胎兒宮內(nèi)發(fā)育遲緩對(duì)動(dòng)物腸道功能的影響及其營(yíng)養(yǎng)調(diào)控策略

白光一 鄒田德 諶 俊 游金明

(江西農(nóng)業(yè)大學(xué)，江西省動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西省優(yōu)質(zhì)安全畜禽生產(chǎn)產(chǎn)教融合重點(diǎn)創(chuàng)新中心，南昌 330045)

胎兒宮內(nèi)發(fā)育遲緩(IUGR)是指哺乳動(dòng)物的胎兒出生體重較輕，組織器官的重量、形態(tài)和功能均受到不同程度影響的現(xiàn)象[1]，通常以新生兒體重低于平均體重的2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差作為IUGR的判定標(biāo)準(zhǔn)[2]。胎兒階段是器官發(fā)育成熟及個(gè)體形成的關(guān)鍵時(shí)期，而器官發(fā)育受限增加了新生兒患慢性代謝疾病的風(fēng)險(xiǎn)。IUGR是妊娠期常見(jiàn)的并發(fā)癥之一，主要發(fā)生在多胎生哺乳動(dòng)物中，對(duì)新生動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育、組織形成和腸道健康等都有負(fù)面影響。遺傳因素、環(huán)境因素、母體營(yíng)養(yǎng)不良、胎盤功能不足以及胎兒氧合能力減弱等都會(huì)導(dǎo)致IUGR動(dòng)物的出現(xiàn)[3]。目前，IUGR在圍產(chǎn)期和斷奶前的高發(fā)病率和死亡率仍然是人類健康和動(dòng)物生產(chǎn)所面臨的主要問(wèn)題。

IUGR動(dòng)物往往伴隨著腸道功能紊亂，而腸道是動(dòng)物機(jī)體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的主要器官，腸道環(huán)境穩(wěn)定是腸道發(fā)揮正常功能的基礎(chǔ)。在動(dòng)物養(yǎng)殖過(guò)程中，IUGR降低動(dòng)物生長(zhǎng)性能、肉品質(zhì)、飼料利用率等，大都與腸道功能受損以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用效率下降有關(guān)。有研究表明，IUGR能改變腸道微生物種群以及哺乳和斷奶期間的多個(gè)生物化學(xué)反應(yīng)過(guò)程[4]。由此可見(jiàn)，IUGR引起的動(dòng)物腸道損傷是機(jī)體代謝性疾病發(fā)生的原因之一。因此，采取有效的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控措施來(lái)減緩腸道損傷并維持腸道穩(wěn)態(tài)就顯得格外重要。一方面，可以改善母畜營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)需要量，通過(guò)母體效應(yīng)調(diào)控IUGR后代腸道健康；另一方面，可添加營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑，通過(guò)營(yíng)養(yǎng)手段維持IUGR個(gè)體腸道穩(wěn)態(tài)。近年來(lái)，氨基酸、植物提取物、益生菌等作為安全、高效、無(wú)殘留的腸道功能調(diào)節(jié)劑受到人們廣泛關(guān)注。本文就IUGR對(duì)動(dòng)物腸道功能的影響和機(jī)理以及營(yíng)養(yǎng)調(diào)控策略進(jìn)行綜述，為深入研究IUGR影響腸道功能的作用機(jī)制提供參考，對(duì)改善IUGR動(dòng)物腸道結(jié)構(gòu)和功能的完整性及生長(zhǎng)發(fā)育具有重要意義。

1 IUGR對(duì)腸道功能的影響及其機(jī)理

1.1 IUGR對(duì)腸道形態(tài)的影響

腸道既是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化、吸收和新陳代謝的重要場(chǎng)所，又是抵御外來(lái)病原體的防御屏障，腸道健康對(duì)人類健康和動(dòng)物生產(chǎn)至關(guān)重要。小腸絨毛上皮細(xì)胞將消化道中的氨基酸、葡萄糖、無(wú)機(jī)鹽等吸收進(jìn)入血液，而腸道絨毛形態(tài)與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收效率息息相關(guān)，因此腸道的完整性是反映動(dòng)物腸道健康狀況的主要指標(biāo)之一[5]。大量腸道形態(tài)學(xué)結(jié)果表明，IUGR降低哺乳仔豬和生長(zhǎng)豬小腸絨毛高度(VH)，增加隱窩深度(CD)，降低VH/CD值以及絨毛表面積(VSA)，使絨毛呈現(xiàn)鋸齒狀并使VH變短，降低小腸對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收效率，損傷豬腸道形態(tài)，并且這種現(xiàn)象至少會(huì)持續(xù)至生長(zhǎng)階段[6-8]。Ferenc等[9]研究發(fā)現(xiàn)，IUGR抑制新生仔豬腸道絨毛頂端細(xì)胞凋亡，增加隱窩區(qū)域細(xì)胞凋亡，降低腸黏膜中己糖激酶1(HK1)、組蛋白、前層蛋白A/C等黏膜蛋白的表達(dá)，提高腸道組織中70 ku熱休克蛋白9(HSPA9)和70 ku熱休克蛋白5(HSPA5)等凋亡標(biāo)志物的表達(dá)。因此，調(diào)節(jié)腸黏膜的成熟速度能有效提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率。此外，IUGR降低仔豬腸道消化酶和糖化酶活性以及葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體含量，下調(diào)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白mRNA表達(dá)量，降低腸道消化功能和養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)能力，導(dǎo)致斷奶仔豬腸道發(fā)育受損[10]。

