸黏膜乳糖酶活性（Chapple等，1989；Xu等，2000；姜自琴等，2014；趙宏濤等，2015）。

圖2顯示：處理組3注射皮質醇抑制劑甲雙吡丙酮的仔豬空腸黏膜麥芽糖酶比活力顯著低于處理組1（P＜0.05），說明血漿皮質醇的濃度降低抑制了哺乳仔豬空腸黏膜麥芽糖酶活性的增加，這與Chapple等（1989）和Wu等（2000）的結果一致。由此可見，血液皮質醇的正常生理濃度對幼齡哺乳動物小腸的正常發育至關重要（Arsenault等，1984；Chapple等，1989；Xu等，2000；Wu等，2000）。另一方面也證明：本試驗建立的皮質醇抑制模型適合用來研究精胺激發皮質醇間接促進腸道發育的作用機理。

處理組4仔豬同時口服精胺和注射甲雙吡丙酮，空腸黏膜麥芽糖酶比活力顯著高于處理組3（P＜0.05），與處理組1相比差異不顯著。這一結果說明，在抑制血漿皮質醇模型下，口服精胺使皮質醇抑制仔豬的空腸黏膜麥芽糖酶比活力恢復到正常哺乳仔豬水平。這證明精胺作用空腸上皮細胞，提高麥芽糖酶比活力的直接作用機制。然而，處理組4空腸黏膜麥芽糖酶比活力與處理組3相比雖然顯著提高，但仍然未達到處理組2口服精胺仔豬的空腸黏膜麥芽糖酶比活力水平。同樣口服精胺，處理組4與處理組2相比，空腸黏膜麥芽糖酶比活力的降低顯然是因為在血漿皮質醇抑制條件下，較低的血漿皮質醇濃度使口服精胺不能完全逆轉低水平血漿皮質醇導致的麥芽糖酶比活力降低。由此可見，從以上黏膜麥芽糖酶比活力數據指標說明，精胺對小腸發育和成熟的促進效果是通過激發血漿皮質醇實現的。

此外，圖3顯示：在抑制血漿皮質醇條件下，處理組1（正常皮質醇濃度）和處理組3（抑制皮質醇濃度）空腸乳糖酶比活力差異不顯著。這一結果說明，血漿皮質醇對乳糖酶無調控作用。這與Martin等（1982）用大鼠試驗、Chapple等（1989）用仔豬試驗，發現血漿皮質醇濃度不影響乳糖酶比活力的結論一致。Henning（1981）和Morisset（1992）綜述顯示：無論是豬還是大鼠，黏膜乳糖酶酶蛋白合成和乳糖酶比活力表達的調控機制與麥芽糖酶不同，血漿皮質醇只能影響麥芽糖酶比活力，對黏膜乳糖酶比活力沒有顯著影響。

3.3 口服精胺激發皮質醇對哺乳仔豬腸絨毛高度和隱窩深度的影響

在抑制血漿皮質醇條件下，處理組1和處理組3空腸絨毛高度差異不顯著，說明血漿皮質醇對腸形態學無顯著影響（圖4）。無論是否注射甲雙吡丙酮，兩組口服精胺的仔豬（處理組2和處理組4）空腸絨毛高度與處理組1未口服精胺的仔豬相比均顯著降低（P＜0.05），這充分說明口服精胺的直接作用是降低了空腸絨毛高度。圖5腸隱窩深度的測定結果也顯示了相似結果，無論是否注射甲雙吡丙酮，兩組口服精胺的仔豬（處理組2和處理組4）空腸隱窩深度與處理組1未口服精胺的仔豬相比，均顯著提高（P＜0.05）。因此，綜合以上結果：空腸形態學絨毛高度和隱窩深度的試驗結果均說明，口服精胺雖激發皮質醇分泌，但無通過皮質醇分泌影響腸道形態學的作用效果。

腸絨毛高度和隱窩深度這兩個形態學指標是反映小腸上皮細胞發育與功能狀況的重要標志（Hampson，1986；Morisset，1992；Xu等，2000；程志斌等，2014；李旋亮等，2014；喬家運等，2014）。絨毛高度降低說明腸上皮細胞更新和衰亡的平衡打破，可能的原因包括兩個方面：其一，腸上皮細胞在外因作用下更新的速度降低，這體現在隱窩深度降低或者不變，隱窩干細胞的分裂和分化速度降低。典型的例子是禁食或者采食量降低引起的腸絨毛高度降低（Morisset，1992；Xu等，2000；程志斌等，2014）；其二，上皮細胞在外因誘導下加快了凋亡速度，隱窩深度提高，隱窩干細胞加速分裂和分化，以彌補腸絨毛上皮細胞的損失，盡量恢復絨毛高度，使動物盡快適應腸道逆境。典型的例子包括各類抗營養因子致使的仔豬絨毛高度降低和隱窩深度提高（Hampson，1986；喬家運等，2014；郭小云等，2015）。顯然，本次試驗口服精胺引起的腸絨毛高度降低和隱窩深度提高，屬于第二種情況，說明幼齡哺乳仔豬口服精胺使腸絨毛成熟的形態學變化從斷奶階段提前至哺乳階段，提前發育成熟的腸道有利于仔豬應付斷奶后的綜合應激。這一結果符合仔豬實際養殖生產的需求，尤其是早期斷奶技術在生產中的應用。此外，這一結果也提示：口服的精胺沒有通過皮質醇分泌影響腸道形態學，更有可能是精胺直接作用于腸黏膜上皮細胞的效應。當然，這一推測有待于進一步的試驗驗證。

4 結論

本試驗通過皮質醇抑制模型證明，口服外源精胺可以通過血漿皮質醇促進幼齡仔豬腸道發育，其主要機制體現在小腸麥芽糖酶活性的提高。

（參考文獻18篇，刊略，需者可函索）