《Animal Nutrition》:The protective role of a moderate protein diet in ETEC-infected piglets: Optimization of growth, immunity, and microbial balance
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本研究针对断奶仔猪易发腹泻且ETEC感染高发的产业难题,系统探讨了不同蛋白水平日粮(高蛋白HP-20.5%、中蛋白MP-17.5%、低蛋白LP-14.5%)对ETEC感染仔猪生长性能、免疫应答及肠道微生态的调控作用。结果表明,MP日粮能显著缓解ETEC引起的肠道屏障损伤、凋亡基因表达异常和致病菌增殖,在感染期发挥最佳保护效果;而HP日粮在正常条件下促进生长性能最优。该研究为养殖场根据健康状态精准调控蛋白供给提供了重要理论依据。
在规模化养猪生产中,断奶是仔猪生命中最关键的挑战期之一。突然从母乳转换到固体饲料,加上环境和社会应激,使仔猪的肠道健康和免疫功能面临严峻考验。这个阶段尤其容易受到致病微生物的侵袭,其中产肠毒素大肠杆菌(ETEC)是引起断奶后腹泻的主要元凶,导致仔猪生长迟缓、死亡率升高,给养殖业造成巨大经济损失。
传统观点认为,高蛋白日粮能更好地满足仔猪快速生长的营养需求,但在ETEC感染等应激条件下,过量未消化蛋白进入后肠可能成为"双刃剑"—一方面为病原菌增殖提供底物,另一方面蛋白发酵产生的氨和生物胺会损伤肠道屏障。而过度降低蛋白水平虽能减少腹泻风险,却可能限制必需氨基酸供应,影响黏膜修复。这种蛋白水平的"悖论"使得研究人员迫切需要明确:在不同健康状态下,究竟什么样的蛋白水平最能平衡仔猪的生长需求与健康保障?
为此,四川农业大学动物营养研究所的研究团队在《Animal Nutrition》上发表了创新性研究成果,通过精心设计的2×3因子试验(ETEC感染与否×三种蛋白水平),系统揭示了不同蛋白日粮在ETEC感染不同阶段的作用规律,为精准营养策略提供了重要科学依据。
研究采用多学科技术方法整合分析:192头24日龄断奶仔猪(杜洛克×长白×约克夏)随机分为6组,进行28天饲养试验;通过口服灌胃建立ETEC O149:K91:K88感染模型;系统评估生长性能、腹泻率、血清生化指标(ELISA法检测免疫球蛋白、炎症因子、屏障指标等);肠道形态学分析(H&E染色);实时荧光定量PCR检测炎症与凋亡相关基因表达;实时PCR定量肠道菌群;气相色谱分析短链脂肪酸。
3.1 生长性能和腹泻率(1-6天)
ETEC感染显著增加腹泻率和降低采食量。在感染条件下,MP组表现出最佳的饲料效率(G:F),比HP和LP组分别提高9.26%和11.11%。正常条件下,随着蛋白水平升高,生长性能线性改善。
3.2 血清指标(第6天)
ETEC感染显著提升血清LPS、免疫球蛋白(IgG、IgM、IgA)和促炎细胞因子(IL-1β、IFN-γ、IL-6)水平。交互作用分析显示,在感染条件下,MP组能平衡免疫应答,避免过度炎症反应。
3.3 肠道健康
ETEC感染损害肠道屏障功能,显著提高血清DAO和D-LA水平。MP日粮显著降低回肠黏膜凋亡基因(Bcl-2、Bax)表达,减轻ETEC引起的肠道屏障损伤和细胞凋亡。
3.4 微生物群和代谢物
ETEC感染增加盲肠食糜中大肠杆菌数量。MP日粮在感染条件下显著抑制大肠杆菌增殖,且维持较高的短链脂肪酸水平,而LP日粮导致菌群失调。
3.5 生长性能(7-28天)与血清指标(第28天)
感染后期,高蛋白日粮重新展现生长优势,体重、日增重和饲料效率随蛋白水平升高而线性改善。MP日粮在感染条件下仍保持较低的炎症因子水平。
讨论与结论
本研究揭示了蛋白水平与ETEC感染的时空互作规律:在感染急性期(1-6天),MP日粮(17.5% CP)通过三重保护机制发挥最优效果——平衡免疫稳态(调节IgG/IgM反应)、维护肠道屏障(降低DAO、D-LA和凋亡基因表达)、抑制病原菌增殖(减少大肠杆菌数量);在恢复期(7-28天),HP日粮(20.5% CP)恢复其生长促进优势。这种阶段特异性效应为精准营养提供了新范式:在高感染风险环境下,采用MP日粮可有效缓解疾病损伤;而在健康或恢复期,HP日粮能最大化生长潜力。
该研究的创新性在于突破了传统单一生理阶段的蛋白配置思路,首次系统阐明了蛋白水平在感染不同阶段的动态效应机制,为养殖生产中的精准蛋白供给提供了重要理论依据和实践指导。