黏膜細(xì)胞能量供給不足導(dǎo)致腸細(xì)胞內(nèi)源性“饑餓”，不能維持正常的細(xì)胞更新以及修復(fù)組織損傷，這是小腸絨毛結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的主要原因之一。研究發(fā)現(xiàn)，IUGR能誘導(dǎo)腸細(xì)胞代謝紊亂，使線粒體生物合成功能受損[11]。黃強(qiáng)等[12]研究發(fā)現(xiàn)，IUGR降低仔豬空腸Na+/K+-ATP酶活性，下調(diào)鈉-葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1(SGLT1)和腺苷酸活化蛋白激酶α1(AMPKα1)mRNA表達(dá)量，顯著降低空腸ATP含量、丙酮酸激酶(PK)和線粒體蘋果酸脫氫酶(mMDH)活性，顯著下調(diào)哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)mRNA表達(dá)量，這些結(jié)果表明IUGR能降低小腸對(duì)葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)和吸收能力，減弱腸道吸收功能，導(dǎo)致空腸細(xì)胞能量代謝紊亂。此外，出生后生長(zhǎng)遲緩(PGR)能降低仔豬腸道與ATP合成有關(guān)的酶的活性以及沉默信息調(diào)節(jié)因子1(SIRT1)、過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子-1α(PGC-1α)和過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)的蛋白豐度[13]，這暗示了線粒體功能紊亂以及腸黏膜能量狀態(tài)異常可能是PGR仔豬發(fā)生的原因之一。以上研究結(jié)果顯示，IUGR改變了動(dòng)物的腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)，使得營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與腸道絨毛的接觸面積減小，從而降低腸道吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力，導(dǎo)致腸道能量代謝紊亂。

1.2 IUGR對(duì)腸道抗氧化功能的影響

在畜牧生產(chǎn)中，IUGR動(dòng)物氧化應(yīng)激的增加導(dǎo)致動(dòng)物生長(zhǎng)緩慢，破壞機(jī)體酶和非酶抗氧化系統(tǒng)，致使氧自由基清除障礙，損害健康，這是導(dǎo)致IUGR動(dòng)物腸道損傷的重要因素之一[14]。有文獻(xiàn)報(bào)道，IUGR顯著升高90日齡生長(zhǎng)育肥豬空腸黏膜丙二醛(MDA)含量，顯著降低空腸、回腸黏膜總超氧化物歧化酶(T-SOD)活性，以及空腸和回腸黏膜超氧化物歧化酶2(SOD2)與空腸黏膜超氧化物歧化酶1(SOD1)基因表達(dá)量[6]。這一研究結(jié)果顯示，IUGR對(duì)生長(zhǎng)育肥豬腸道細(xì)胞抗氧化防御系統(tǒng)的穩(wěn)定、維持氧化平衡有負(fù)面影響。此外，Su等[15]研究發(fā)現(xiàn)，IUGR顯著升高斷奶仔豬空腸和回腸黏膜MDA含量，而還原型/氧化型谷胱甘肽比例(GSH/GSSG)明顯下降，因此，增加腸道非酶促抗氧化物質(zhì)的含量可以有效改善腸道的非酶促抗氧化能力。另外，Huang等[16]研究發(fā)現(xiàn)，IUGR增加仔豬空腸黏膜與D2多巴胺受體結(jié)合、細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4(GLUT4)易位有關(guān)的膜蛋白的相對(duì)豐度，降低與氧化應(yīng)激反應(yīng)相關(guān)的蛋白的表達(dá)量。因此，可以通過(guò)調(diào)節(jié)與氧化應(yīng)激反應(yīng)相關(guān)的蛋白和基因的表達(dá)，緩解氧化損傷。此外，Huang等[17]研究發(fā)現(xiàn)，IUGR明顯降低早期斷奶仔豬空腸黏膜DNA含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、總抗氧化能力(T-AOC)，損害腸道抗氧化系統(tǒng)。這表明IUGR打破了仔豬腸道氧化和抗氧化平衡狀態(tài)，降低了腸道內(nèi)抗氧化酶活性以及清除自由基的能力，使腸道抗氧化能力下降，加劇了腸道氧化應(yīng)激反應(yīng)，但與之相關(guān)信號(hào)通路的關(guān)系還有待進(jìn)一步明確。

