宫内生长受限猪的生理发育特征及其营养优化

仔猪肠道、肌肉与肝脏等器官与营养素消化利用及猪的生长性能直接相关，上述组织在胎猪期以及出生时的发育水平决定着仔猪出生后的存活率和生长潜能。

    肠道不仅是机体营养物质消化吸收的主要场所，还是抵御外界有害物质入侵的第一道屏障。IUGR 仔猪出生时，小肠、肌肉以及肝脏重量均相应减少，尤其是小肠和肌肉占总体重的比例分别减少14% 和21%，且对整个哺乳期（1、7、21 d） 仔猪的肠道发育具有持续负面影响。IUGR 仔猪肠道中与营养物质消化吸收相关的蛋白质表达较低，而与氧化应激、细胞凋亡相关的蛋白质表达较高，是仔猪综合生理功能减弱及后期生长不良的主要原因。同时， IUGR 会下调新生仔猪肠黏膜紧密连接蛋白Occludin 的表达，导致肠道通透性发生改变。这种出生时和新生期的肠道发育缺陷，可能始于妊娠中后期。尽管胎猪在妊娠期的营养摄取主要通过脐静脉血直接供入门静脉，胎猪仍有可能通过吞咽羊水等体液而影响其在妊娠期间的肠道发育。进一步分析发现，IUGR 新生仔猪肠道中miR-29 家族呈现极显著的过表达状态，并且会通过靶向抑制细胞外基质与紧密连接等通路的蛋白质表达而造成IUGR 仔猪肠道细胞增殖受阻。除肠道组织本身的生长发育外，哺乳动物肠道微生物区系的建立与完善对机体生长和健康也具有重要的影响。在人上的研究表明，低出生重婴儿肠道中有益菌双歧杆菌、拟杆菌和乳酸菌丰度降低，而潜在致病菌葡萄球菌和肠球菌丰度增加。D'Inca 等发现，IUGR 新生仔猪结肠黏膜附着细菌数减少，IUGR 仔猪在新生期的肠道菌群失调，可能间接导致其肠道发育受损，从而增加新生期发病率和死亡率。

瘦肉率和生长速度是养猪生产的重要目标性状，与动物对蛋白质的沉积能力有显著的相关关系。仔猪出生后肌纤维数量不再增加，其生长主要依赖于肌细胞的肥大。因此，新生仔猪在出生时肌纤维的数量与肌肉蛋白质的合成能力实际上可决定其出生后的生长潜能。研究表明，IUGR 胎猪（妊娠期60 d）的初级肌纤维直径和次级肌纤维附着面积显著低于正常胎猪，使得在妊娠90 d 和110 d 时IUGR 胎猪总肌纤维数量显著低于正常胎猪。与此同时，与蛋白质翻译起始相关的4EBP1 和与蛋白质翻译延伸及核糖体再生相关的核糖体S6 蛋白激酶1（S6K1）在IUGR 胎猪骨骼肌中表达量下降，表明其骨骼肌蛋白质合成能力受阻。而在哺乳期的研究则表明，1 日龄IUGR 仔猪背最长肌中前脂肪细胞数量低于正常仔猪；7 日龄时，IUGR 仔猪肌肉组织中与糖代谢和脂肪代谢相关的酶活水平和基因表达量均显著增加；14 日龄时，IUGR仔猪肌纤维直径比正常仔猪小7.13%；23 日龄时，IUGR 仔猪肌肉组织中糖原分解能力增加，而脂肪代谢水平降低。当IUGR 仔猪生长至屠宰日龄时，其肌肉组织中pH 显著降低，乳酸含量和滴水损失升高，这可能与IUGR 猪肌肉组织中大量分解糖原、产生乳酸、pH 降低有关，使肌纤维蛋白变性，导致肌肉持水力下降。

