藻类β-葡聚糖（β-Glucan）补充对健康断奶仔猪生产性能及肠道免疫系统的影响

《Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition》：Effects of Algae β-Glucan Supplementation on the Performance and Intestinal Immune System of Healthy Weaned Piglets

　　

尽管植物和酵母来源的β-葡聚糖在断奶仔猪中的研究已较为广泛，但关于藻类β-葡聚糖的研究却相对匮乏。因此，本研究旨在探讨饲喂藻类β-葡聚糖对断奶仔猪的影响。研究人员将66头21日龄雄性杂交断奶仔猪随机分为3个试验组，分别饲喂基础饲粮（对照组）或在基础饲粮中添加100 g/t（A100组）或200 g/t（A200组）藻类β-葡聚糖，试验期为35天。结果显示，各组间在35天后的生产性能参数、养分全肠道表观消化率（Apparent Total Tract Digestibility, ATTD）、肠道形态指标、肠道功能与完整性相关基因的肠黏膜mRNA水平，以及近端空肠不同免疫细胞数量均无显著差异。在中段空肠，A200组在35天后固有层（Lamina Propria）淋巴细胞数量显著高于其他两组（p < 0.05）。十二指肠、近端空肠和中段空肠的黏膜纤维化、绒毛萎缩及绒毛上皮损伤评分在各组间无显著差异。A200组结肠食糜中乙酸比例显著升高，而戊酸比例显著降低（p < 0.05）。尽管A200组普雷沃氏菌属（Prevotella spp.）丰度显著低于其他组（p < 0.05），但双歧杆菌属（Bifidobacterium spp.）、梭菌属-瘦菌群（Clostridium-leptum-group）、普拉梭菌（Faecalibacterium prausnitzii）和乳酸杆菌属（Lactobacillus spp.）的丰度在35天后各组间无显著差异。综上所述，对健康状况良好的断奶仔猪而言，饲喂藻类β-葡聚糖对肠道相关参数、特定细菌群丰度及结肠食糜细菌发酵模式仅产生轻微影响，但对生长性能无显著效果。

该研究发表于《Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition》，旨在探讨藻类β-葡聚糖（来源于裸藻Euglena gracilis的副淀粉，Paramylon）对断奶仔猪生产性能、养分消化率、肠道形态、肠道完整性、肠道免疫系统及肠道微生物群落的影响。

研究背景方面，商业养殖体系中仔猪通常在21至28日龄断奶，此时肠道包括肠道免疫系统尚未发育完全。断奶涉及从液态母乳向固体饲料转变、与母畜分离以及环境和社会变化等多重应激，导致采食量下降、肠道完整性与功能受损，表现为肠道炎症、绒毛萎缩、隐窝增生及上皮刷状缘活性降低，进而引发腹泻、细菌易位及消化吸收能力下降。由于欧盟已禁止在畜禽饲料中使用抗生素生长促进剂，开发替代策略以缓解断奶相关应激成为当务之急。营养干预是可行选择之一，而β-葡聚糖作为病原相关分子模式，可被肠道细胞表面的Toll样受体（Toll-like Receptors, TLR）识别，具有免疫调节活性，并作为发酵底物发挥益生元效应。然而，藻类来源的β-葡聚糖研究相对匮乏。

目前存在的主要问题在于：不同来源的β-葡聚糖因结构、分子量、溶解度和可发酵性差异，生物学效应可能存在显著不同；藻类β-葡聚糖（主要为线性β-1,3-糖苷键连接的副淀粉）与植物、酵母来源的β-葡聚糖在结构和理化性质上存在差异，其对健康断奶仔猪的作用尚不明确。

研究人员开展了一项为期35天的饲养试验，选用66头21日龄、平均体重6.68 ± 0.99 kg的雄性杂交断奶仔猪（[DE × DL] × Pietrain），随机分为对照组（n=8栏）、A100组（100 g/t藻类β-葡聚糖，n=7栏）和A200组（200 g/t藻类β-葡聚糖，n=7栏），每栏3头。试验采用2阶段饲粮体系（第1阶段：第1-16天；第2阶段：第17-35天），猪只自由采食和饮水。

研究人员运用了以下主要关键技术方法：采用TiO₂作为不可消化标记物测定全肠道表观消化率（ATTD）；通过组织切片Giemsa染色结合光镜观察进行肠道形态测量（绒毛长度、隐窝深度）及组织病理学评分；利用Trizol试剂提取总RNA并采用定量PCR（qPCR）分析肠道黏膜炎症、屏障功能及营养转运相关基因的mRNA表达水平；采用气相色谱-氢火焰离子化检测器（GC-FID）测定结肠食糜短链脂肪酸（Short-Chain Fatty Acids, SCFAs）浓度；运用qPCR对结肠食糜中特定细菌群（双歧杆菌属、梭菌属-瘦菌群、普拉梭菌、乳酸杆菌属、普雷沃氏菌属）进行定量分析，并计算益生元指数和微生物平衡指数；统计分析采用双因素方差分析（Two-way ANOVA）及Kruskal-Wallis检验。

研究结果部分，各小节标题及主要结论如下：

**生长性能与养分全肠道表观消化率**：35天试验期末，各组间末重、日增重、采食量及饲料转化率均无显著差异。第7天时，A100组粗灰分（Crude Ash, CA）的ATTD显著高于对照组（p < 0.05），但第35天时所有粗养分ATTD在各组间均无差异。