1.3 IUGR對(duì)腸道免疫功能的影響

腸道免疫屏障可以阻止腸道內(nèi)有害物質(zhì)的侵襲，保護(hù)機(jī)體組織、器官和血液循環(huán)免受損害。Zhang等[18]研究發(fā)現(xiàn)，IUGR提高回腸中38種促炎細(xì)胞因子的含量，降低回腸中黏蛋白2(Muc2)的含量和杯狀細(xì)胞(GC)的密度，抑制Muc2合成以及GC分化，加重仔豬回腸的炎癥反應(yīng)，損害上皮細(xì)胞的先天免疫和化學(xué)屏障功能。IUGR減少小鼠回腸中GC和潘氏細(xì)胞(Paneth cell)數(shù)量以及潘氏細(xì)胞特異性mRNA含量，表明IUGR改變了小鼠回腸上皮表面的成分和分泌產(chǎn)物，使細(xì)胞增殖減弱，阻礙回腸發(fā)育[19]。黃強(qiáng)等[20]研究發(fā)現(xiàn)，IUGR降低35日齡仔豬空腸和回腸黏膜上皮內(nèi)GC和淋巴細(xì)胞(IEL)等免疫細(xì)胞的數(shù)量，升高回腸中腫瘤壞死因子-α(TNF-α)的含量，降低白細(xì)胞介素-10(IL-10)的含量及其基因表達(dá)量，對(duì)腸道免疫功能造成了一定的損傷。IUGR能刺激炎癥反應(yīng)的發(fā)生，產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子，并導(dǎo)致GC凋亡[21]，證明了IUGR在腸黏膜中能引起GC密度的顯著降低。另外，PGR下調(diào)與葡萄糖、脂肪、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和維生素代謝、氧化還原酶活性和黏膜屏障功能有關(guān)的基因表達(dá)，損傷小腸結(jié)構(gòu)，增加空腸黏膜胰島素抵抗(IR)和炎癥反應(yīng)，降低機(jī)體營(yíng)養(yǎng)代謝和免疫應(yīng)答[22]。此外，熱休克蛋白70(HSP70)有助于在正常條件下保持細(xì)胞的完整性，防止和修復(fù)由各種應(yīng)激引起的細(xì)胞和器官損傷。IUGR可誘導(dǎo)新生仔豬腸道黏膜HSP70基因和蛋白的表達(dá)，以抵抗IUGR帶來(lái)的負(fù)面影響，但過(guò)度表達(dá)的HSP70可能損傷核因子-κB(NF-κB)信號(hào)通路，從而降低腸道免疫細(xì)胞增殖和細(xì)胞因子分泌的功能；此外，過(guò)度表達(dá)的HSP70可能促進(jìn)叉頭框O3a(FoxO3a)基因表達(dá)，而高水平的FoxO3a基因可促進(jìn)腸上皮細(xì)胞凋亡，從而損傷腸道黏膜免疫功能和腸道消化吸收功能[23]。同時(shí)，IUGR會(huì)降低新生兒的T淋巴細(xì)胞數(shù)量，損害細(xì)胞免疫功能。Dong等[24]研究發(fā)現(xiàn)，IUGR降低仔豬血液T輔助細(xì)胞/T抑制細(xì)胞(CD4/CD8)的比值以及腸系膜淋巴結(jié)(MLN)中CD8含量，下調(diào)空腸和回腸中CD4、CD8和主要組織相容性復(fù)合物-Ⅱ類(MHC-Ⅱ)基因表達(dá)，揭示IUGR新生仔豬腸道黏膜免疫功能受損與T淋巴細(xì)胞亞群失衡有關(guān)。還有研究發(fā)現(xiàn)，IUGR降低新生仔豬腸道細(xì)胞因子如TNF-α和干擾素-γ(IFN-γ)mRNA表達(dá)量，激活仔豬炎癥細(xì)胞，使腸道內(nèi)細(xì)胞因子分泌紊亂，引發(fā)腸道炎癥，嚴(yán)重?fù)p害新生仔豬小腸的黏膜免疫功能[25]。所以，IUGR通過(guò)上調(diào)或促進(jìn)多種炎癥信號(hào)途徑和分子，促進(jìn)TNF-α直接激活細(xì)胞外信號(hào)相關(guān)激酶和NF-κB等炎癥基因表達(dá)和蛋白分泌的相關(guān)炎癥因子。同時(shí)，IUGR增加了動(dòng)物腸道的通透性，通過(guò)降低腸道消化酶活性及損傷腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)來(lái)減弱動(dòng)物的腸道免疫屏障功能[26]，但對(duì)Toll樣受體(TLR)-絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)等相關(guān)信號(hào)通路的影響還需進(jìn)一步研究。

