丁酸钠对畜禽胃肠道作用机理研究进展

丁酸钠以其绿色环保 、使用安全 、可部分替代抗 生素等特点引起饲料工业界的广泛关注 , 在食品 、医 药 、化工 、养殖等行业中都显示出较大的研究开发前 景 。在机体内丁酸钠离解为丁酸根 ( C4 H7 O2 - ) 和 钠离子 (Na+ ) , 其主要有效成分是一种短链挥发性 脂肪酸 2丁酸 。据报道 , 它能够抑制肿瘤细胞增殖 , 诱导多种肿瘤细胞分化和凋亡 [ 3 - 5 ] , 促进正常细胞生 长 [ 6 - 7 ] , 并作为一种肠道能源物质 , 可以改善肠道形 态 、维护肠黏膜完整性及调节肠道菌群 , 从而促进肠 道生长发育 , 提高畜禽的生产性能 。但对丁酸钠作用 机理的研究探讨 , 国内至今报道较少 。
[ 2 ] 夏中生 , 钟炜 , 封伟贤 , 等. 中草药 、酸化剂和抗生素对黄羽肉 鸡生长性能和肉质风味的影响 [ J ]. 畜 牧与兽 医 , 2007, 39 ( 10) : 13218.
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面 , 目前的研究报道较少 , 应该针对动物营养生理 、 肠道微生态 、免疫机能等方面 , 做进一步的研究与 探讨 。
参考文献 :
[ 1 ] W egener H C. Antibiotics in animal feed and their role in resistance develop [ J ]. Current Op inion in M icrobiology, 2003, 6: 4392445.
近年来 , 抗生素类生长促进剂在饲料工业中的大 量使用导致诸多问题出现 , 例如病原菌产生耐药性 、 动物免疫机能下降 、体内菌群失调 、畜禽产品中的药 物残留等 [ 1 - 2 ] 。2006年 1月 1日 , 欧盟已经全面禁止 在饲料中添加抗生素 。生产无污染 、无残留 、对人体 健康无损害的绿色畜禽产品日益受到人们的青睐 , 寻 求能替代抗生素的健康型绿色添加剂迫在眉睫 。
3 小结
综上所述 , 丁酸钠对畜禽具有多方面的调节作 用 , 既可有效提高生产性能 , 也可对肠道结构功能及 免疫起到改善功能 , 还可以调节胃肠道菌群的组成 。 但作为添加剂 , 对于其适合的添加剂量还没有明确系 统的报道 , 必须视动物种类 、年龄而定 。究其机理方
畜牧与兽医 2008年 第 40卷 第 9期
小肠的肠绒毛长度 、隐窝深度 、黏膜厚度及绒毛 表 面 积 是 衡 量 小 肠 消 化 吸 收 功 能 的 重 要 指 标。 Jurkow ska等 [ 18 ]认为添加丁酸钠明显增加胃黏膜及肌
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Animal Husbandry & Veterinary M edicine 2008 Vol140 No19
B uddle和 Bolton等 [ 20 ]认为肠道绒毛上皮细胞主 要发挥吸收功能 , 隐窝上皮细胞主要发挥分泌功能 , 肠道净吸收取决于绒毛高度与隐窝深度的比值的高低 (VH /CD ) 。仔猪断奶应激损害其肠道的吸收功能 , VH /CD 值减小 , 从而断奶仔猪腹泻发生率增加 [ 21 ] 。 这说明动物肠道吸收能力与 VH /CD 值密切相关 。王 继凤等 [11 ]报道在断奶仔猪饲粮中添加丁酸钠使 VH / CD 值增加 38% ～81%。也有认为丁酸钠通过促进断 奶仔猪胃肠道的消化吸收 , 进而提高其生产性能 [ 16 ] 。 另外 , 在肉仔鸡日粮中添加丁酸钠也可以明显增加十 二指肠的 VH /CD 值 。 [ 12 ] 212 对胃肠道菌群的调节作用
