腹瀉俗稱“拉肚子”，對仔豬而言，腹瀉可能是致命的，其造成的死亡率占養(yǎng)豬生產(chǎn)總死亡率的50%~70%，每年造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)300億元，嚴(yán)重制約了我國生豬養(yǎng)殖業(yè)優(yōu)質(zhì)高效發(fā)展。
過去，業(yè)界主要關(guān)注細(xì)菌等病原性腹瀉，并依賴抗生素進(jìn)行防治，對仔豬營養(yǎng)性腹瀉關(guān)注較少。在“飼料端禁抗、養(yǎng)殖端減抗、產(chǎn)品端無抗”的大背景下，研究仔豬營養(yǎng)性腹瀉機(jī)理并找到應(yīng)對方法，成為亟待解決的國際性難題。
自2014年起，中國工程院院士、中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所首席研究員印遇龍領(lǐng)銜，由中科院亞熱帶生態(tài)所、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)、湖南師范大學(xué)、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)等科研單位和企業(yè)組成50余人的科研團(tuán)隊(duì)，歷時8年，終于揭示了仔豬營養(yǎng)性腹瀉發(fā)生的分子機(jī)制，并研發(fā)了大量減少營養(yǎng)性腹瀉的關(guān)鍵技術(shù)及系列豬飼料產(chǎn)品，在全國實(shí)現(xiàn)了大范圍產(chǎn)業(yè)化示范和推廣應(yīng)用。
揭示腹瀉分子機(jī)制
營養(yǎng)因素是引發(fā)仔豬腹瀉的重要原因。仔豬營養(yǎng)性腹瀉與仔豬消化機(jī)能不全、腸道菌群不穩(wěn)定、免疫系統(tǒng)發(fā)育不完善等多方面因素有關(guān)。那么，營養(yǎng)性腹瀉具體是如何發(fā)生和進(jìn)行的？
為了回答這一問題，團(tuán)隊(duì)結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，系統(tǒng)分析了“無抗”日糧中不同蛋白質(zhì)水平、碳水化合物組成、電解質(zhì)平衡、微量元素和維生素水平對仔豬腸道健康和腹瀉的影響。
“我們發(fā)現(xiàn)，鐵缺乏、電解質(zhì)失衡、煙酸缺乏、葉酸缺乏和低采食量等，會通過信號通路抑制仔豬小腸發(fā)育，損傷小腸形態(tài)結(jié)構(gòu)，降低消化吸收相關(guān)功能基因表達(dá)，從而誘發(fā)后腸穩(wěn)態(tài)失衡和腹瀉。”印遇龍解釋說。
據(jù)他介紹，團(tuán)隊(duì)通過建立蛋白質(zhì)、鐵和部分維生素缺乏等仔豬營養(yǎng)性腹瀉模型，發(fā)現(xiàn)小腸消化功能障礙或日糧部分營養(yǎng)素過量，導(dǎo)致過量未消化營養(yǎng)素在后腸發(fā)酵引起后腸穩(wěn)態(tài)失衡，是造成仔豬營養(yǎng)性腹瀉的主要原因。
該團(tuán)隊(duì)還通過糞菌移植試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，移植了營養(yǎng)性腹瀉仔豬糞便微生物的仔豬，腹瀉率顯著增加。移植了正常仔豬糞便微生物的營養(yǎng)性腹瀉仔豬，腹瀉情況得到顯著緩解。也就是說，腸道微生物紊亂是導(dǎo)致仔豬營養(yǎng)性腹瀉的重要因素。
他們進(jìn)一步利用高通量測序技術(shù)分析了不同營養(yǎng)性腹瀉模型仔豬結(jié)腸微生物組成變化情況，發(fā)現(xiàn)在門水平和屬水平上，腸道微生物紊亂都會導(dǎo)致仔豬營養(yǎng)性腹瀉。仔豬斷奶應(yīng)激、氧化應(yīng)激和免疫應(yīng)激等，會導(dǎo)致后腸微生態(tài)失衡及其代謝紊亂，從而引起仔豬腹瀉。