1.4 IUGR對(duì)腸道微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)和功能的影響

腸道微生物群落的定植是不斷變化的，而出生體重與腸道微生物區(qū)系的定植緊密相關(guān)，不同的生長(zhǎng)階段表現(xiàn)出不同的生長(zhǎng)規(guī)律[27]。有文獻(xiàn)報(bào)道，IUGR改變出生12 h仔豬腸道微生物區(qū)系的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致屬水平上的腸道微生物種群發(fā)生顯著變化[28]。Gaukroger等[29]研究發(fā)現(xiàn)，低出生重顯著降低第21天仔豬瘤胃球菌科UCG-005(Ruminococcaceae UCG-005)的豐度，顯著增加第32天仔豬瘤胃球菌科UCG-014(Ruminococcaceae UCG-014)的豐度，這說(shuō)明腸道微生物群落的定植存在時(shí)間特異性。此外，IUGR易使新生兒腸道菌群紊亂，而腸道菌群的失衡又與成年后代謝性疾病的發(fā)生有關(guān)。Wang等[30]通過(guò)控制妊娠晚期母鼠的飲食發(fā)現(xiàn)，出生后加速生長(zhǎng)導(dǎo)致低出生體重幼鼠腸道中與肥胖相關(guān)的糞便細(xì)菌數(shù)量增加，并抑制腸道微生物群落的發(fā)酵活性，導(dǎo)致成年后易發(fā)生過(guò)度肥胖以及糖耐量異常。Xiong等[31]研究發(fā)現(xiàn)，IUGR生長(zhǎng)育肥豬表現(xiàn)出較高的微生物α多樣性，并且腸道微生物區(qū)系中的基因存在顯著差異化表達(dá)。Zhang等[32]研究發(fā)現(xiàn)，IUGR通過(guò)改變新生仔豬空腸和回腸中微生物多樣性以及降低與微生物群落相關(guān)的能量代謝，導(dǎo)致機(jī)體能量代謝紊亂。還有研究顯示，低出生重降低仔豬哺乳期和斷奶期間腸道有益菌群的比例，顯著影響參與脂肪酸代謝的糞便代謝物、氨基酸代謝以及膽汁酸生物合成[27]，這表明低出生重不僅影響腸道菌群的種類，還對(duì)代謝狀態(tài)的改變產(chǎn)生直接的影響。Li等[33]研究表明，低出生重通過(guò)降低仔豬腸道短鏈脂肪酸產(chǎn)生菌的比例、唾液乳桿菌(L.salivarius)和淀粉菌(L.amylovorus)數(shù)量以及總短鏈脂肪酸、乙酸、戊酸鹽、丙酸鹽等微生物代謝途徑改變微生物區(qū)系功能。另外，D’Inca等[34]研究發(fā)現(xiàn)，IUGR顯著增加2日齡仔豬回腸和結(jié)腸黏膜黏附細(xì)菌數(shù)量，使DNA/RNA聚合酶(POLR)、鋅指蛋白(ZNF)、溶質(zhì)載體(SLC)和烯醇化酶家族基因的產(chǎn)生差異表達(dá)，并且顯著降低仔豬回腸組織中與增殖相關(guān)基因如增殖細(xì)胞核抗原(PCNA)和凋亡相關(guān)基因如BCL2關(guān)聯(lián)X蛋白(BAX)和半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)基因的表達(dá)，這表明IUGR不僅制約著腸道微生物的定植，還對(duì)腸黏膜細(xì)胞的合成能力有著直接的影響。綜上所述，IUGR是通過(guò)差異豐富的微生物基因參與氨基酸代謝和能量代謝等多種代謝途徑，對(duì)腸道的細(xì)菌群落、微生物區(qū)系功能、微生物代謝和基因功能產(chǎn)生影響。此外，腸道細(xì)菌與防御系統(tǒng)和細(xì)胞死亡等生物學(xué)過(guò)程相關(guān)基因的表達(dá)有關(guān)，并且紊亂的腸道微生物打破了早期腸道細(xì)胞的增殖-凋亡動(dòng)態(tài)平衡，誘導(dǎo)腸道生長(zhǎng)損傷，嚴(yán)重制約了腸道微生物區(qū)系在新生兒腸道發(fā)育中的關(guān)鍵作用。雖然IUGR改變腸道微生物區(qū)系的結(jié)構(gòu)和功能導(dǎo)致腸道損傷已被大量報(bào)道，但是腸道損傷是如何影響腸道微生物的定植還需進(jìn)一步探明。