酸钠使盲肠发酵速度 、总产气量及最大产气率都呈线 性减少 ; 且研究盲肠液发酵 4 h、8 h、24 h发现 , 氨 的含量呈线性增加 。这与 Andoh等 [ 26 ]研究结果类似 。 表明丁酸钠可以加快肠道中氨的合成 , 而氨是胃肠道 微生物合成菌体蛋白时的关键物质 , 这在一定程度上 可以作为丁酸钠促进蛋白质合成的有利证据之一 。
畜牧与兽医 2008年 第 40卷 第 9期
பைடு நூலகம்
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丁酸钠对畜禽胃肠道作用机理研究进展
张卫辉 , 高 峰 3
(南京农业大学动物科技学院 , 江苏 南京 210095)
摘要 : 丁酸钠具有广泛的生物学功能 , 如提高动物采食量 、调节动物体内电解质及胃肠道微生态平衡等 , 并作为一种绿色有效的饲用添加剂 , 被逐步应用于畜禽养殖中 。本文在介绍丁酸钠在畜禽养殖应用的基础上 , 着重综述丁酸钠对畜禽胃肠道的作用 , 并进一步探讨其机理 , 如对胃肠 道形态结构 、微生物区系 、肠道免疫等的调节 , 以期为今后国内饲用丁酸钠的研制开发和应用提供参考 。 关键词 : 丁酸钠 ; 畜禽 ; 胃肠道 ; 作用机理 中图分类号 : S81617 文献标识码 : A 文章编号 : 052925130 (2008) 0920093203
目前国外研究表明在家禽和猪日粮中添加丁酸钠 可以增加胃肠道有益菌数量 , 抑制减少有害菌的数 量 , 维持肠道微生物菌群的稳定 。 Galfi和 Bokori[ 8 ] 在 1990年最早研究丁酸钠对断奶仔猪肠道菌群的影 响 , 结果表明 , 日粮中添加 0117%的丁酸钠降低了 回肠微生物中大肠杆菌的比例 , 增加了有益菌乳酸杆 菌的数量 。Van 等 [ 22 ] 利用微囊包埋的丁酸饲喂感染 沙门氏菌的雏鸡试验也发现可以减少盲肠内定植的沙 门氏菌数量 。Castillo等 [ 23 ]研究也表明日粮中添加丁 酸盐可以增加肠道乳酸杆菌的比例 。 Collier等 [ 24 ] 进 一步报道在早期断奶仔猪日粮中添加 013%的丁酸钠 对肠道微生物区系的影响最大 , 显著增加乳酸杆菌在 肠道中的比率 。同时 , 他比较了添加卑霉素 、丁酸盐 及植物浸出物 3种添加剂对早期断奶仔猪肠道微生物 区系的影响 , 结果发现 , 3种添加剂都可以改变微生 物区系的结构及活性 , 增加微生物的多样性 , 且不会 减少定植于各段肠道细菌的总量 , 这与抗生素可以减 少肠道微生物数量的报道相反 。B iagi等 [ 25 ]发现 , 丁
王继凤等 [ 11 ]通过研究丁酸钠对断奶仔猪黏膜免 疫相关细胞影响时发现丁酸钠不仅对断奶仔猪的空 肠 、回肠杯状细胞有影响 , 而且使上皮内淋巴细胞 、 肥大细胞数量增加 。上皮内淋巴细胞不仅在肠道黏膜 中起重要的免疫屏障作用 , 对上皮细胞的更新 、生长 及分化也有很重要的作用 , 肥大细胞是重要的免疫活 性细胞 , 它们数量的增加表明丁酸钠提高了断奶仔猪 肠道细胞的免疫活性 , 增强了肠道黏膜的屏障功能 。
丁酸钠调节胃肠道菌群的机理很少见报道 , 且说 法不一 。有些学者报道丁酸进入细菌内 , 分解为丁酸 根离子与氢离子 , 随着细胞内氢离子浓度升高 , 一些 对氢离子耐受性大的有益菌 (如乳酸杆菌 ) 存活下 来 , 并大量繁殖 , 而对氢离子耐受性弱的有害菌 (如沙门氏杆菌 、大肠杆菌 ) 大量被杀死 , 从而保证 整个胃肠道更加健康 [ 27 ] 。然而有趣的是一些研究人 员利用其他有机酸 (例如 : 甲酸或乙酸 ) 试验得出 : 有机酸增加了盲肠中沙门氏菌的含量 。分析其原因可 能与酸化剂的种类有关 , 例如不同的有机酸可能会激 活或抑制动物机体中不同的代谢途径 [ 28 - 29 ] 。结果提 示 , 在应用促生长添加剂时不仅仅要考虑其对胃肠道 所定植菌群含量的影响 , 更应考虑酸化剂可能与机体 某种代谢途径有关 , 进一步的证据有待继续研究 。 213 对肠道免疫的影响