印遇龍團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，營養(yǎng)性腹瀉仔豬腸道微生物主要通過損害后腸屏障功能，并誘發(fā)炎癥反應(yīng)，通過信號通路促進(jìn)炎性細(xì)胞浸潤和炎癥因子表達(dá)，進(jìn)而導(dǎo)致仔豬腹瀉。
研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)
目前，仔豬腹瀉仍多采用抗生素進(jìn)行治療，而長期高劑量、多品種的抗生素處理會造成病原菌耐藥、動物免疫機(jī)能下降、體內(nèi)菌群失調(diào)、豬肉殘留和環(huán)境污染等一系列社會問題。
基于篩選得到的關(guān)鍵信號通路，團(tuán)隊(duì)利用腸道類器官體外篩選體系，篩選出氨基酸及其代謝產(chǎn)物、功能性脂肪酸和甜菜堿等能夠改善小腸消化功能的關(guān)鍵營養(yǎng)素。
團(tuán)隊(duì)還研發(fā)了生物發(fā)酵/酶解預(yù)消化飼料原料和高效有機(jī)微量元素添加劑生產(chǎn)制備技術(shù)，提高了飼料消化吸收效率，降低了蛋白質(zhì)、鐵等可誘導(dǎo)仔豬腹瀉的營養(yǎng)素到達(dá)后腸的比例；建立了通過改善仔豬小腸生理功能、提高飼料消化率來遏制營養(yǎng)性腹瀉的關(guān)鍵調(diào)控技術(shù)。
團(tuán)隊(duì)還首次建立了母豬乳汁等豬源細(xì)菌庫，分離了2500多個菌株，為益生菌的篩選建立了資源庫。
“我們針對營養(yǎng)性腹瀉仔豬后腸部分乳酸桿菌豐度降低的情況，研發(fā)了針對性的乳酸桿菌微生態(tài)制劑，顯著減少仔豬營養(yǎng)性腹瀉。此外，我們通過優(yōu)化組合多種豬源益生菌研發(fā)了多功能高效微生態(tài)制劑，可將豬的粗蛋白消化率提高4.5%，減少仔豬營養(yǎng)性腹瀉5%至7%?！庇∮鳊堈f。
針對PXR等信號通路，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了豬pgPXR IPEC-J2細(xì)胞高通量篩選平臺，篩選得到可調(diào)控炎癥反應(yīng)的植物提取物和半胱氨螯合物等功能性添加劑；發(fā)現(xiàn)功能性添加劑及新型微量元素制劑等可通過調(diào)控腸道炎癥反應(yīng)減少仔豬腹瀉。
開發(fā)新型飼料添加劑等產(chǎn)品
“我們開發(fā)了減少仔豬營養(yǎng)性腹瀉的新型飼料添加劑和飼料等關(guān)鍵性產(chǎn)品，在全國實(shí)現(xiàn)大范圍產(chǎn)業(yè)化示范及推廣應(yīng)用?！庇∮鳊堈f。
在新型飼料添加劑等方面，團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新產(chǎn)品功能涵蓋改善小腸消化功能、調(diào)控腸道微生態(tài)平衡、抑制腸道炎癥反應(yīng)等。
在開發(fā)新獸藥產(chǎn)品方面，以該團(tuán)隊(duì)成果篩選的黃芪多糖、靈芝多糖等植物提取物為主要成分，開發(fā)了獸藥新產(chǎn)品芪芝口服液。
在研發(fā)優(yōu)質(zhì)仔豬飼料產(chǎn)品方面，團(tuán)隊(duì)通過優(yōu)化“無抗”條件下仔豬維生素和微量元素等參數(shù)，推動合作單位研發(fā)了“無抗”條件下教槽-保育前期-保育后期“仔豬營養(yǎng)三階段”產(chǎn)品，系統(tǒng)解決了仔豬在各生長階段的營養(yǎng)性腹瀉問題，可使仔豬70日齡體重達(dá)30公斤以上。
近日，中國農(nóng)學(xué)會組織農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所、廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、國家糧食和物資儲備局科學(xué)研究院、浙江大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)的11名專家對上述成果進(jìn)行科技成果評價(jià)。該項(xiàng)目的綜合評分高達(dá)95.34分。