肝脏是哺乳动物体内至关重要的营养消化代谢器官，与日粮养分利用和机体排毒解毒密切相关。现有研究表明，IUGR 猪肝脏细胞线粒体中能量代谢和氧化磷酸化失调，mTOR 信号通路的活性受到抑制。IUGR 可减弱猪肝脏对糖原和甘油三酯的代谢利用能力，并降低与氨解毒相关的尿素循环通路的活性，从而导致IUGR 猪新生期死亡率高。

妊娠期间，胎盘和脐带血在母体营养物质向胎儿转运的过程中发挥着重要作用。作为胎儿获取营养的源头，母体自身营养不良、疾病以及胎盘功能缺陷是造成IUGR 的主要原因。胎盘血管发育不良、血流量降低、营养物质转运载体表达改变等都会影响母体向胎儿的营养转运，进而导致胎儿宫内生长受限。脐静脉血中供给的葡萄糖和精氨酸家族氨基酸不足、氨浓度增加是IUGR 胎猪发育不良的直接营养原因。与此同时，作为细胞自噬发生的重要标记蛋白，LC3B-II 在IUGR 胎猪小肠中的表达量持续高于正常胎猪，从另一角度验证了妊娠期营养摄取不足对IUGR 发生的诱导机制。此外，胎盘和子宫内膜中与能量代谢、营养转运、细胞增殖相关的蛋白质表达下调，而与应激和凋亡相关的蛋白质表达上调，也是IUGR 发生的原因之一。

另一方面，母体的卵泡发育、排卵的持续时间、孕体定植以及有效子宫容积等生理特性对IUGR 的发生也有直接影响。母猪的卵泡发育和卵子成熟度均呈偏态分布，其中70% 的成熟卵泡和卵子在较短时间内集中排出，而剩余的30% 卵泡则在之后2~6 h 排出，排出较晚的卵子所形成的受精卵发育程度较低，从而加大了胚胎间发育程度的变异。与约克夏猪相比，我国传统品种梅山猪窝产仔数多且窝内初生重分布更均匀。约克夏猪和梅山猪的排卵持续时间分别为6 h 和2 h，前者较为分散的排卵模式是其窝内初生重变异大的重要原因。研究发现，附植于子宫颈中部或底部的胎猪比子宫角的轻约10%，说明胎儿在子宫内的生长发育和其在子宫内的附植位置有关，这可能是由于子宫内不同位置的血管密度分布不同，使得各附植位点的胎盘营养物质转运效率存在差异所致。

目前，关于通过改善母体营养供给以减少IUGR 发生率的营养调控研究主要集中在日粮能量水平、氨基酸补充和功能性添加物等3个方面。研究发现，妊娠期适宜营养水平可通过改善胎盘—胎儿养分转运而减少IUGR 仔猪发生率，并增加断奶仔猪存活数。妊娠日粮中添加1.0%的精氨酸有利于改善母猪氨基酸代谢和体液免疫，从而提高仔猪初生窝重，减少IUGR仔猪发生率。在母猪妊娠最后一个月的日粮中补充1% 的谷氨酰胺，可使窝内初生重变异显著减少，IUGR猪的发生率从25% 降低到15%。其作用机制可能涉及3 个方面：一是谷氨酰胺作为精氨酸的前体物，可增加母体血液中精氨酸的含量、改善胎盘血管发育与血流量，从而增加了营养素从母体到胎儿的转运；二是谷氨酰胺作为能量底物，可增加脐静脉血中的葡萄糖的供给；三是谷氨酰胺作为蛋白质周转的调节因子，可逆转IUGR对胎猪肌肉蛋白质合成的抑制作用。妊娠日粮中添加0.1% 的N-氨甲酰-L-谷氨酰胺（NCG）可显著增加母猪血浆中一氧化氮浓度和一氧化氮合酶活性，进而加快胎盘血流速度，提高仔猪初生窝重和窝产活仔数。妊娠期添加4g/d亮氨酸代谢中间物 β-羟-β -甲基丁酸（HMB），可促进胎儿肌纤维发育， 降低IUGR 仔猪的出生比例。母猪妊娠期日粮中添加0.2% 的酵母细胞壁，也有利于促进胎盘先天性免疫、减少死胎和IUGR 仔猪发生。此外，从促进卵母细胞成熟一致性的角度，本团队近期在大鼠上的研究表明， 在大鼠配种前日粮中添加0.6% 亮氨酸可提高胚胎着床数和一致性、降低窝内出生重变异、增加胎鼠出生体重， 这可能是由于亮氨酸可促进卵泡发育、改善母体抗氧化能力和免疫功能引起的（未发表）。在配种前饮水中添加0.5 mmol/L 的葡萄糖胺，能改善SD 大鼠卵母细胞发育，使排卵更为集中，从而提高胚胎着床的均匀度、增加窝内胎鼠体重的一致性。