膜厚度 , 远侧段空肠及回肠隐窝深度 、绒毛长度及黏 膜厚度 , 但是十二指肠黏膜厚度明显降低 。王继凤 等 [ 8 ]在仔猪日粮中添加 100 mg / kg的丁酸钠发现 , 相 对于对照组 , 添加组仔猪的空肠 、回肠黏膜结构完 整 , 层次清晰 , 肠绒毛绒毛粗壮 、排列整齐 。 Claus 等 [ 19 ]在饲料中添加脂肪包被的丁酸盐研究其对猪小 肠黏膜形态及功能影响 , 结果表明 , 丁酸盐增加了空 肠中段皱壁面积 。
研究表明丁酸钠不仅可以促进肠道的消化 、吸 收 , 而且对肠黏膜上皮 (包括柱状细胞 、杯状细胞 和内分泌细胞 ) 结构完整性的维持与肠黏膜机械屏 障功能的发挥具有重要的作用 。M anzanilla等 [ 16 ]研究 指出饲料中添加丁酸钠可以增加回肠杯状细胞的数 量 。Jurkow ska等 [ 18 ]及 Tsukahara 等 [ 30 ]研究丁酸钠时 都得到类似结论 。杯状细胞分泌的黏蛋白和柱状细胞 分泌的复合糖蛋白是肠道黏膜上皮细胞表面的细胞 衣 , 是潜在致病原的重要物理屏障 , 杯状细胞数量的 增加表明丁酸钠提高了肠道的免疫屏障功能 。
收稿日期 : 2007211230 作者简介 : 张卫辉 (19822 ) , 男 , 硕士研究生 。 3 通讯作者 。
料添加剂品种目录 》, 随之在畜禽养殖的应用也越来 越广泛 。Hu等 [ 12 ] 研究丁酸钠对 AA 肉仔鸡的影响 , 试验选用 336 只肉仔鸡 , 随机分成 4 组 (基础日粮 组 ; 分别添加 500、 1 000 和 2 000 mg / kg的丁酸钠 组 ) , 结果表明 : 0 ～21 日龄 AA 肉仔鸡体增重与丁 酸钠添加量呈线性相关 ; 0～42日龄肉仔鸡饲料转化 率明显提高 , 呈二次曲线变化 ; 同时他还指出丁酸钠 的适宜用量为 500 mg / kg, 少于柠檬酸 , 乙酸 , 丙酸 (400～2 000 m g / kg) 等有机酸的添加量 [ 13 ] 。说明丁 酸钠对肉仔鸡的生长发育 、饲料报酬也有着良好的作 用效果 。
2 丁酸钠对胃肠道的作用及机理探讨
胃肠道是食物消化吸收的主要场所 。幼龄动物的 小肠结构发育不完全 , 功能不完善 , 消化吸收能力 弱 。刚断奶动物 , 由于其母源性抗体的缺失及日粮结 构改变 , 产生的大量应激会使肠道结构和功能发生显 著变化 [ 14 ] , 如绒毛萎缩和隐窝增生 。大量研究表明 , 丁酸钠对维持肠道形态结构的完整性 、改善肠道营养 素的吸收功能及稳定微生物区系等都有积极的影响 。 它是肠上皮细胞一种重要的营养素 , 可以促进水和钠 的吸收 , 促进胃肠道细胞增殖及蛋白质合成 [ 15 ] 。其 他报道也指出丁酸钠可以减少动物肠道菌群对肠黏膜 的不利影响 [ 16 ] , 并具有抗炎症特性 , 如治疗胃肠道 末端的炎症反应 [ 17 ] 。也有报道指出猪饲喂丁酸钠后 胃内丁酸浓度增加 , 但肠道内丁酸浓度没有变化 [ 16 ] 。 这可能是丁酸在到达肠道前已转化为其他物质 (例 如乙酸 ) 并被吸收 , 也可能是丁酸在肠道分解并被 吸收的缘故 。虽然丁酸吸收部位还未定论 , 但其对胃 肠道的作用效果非常明显 。 211 对胃肠道形态结构的影响