2 改善IUGR動(dòng)物腸道功能的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控措施

2.1 植物提取物

植物提取物可以分為植物多酚類、揮發(fā)油類、植物多糖類、有機(jī)酸類、皂苷類等，具有安全、高效、綠色、無(wú)毒性殘留等優(yōu)點(diǎn)，可作為飼料添加劑應(yīng)用于動(dòng)物生產(chǎn)中[35]。姜黃素是從姜科植物的根莖中提取到的一種天然酚類化合物，具有多種生理功能，能夠緩解腸道功能損傷、自身免疫以及炎癥反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，在飼糧中添加400 mg/kg姜黃素明顯升高了IUGR斷奶仔豬小腸絨毛長(zhǎng)度和腸道二糖酶活性、回腸黏膜胰島素樣生長(zhǎng)因子-1(IGF-1)的含量及其mRNA表達(dá)量[36]。這一研究結(jié)果表明，姜黃素能改善IUGR仔豬的腸道組織受損狀態(tài)以及消化吸收功能，促進(jìn)腸道生長(zhǎng)發(fā)育。Zhang等[37]發(fā)現(xiàn)，與IUGR組相比，飼糧中添加姜黃素增強(qiáng)了仔豬左后腿肌肉(股二頭肌)中醌氧化還原酶1(NQO1)的活性以及核因子E2相關(guān)因子2(Nrf2)、NQO1、谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶1(GGT1)、血紅素加氧酶-1(HO-1)、谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶(GST)和過(guò)氧化氫酶(CAT)mRNA的表達(dá)。此外，還有學(xué)者指出，飼糧中添加200 mg/kg姜黃素通過(guò)Nrf2-Kelch樣ECH關(guān)聯(lián)蛋白1(Keap1)途徑減輕IUGR生長(zhǎng)豬空腸損傷[38]。因此，姜黃素對(duì)于改善IUGR生長(zhǎng)豬的腸道損傷具有重要調(diào)控作用。黃芪多糖是從豆科植物黃芪的根莖中提取到的水溶性雜多糖，可作為免疫促進(jìn)劑或調(diào)節(jié)劑，同時(shí)具有抗應(yīng)激、抗氧化等生理功能。研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加800 mg/kg黃芪多糖可能通過(guò)刺激TLR4-髓樣分化因子(MyD88)依賴的信號(hào)通路中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，包括TLR4、MyD88和NF-κB，來(lái)減輕脂多糖(LPS)引起的肝功能障礙和免疫應(yīng)激，增強(qiáng)緊密連接蛋白的表達(dá)，從而影響細(xì)胞下游信號(hào)通路的激活，提高腸道屏障功能[39]。因此，黃芪多糖通過(guò)參與調(diào)節(jié)體內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，激活、抑制、上調(diào)或下調(diào)多種信號(hào)分子，改善機(jī)體的抗氧化狀態(tài)，從而修復(fù)肝功能異常。由此看來(lái)，植物多糖可以減輕腸道應(yīng)激，促進(jìn)仔豬健康生長(zhǎng)，并在一定程度上減輕抗生素引起的藥物殘留，在動(dòng)物生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用前景。青蒿素是從黃花蒿中提取的一種萜類化合物，具有抗炎、抗瘧、抗氧化和免疫調(diào)節(jié)等生物學(xué)活性。有研究顯示，飼糧中添加80 mg/kg青蒿素可提高IUGR斷奶仔豬腸道消化酶(小腸淀粉酶和胰蛋白酶以及空腸乳糖酶、麥芽糖酶和堿性磷酸酶)活性、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體含量以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)體mRNA的表達(dá)量，從而提高IUGR斷奶仔豬小腸的消化和轉(zhuǎn)運(yùn)功能[10]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，飼糧添加20 mg/kg雙氫青蒿素能減輕IUGR斷奶仔豬肝臟氧化損傷[40]，這表明雙氫青蒿素通過(guò)調(diào)控活性氧(ROS)介導(dǎo)的Nrf2-抗氧化反應(yīng)元件(ARE)信號(hào)通路提高抗氧化酶活性和基因的表達(dá)，減輕氧化損傷帶來(lái)的危害。但是雙氫青蒿素在腸道中其他功能的研究還未見(jiàn)報(bào)道，在腸道中的作用機(jī)理還需要進(jìn)一步探明。肉桂醛(CA)是肉桂精油中一種重要的風(fēng)味物質(zhì)，具有多種生物學(xué)功能。體外研究發(fā)現(xiàn)，在豬小腸上皮細(xì)胞中添加25 μmol/L CA可通過(guò)調(diào)節(jié)腸上皮細(xì)胞中緊密連接蛋白封閉蛋白(Claudin)-1和Claudin-3的分布，提高腸上皮細(xì)胞中氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白L型氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)體2(LAT2)的蛋白豐度[41]。這一結(jié)果顯示，CA增強(qiáng)了腸上皮細(xì)胞對(duì)氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)和吸收，改善了腸黏膜屏障功能。白藜蘆醇(RSV)作為一種植物抗毒素，具有抗氧化功能，可通過(guò)調(diào)節(jié)Nrf2信號(hào)通路保護(hù)豬小腸上皮細(xì)胞株(IPEC-J2)免受由霉菌毒素引起的細(xì)胞內(nèi)ROS含量的升高和細(xì)胞損傷，改善氧化應(yīng)激[42]。研究還表明，天然酚類化合物(如RSV)具有抗菌活性，可抑制糞腸球菌(Enterococcusfaecalis)的生長(zhǎng)[43]。雖然RSV在斷奶仔豬和IUGR仔豬肝臟中的調(diào)控作用已有報(bào)道，但對(duì)IUGR動(dòng)物腸道功能的影響還鮮有研究。另外，Wang等[44]研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加0.5%復(fù)合功能生物活性物質(zhì)(包括當(dāng)歸水提取物、女貞子、龍膽提取物和黑胡椒)可通過(guò)降低生長(zhǎng)遲緩仔豬血清堿性磷酸酶活性和MDA含量以及提高血清中氨基酸含量、抗氧化酶活性以及細(xì)胞因子含量，提高生長(zhǎng)遲緩仔豬的血清抗氧化能力和免疫力，是一種安全、綠色、有效的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。因此，植物提取物具有較強(qiáng)的抗氧化和抗炎癥作用，主要是通過(guò)減少炎癥因子含量、提高抗氧化酶活性、抑制ROS的產(chǎn)生或保護(hù)抗氧化等方式實(shí)現(xiàn)的。