**小肠肠道形态**：第7天时，A100组近端空肠绒毛长度显著高于对照组和A200组（p < 0.05），且绒毛长度与隐窝深度比值显著高于A200组；但第35天时，十二指肠、近端空肠和中段空肠的肠道形态指标在各组间均无差异。

**空肠和结肠黏膜中炎症、肠道屏障及营养转运相关基因的表达**：第7天和第35天，空肠黏膜中炎症相关基因（CCL2、ICAM1、IL8、TNFA）和营养转运相关基因（GLUT2、GLUT5、SGLT1、PEPT1）的mRNA水平在各组间无显著差异。第35时空肠和结肠黏膜紧密连接（Tight Junction, TJ）蛋白基因（CLDN3、OCLN、ZO1）表达无组间差异；第7天时A100组空肠和结肠OCLN mRNA水平显著低于对照组（p < 0.05）。第35天时，结肠黏膜ICAM1 mRNA水平在A100和A200组显著高于对照组（p < 0.05）。

**小肠肠道相关免疫细胞计数**：第7天和第35天，近端空肠各型免疫细胞数量无组间差异。第7天，A200组中段空肠杯状细胞数量有增加趋势，固有层嗜酸性粒细胞数量有降低趋势（p < 0.1）。第35天，A200组中段空肠固有层淋巴细胞数量显著高于其他两组（p < 0.001）；A100和A200组杯状细胞数量有增加趋势，而上皮内淋巴细胞（Intraepithelial Lymphocytes, IEL）数量有降低趋势（p < 0.1）。

**黏膜纤维化、绒毛萎缩及绒毛上皮损伤评分**：第7天各肠段评分无组间差异。第35天，A100组近端空肠绒毛萎缩评分有降低趋势（p < 0.1），其余评分均无显著差异。

**结肠食糜短链脂肪酸浓度**：第7天各SCFA指标无组间差异。第35天，A200组乙酸比例显著高于其他两组，戊酸比例和浓度显著低于其他两组（p < 0.05）。

**结肠食糜特定细菌群丰度**：第7天，A200组F. prausnitzii丰度显著低于对照组（p < 0.05），乳酸杆菌属和梭菌属-瘦菌群丰度有降低趋势（p < 0.1）。第35天，A200组普雷沃氏菌属丰度显著低于其他两组（p < 0.05），其余细菌群及益生元指数、微生物平衡指数均无显著差异。

在讨论部分，研究人员指出藻类β-葡聚糖补充未显著影响健康断奶仔猪生长性能，仅轻微影响肠道形态、肠道完整性和肠道功能。这一结论得到多项观察支持：试验期末各组小肠肠道形态测量参数、空肠黏膜营养转运蛋白表达以及粗养分ATTD均无差异。关于β-葡聚糖来源对生长性能和养分消化率的矛盾结果，可能归因于不同β-葡聚糖在化学结构、分子量及由此导致的理化性质（如溶解度、黏度、结合能力、膨胀性和可发酵性）方面的显著差异。裸藻副淀粉（线性β-1,3-糖苷键）与海带素Laminarin（β-1,3-葡聚糖带β-1,6侧链）的结构差异可能解释本研究观察到的藻类β-葡聚糖效果缺乏。

肠道完整性评估中，尽管第7天A100组OCLN表达降低，但试验结束时所有紧密连接蛋白基因表达均未受影响，表明藻类β-葡聚糖未改变健康猪只肠道完整性。研究人员同时指出，在病理条件下（如沙门氏菌感染或大肠杆菌挑战），β-葡聚糖可能表现出更有益的效果，如增加紧密连接蛋白表达、改善肠道结构、提高杯状细胞数量等。

关于肠道相关免疫系统，研究结果显示藻类β-葡聚糖补充未在肠上皮细胞或肠道免疫细胞中诱导炎症反应。虽然A200组中段空肠固有层淋巴细胞数量增加，但IEL数量仅有降低趋势，且促炎基因表达模式不一致，使得这些发现的确切意义尚不明确。

微生物群落分析表明，藻类β-葡聚糖补充未改变双歧杆菌属和乳酸杆菌属等有益菌的丰度，虽然第7天F. prausnitzii丰度暂时性降低，但该效应在第35天消失，提示这可能反映了断奶后肠道微生物群的不稳定性而非持续的有害作用。乙酸比例升高和戊酸比例降低的轻微SCFA变化，可能与藻类β-葡聚糖较低的微生物可降解性有关——副淀粉的线性β-1,3-结构易于形成高度有序的结晶结构，相比支链或可溶性更强的β-葡聚糖更难被肠道微生物酶解。

研究结论部分翻译如下：本研究表明，对健康状况良好的断奶仔猪而言，藻类β-葡聚糖补充对生长性能无影响，仅轻微影响肠道形态、肠道完整性、肠道相关免疫功能、消化率及肠道微生物群落结构。在当前研究中藻类β-葡聚糖对健康猪只肠道影响轻微的原因可能在于：其黏膜免疫系统处于稳定状态、激活程度最低，且上皮屏障完整。在这种稳态条件下，既不需要额外的免疫调节刺激，也不存在β-葡聚糖可纠正的明显微生物定植失调。相反，在患病或病原挑战的仔猪中，免疫系统被激活、上皮完整性可能受损、微生物平衡常被扰乱。在这些应激条件下，β-葡聚糖能更有效地发挥其免疫调节特性，例如增强先天防御机制、支持屏障功能或调节微生物定植模式。因此，未来研究应探究藻类β-葡聚糖补充在病原挑战断奶仔猪中是否能产生有益效果。