针对已出生的IUGR 仔猪，日粮中补充0.6% 精氨酸可以促进其肠道组织中消化酶的活性，提高IGF-I 基因表达量，增加小肠黏膜Akt 和mTOR 磷酸化水平。在断奶仔猪日粮中补充1 g/kg BW 的谷氨酰胺可明显提高IUGR 仔猪平均日增重和空肠重量，这与谷氨酰胺增加血清中IgA 和抗炎因子IL-4 含量、抑制NF-κB 信号通路和增加HSP70 的表达有关。日粮中补充1.45% 亮氨酸可减少IUGR 仔猪肌肉萎缩蛋白F-box 的表达、提高mTOR 和S6K1 的磷酸化水平，进而提高IUGR 仔猪平均日增重。同样，饲粮中添加0.7% 的核苷酸或0.02% 的枯草芽孢杆菌PB6均可显著改善IUGR 仔猪肠道形态、养分吸收、屏障功能和先天性免疫力，提高仔猪生长性能。早期断奶仔猪日粮中添加5 mg/kg 的叶酸，可改善IUGR 仔猪肝脏中细胞凋亡相关基因（P53/Bax）及异常蛋白降解，提高IUGR 仔猪的饲料利用率。另外，日粮中添加0.08% 的HMB 可促进新生IUGR 仔猪肌纤维发育，为后期肉质形成奠定基础。

除了在日粮中添加功能性成分以外，本团队利用前期建立的基于血浆代谢组的猪营养状况评价模型，对采食正常猪营养水平日粮后的IUGR 猪的营养满足状况进行了分析，发现其营养状况相当于正常猪采食低能量低蛋白质日粮的表型，反映了IUGR 影响了猪用于生长发育的重要养分供给，导致其具有较高的维持营养需要。因此，通过增加日粮营养浓度来优化IUGR 猪的生长性能可能是另外一个有效的调控方案。严鸿林等发现， 在生长育肥期饲喂高脂日粮（以10% 猪油等量替代对照日粮中的玉米淀粉），可以改善IUGR 猪的生长性能和肉品质，延长育肥时间，可显著缩小IUGR 猪与正常猪的肉质差异。另外，Han 等研究表明，给IUGR 仔猪提供高营养水平（1.5 倍正常营养水平）的日粮时， 仔猪肠道形态有所改善，且有利于提高其生长性能，但会导致机体肠道先天性免疫和体液免疫功能异常。

IUGR 猪具有新生期死亡率高、后期生长性能差等特点，其肠道黏附连接受损、出生时肌纤维数减少和肌肉蛋白质合成能力下降、肝脏氨解毒能力降低是出生后死亡率高、生长性能差的代谢程序化机制，胎盘和脐静脉血转运供给的葡萄糖和精氨酸家族氨基酸不足是IUGR 形成的营养原因。基于此，在妊娠后期或配种前日粮中补充谷氨酰胺、葡萄糖胺、亮氨酸等营养物质， 可以减少IUGR 的发生。在IUGR 仔猪出生后，日粮中补充精氨酸、亮氨酸、谷氨酰胺、核苷酸和益生菌等营养素，有利于提高其生长性能、改善肉品质和降低饲料报酬；增加日粮营养浓度可能在IUGR 猪高维持需要与低沉积能力的基础上提高其生长性能。（参考文献略）