2.2 益生菌

益生菌是一類食入后對(duì)宿主有益的活性微生物，包括乳桿菌類、雙歧桿菌類和革蘭氏陽(yáng)性球菌。有研究表明，枯草芽孢桿菌通過(guò)免疫調(diào)節(jié)、競(jìng)爭(zhēng)性排斥腸道病原體以及分泌抑制有害細(xì)菌生長(zhǎng)的抗菌化合物等調(diào)控機(jī)制治療腹瀉和炎癥等腸道疾病[45]。Li等[8]研究發(fā)現(xiàn)，解淀粉芽孢桿菌(Bacillusamyloliquefaciens)可以改善IUGR仔豬腸道絨毛形態(tài)及炎癥狀態(tài)，減少腸道細(xì)胞凋亡，降低消化系統(tǒng)中大腸桿菌的數(shù)量，增加乳酸桿菌和雙歧桿菌的數(shù)量，其調(diào)節(jié)炎癥狀態(tài)的潛在機(jī)制可能與菌群表面活性物質(zhì)的釋放有關(guān)。同樣，在奶粉中添加枯草芽孢桿菌PB6能增加IUGR哺乳仔豬腸道絨毛高度和消化酶活性，通過(guò)上調(diào)緊密連接蛋白閉鎖小帶蛋白(ZO)-1、Claudin-1蛋白及其基因表達(dá)修復(fù)腸黏膜的完整性，從而改善IUGR導(dǎo)致的仔豬腸道消化功能和屏障功能障礙[46]。此外，在低出生重嬰兒膳食配方中添加乳酸雙岐桿菌，可改變腸道菌群的富集狀態(tài)以及脂肪酸、氨基酸等代謝途徑，表明益生菌會(huì)影響低出生重嬰兒腸道菌群的組成、穩(wěn)定性和功能[47]。Li等[48]研究發(fā)現(xiàn)，益生菌顯著提高了極低出生體重嬰兒腸道厚壁菌門(Firmicutes)、鏈球菌科(Streptococcidae)和乳桿菌科(Lactobacilliaceae)的豐度，降低變形菌門(Proteobacteria)和腸桿菌科(Enterobacteriaceae)的豐度。丁酸梭菌(Clostridiumbutyricum)能加速糞便微生物群組成和濃度的轉(zhuǎn)移，促進(jìn)潛在益生菌的定植，從而調(diào)節(jié)宿主代謝，促進(jìn)腸道發(fā)育[49]。然而，也有學(xué)者指出，在斷奶仔豬飼糧中添加1 250×108CFU/kg的丁酸梭菌對(duì)腸道微生物區(qū)系的豐度沒(méi)有產(chǎn)生顯著影響[50]。有研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加108CFU/kg丁酸梭菌ZJU-F1在一定程度上維持了斷奶仔豬腸上皮屏障的完整性，同時(shí)，體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)丁酸梭菌ZJU-F1會(huì)促進(jìn)腸道屏障功能和免疫應(yīng)答，改善腸功能[51]，其主要機(jī)制是通過(guò)增強(qiáng)TLR-2-MyD88-NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)實(shí)現(xiàn)的。大量證據(jù)表明，益生菌在調(diào)節(jié)生長(zhǎng)性能、免疫反應(yīng)和腸道健康方面發(fā)揮著重要作用[52-53]。因此，益生菌在宿主上作用的一般機(jī)理主要有：1)增加有利于消化和吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的酶的產(chǎn)生；2)改善腸上皮細(xì)胞的形態(tài)，增強(qiáng)免疫反應(yīng)；3)增加腸道中有益微生物的數(shù)量，促進(jìn)腸上皮細(xì)胞的屏障功能，并抑制病原體和毒素與腸上皮細(xì)胞的黏附。

2.3 葉酸、核苷酸

葉酸是一種水溶性維生素，在一碳代謝中起著重要作用，對(duì)DNA的合成至關(guān)重要。研究發(fā)現(xiàn)，母體添加30 mg/kg葉酸會(huì)促進(jìn)IUGR仔豬空腸段凋亡相關(guān)基因[如甲基轉(zhuǎn)移酶-1(DNMT-1)、B淋巴細(xì)胞瘤-2(Bcl-2)]的表達(dá)[54]，腸道發(fā)育受損的機(jī)制可能是IUGR抑制細(xì)胞凋亡相關(guān)的基因表達(dá)，而葉酸可以打破這一限制。此外，飼糧中添加5 mg/kg葉酸能提高IUGR仔豬能量代謝關(guān)鍵基因的表達(dá)以及DNA甲基化狀態(tài)的變化，可緩解由IUGR引起的仔豬能量代謝異常[55]。核苷酸是一類重要的生物活性物質(zhì)，在幾乎所有的生化過(guò)程中都發(fā)揮著重要作用，如傳遞化學(xué)能、生物合成途徑和輔酶成分。Che等[56]研究發(fā)現(xiàn)，每100 kg代乳粉中添加740.9 g核苷酸可在一定程度上增加IUGR仔豬小腸對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率，其機(jī)制主要是通過(guò)提高D-木糖和腸道靶向寡肽轉(zhuǎn)運(yùn)體1(PepT1)基因表達(dá)，提高小腸的消化吸收效率。近年來(lái)，母體效應(yīng)成為了研究的熱點(diǎn)，而葉酸和核苷酸都對(duì)DNA的合成至關(guān)重要，在遺傳和營(yíng)養(yǎng)調(diào)控方面具有重要作用。此外，可以在母體飼糧中添加葉酸、膽堿、維生素B6等甲基供體微量營(yíng)養(yǎng)素，通過(guò)調(diào)控母體營(yíng)養(yǎng)，改善新生兒代謝異常的狀況，如IR、IUGR等，為母體營(yíng)養(yǎng)調(diào)控的研究指明了方向。

2.4 油脂類

亞麻籽油(FO)富含α-亞麻酸，可以改善腸道炎癥、微生物區(qū)系組成和免疫功能[57-58]。Che等[59]研究發(fā)現(xiàn)，IUGR仔豬飼喂含4%左右FO的飼糧能降低腸道炎癥基因(如MyD88、NF-κB、TNF-α)的表達(dá)以及病原菌豐度，增加緊密連接蛋白Claudin-1和ZO-1基因的表達(dá)、黏膜中n-3多不飽和脂肪酸(PUFAs)含量和結(jié)腸中放線桿菌門、藍(lán)藻屬和雙歧桿菌的豐度，表明FO能夠通過(guò)TLR-4-MyD88-NF-κB信號(hào)通路參與炎癥反應(yīng)來(lái)改善IUGR仔豬的腸道功能和免疫力，這也與腸道微生物群和黏膜脂肪酸組成的變化有關(guān)。這一結(jié)果表明，F(xiàn)O可作為治療免疫性疾病和機(jī)體炎癥的重要靶點(diǎn)。FO靶向傳輸多種信號(hào)激酶和磷酸酶，從而影響免疫和炎癥。然而，F(xiàn)O作為潛在的消炎治療劑對(duì)于細(xì)胞內(nèi)具體的作用靶點(diǎn)仍需要進(jìn)一步的研究。三丁酸甘油酯(TB)是丁酸和甘油的酯化產(chǎn)物，可在動(dòng)物腸道內(nèi)分解為丁酸和甘油，維持腸道發(fā)育、參與機(jī)體免疫調(diào)節(jié)等。研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加0.1% TB緩解了IUGR對(duì)免疫器官和小腸發(fā)育損傷，改善腸絨毛形態(tài)，增加腸絨毛表面積，升高回腸免疫球蛋白G(IgG)和G蛋白偶聯(lián)受體(GPCRs)含量及IgG和GPCR基因表達(dá)量[7]，從而促進(jìn)IUGR仔豬的腸道發(fā)育和免疫屏障功能，其機(jī)制主要是通過(guò)激活蛋白偶聯(lián)受體41(GPR41)的表達(dá)和提高黏膜免疫球蛋白的含量實(shí)現(xiàn)的。另外，TB還可作為抗生素的替代品改善仔豬的腸道形態(tài)和免疫力，提升仔豬腸道的健康水平[60]。然而，TB在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)中的應(yīng)用研究還有待進(jìn)一步加強(qiáng)，TB在不同動(dòng)物不同部位的最適添加量、添加方式及與其他營(yíng)養(yǎng)素搭配的研究相對(duì)缺乏。TB不僅可為動(dòng)物疾病的預(yù)防提供新思路，而且在抗生素替代方面有極大的應(yīng)用價(jià)值，應(yīng)用前景十分廣闊。中鏈甘油三酯(MCT)是甘油與6～12個(gè)碳的脂肪酸酯化而成的，由于其獨(dú)特的胃腸道吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程，具有多種生理優(yōu)勢(shì)[61]。有研究證實(shí)，MCT可提高IUGR斷奶仔豬空腸中麥芽糖酶的活性和三磷酸腺苷(ATP)的含量，緩解由IUGR引起的血漿雙糖含量和空腸蔗糖酶活性下降，升高與能量代謝相關(guān)的酶的活性及其轉(zhuǎn)錄水平[62]。雖然導(dǎo)致腸道損傷的形態(tài)學(xué)和分子機(jī)制尚不完全清楚，但可能與IUGR引起的腸道能量狀態(tài)不佳有關(guān)。目前來(lái)看，針對(duì)腸道能量供應(yīng)的營(yíng)養(yǎng)干預(yù)可能是為IUGR仔豬腸道能量代謝提供代謝底物的有效手段，對(duì)減輕IUGR仔豬腸道損傷有積極作用。

2.5 氨基酸類

近年來(lái)，膳食氨基酸在維持腸道健康和預(yù)防腸道疾病方面的臨床應(yīng)用已成為研究熱點(diǎn)。氨基酸及其代謝產(chǎn)物是細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、基因表達(dá)和蛋白質(zhì)翻譯后修飾的調(diào)節(jié)者，尤其是在腸道中。蛋氨酸屬于含硫氨基酸，是合成半胱氨酸的主要組成部分，在促進(jìn)蛋白質(zhì)代謝、提供活性甲基、調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能等方面具有重要作用[63]。蘇偉鵬等[64]研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加蛋氨酸可在一定程度上促進(jìn)IUGR生長(zhǎng)豬腸道后段黏膜發(fā)育以及改善腸道抗氧化功能，減輕IUGR生長(zhǎng)豬腸道脂質(zhì)過(guò)氧化程度，緩解IUGR生長(zhǎng)豬腸道發(fā)育不良以及腸道功能紊亂，這可能是半胱氨酸通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)體氧化還原狀態(tài)促進(jìn)腸上皮細(xì)胞增殖實(shí)現(xiàn)的。另外，飼糧添加5.2 g/kg蛋氨酸可以提高IUGR仔豬空腸中的還原性谷胱甘肽(GSH)含量和GSH/GSSG[65]。因此，蛋氨酸調(diào)控抗氧化的潛在機(jī)制有2個(gè)可能的過(guò)程：首先，各種ROS很容易與蛋白質(zhì)中的蛋氨酸殘基反應(yīng)生成蛋氨酸亞砜，減少GSH的消耗；其次，蛋氨酸為半胱氨酸的合成提供硫，并可能提高GSH氧化還原循環(huán)的效率，這可能是IUGR仔豬空腸氧化應(yīng)激減弱的原因。亮氨酸既是機(jī)體內(nèi)的必需氨基酸，又是功能性氨基酸，可作為食品添加劑使用。有研究報(bào)道，飼糧添加0.35%L-亮氨酸可顯著抑制NF-κB基因的表達(dá)，降低腸道TNF-α等促炎細(xì)胞因子基因的表達(dá)水平，提高IL-10等抗炎細(xì)胞因子的基因表達(dá)水平[12]，從而緩解腸道炎癥反應(yīng)，但具體的作用機(jī)理仍然需要進(jìn)一步研究。此外，Huang等[17]研究發(fā)現(xiàn)，在IUGR仔豬早期添加亮氨酸可以通過(guò)提高抗氧化酶活性和上調(diào)NF-E2相關(guān)因子1(NRF1)、PGC-1α、線粒體轉(zhuǎn)錄因子A(TFAM)等與線粒體相關(guān)的基因的表達(dá)來(lái)減輕IUGR仔豬的腸道氧化應(yīng)激和線粒體功能障礙。所以，亮氨酸對(duì)于維持IUGR仔豬腸道的抗氧化能力和改善能量代謝具有重要調(diào)控作用。蘇氨酸在腸黏液中大量存在，腸道保留高達(dá)60%的膳食L-蘇氨酸用于合成黏蛋白。Zhang等[18]研究發(fā)現(xiàn)，在IUGR仔豬飼糧中添加2.0 g/kg的蘇氨酸可促進(jìn)腸道Muc2合成、GC分化，提高分泌型免疫球蛋白A(sIgA)的含量。因此，蘇氨酸通過(guò)促進(jìn)腸道黏蛋白以及其他蛋白質(zhì)的合成，減輕腸道炎癥反應(yīng)，改善腸道免疫功能。另外，Zhang等[66]研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加0.12%的L-丙氨酸在改善IUGR仔豬腸道完整性、降低氧化損傷和提高免疫功能方面有積極作用。體外試驗(yàn)表明，甘氨酸可調(diào)節(jié)豬腸上皮細(xì)胞緊密連接蛋白Claudin-7和ZO-3的豐度和分布，從而改善腸黏膜屏障功能，表明添加1 mmol/L甘氨酸可以作為一種改善仔豬腸道完整性的有效營(yíng)養(yǎng)策略[67]。谷氨酰胺是一種游離氨基酸，既是腸細(xì)胞的主要營(yíng)養(yǎng)素，也是免疫系統(tǒng)中淋巴細(xì)胞的活化標(biāo)志物。研究發(fā)現(xiàn)，給21日齡IUGR斷奶仔豬補(bǔ)充谷氨酰胺(每隔12 h口服丙氨酸1.22 g或谷氨酰胺1 g/kg BW)能提高仔豬的生長(zhǎng)性能，改善仔豬腸道黏膜形態(tài)功能，降低促炎細(xì)胞因子含量，提高抗炎細(xì)胞因子含量，同時(shí)誘導(dǎo)腸道HSP70表達(dá)而保護(hù)腸上皮細(xì)胞免受損傷[68]，對(duì)IUGR仔豬出生后的追趕生長(zhǎng)具有重要意義。N-乙酰半胱氨酸(NAC)是研究最廣泛的抗氧化劑之一，在涉及氧化應(yīng)激的各種疾病中具有保護(hù)作用。飼糧中添加1.2 g/kg NAC可減輕由氧化應(yīng)激引起的IUGR仔豬空腸黏膜線粒體腫脹，緩解IUGR仔豬早期腸道損傷，其可能的機(jī)制是NAC抑制空腸黏膜線粒體產(chǎn)生超氧陰離子(O2-)，通過(guò)其抗氧化作用恢復(fù)氧化還原狀態(tài)和線粒體功能[69]。張莉莉等[70]研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加6 g/L精氨酸可引起IUGR仔豬空腸黏膜一氧化氮(NO)釋放增加，使誘導(dǎo)型一氧化氮合成酶(iNOS)的活性升高，這說(shuō)明精氨酸能緩解IUGR誘導(dǎo)的仔豬空腸黏膜氧化應(yīng)激損傷，而不產(chǎn)生任何毒性作用。此外，飼糧中添加1.0%L-精氨酸不僅可以促進(jìn)低初生重仔豬的生長(zhǎng)性能和改善腸道功能，而且可以通過(guò)一氧化氮非獨(dú)立途徑改善腸道屏障功能和提高抗氧化能力[71]。因此，氨基酸改善腸道屏障功能可能的機(jī)理有：1)補(bǔ)充氨基酸增加了氨基酸的利用率；2)補(bǔ)充氨基酸部分促進(jìn)了激素的分泌，促進(jìn)組織蛋白質(zhì)合成；3)補(bǔ)充氨基酸改善了腸道健康和功能。

3 小 結(jié)

IUGR可通過(guò)影響腸道微生物定植、腸道形態(tài)、腸道免疫屏障、腸道抗氧化系統(tǒng)等途徑擾亂腸道正常的生理代謝。目前，因IUGR導(dǎo)致的動(dòng)物腸道功能異常已經(jīng)成為個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育不良和生長(zhǎng)性能下降的主要原因之一?；诖耍参锾崛∥?、益生菌、氨基酸等在改善IUGR引起的動(dòng)物腸道功能異常方面的研究成為了當(dāng)下的熱點(diǎn)。然而，就目前而言，IUGR影響動(dòng)物腸道功能的具體機(jī)制仍需要進(jìn)行更詳細(xì)、更系統(tǒng)地研究。