仔猪断奶后采食量下降引起的营养不良和日粮蛋白发酵是造成仔猪断奶初期肠道功能紊乱、料重比高和生长缓慢的重要原因。目前关于断奶仔猪的研究多是集中在如何缓解断奶初期的生长性能下降和肠道功能紊乱等方面。研究表明,低蛋白氨基酸平衡日粮可以在不影响仔猪生长性能的前提下,通过降低肠道对蛋白营养的发酵,从而有效缓解断奶仔猪肠道功能紊乱。然而,关于如何提高仔猪断奶后期生长速率和饲料转化率的研究较少。补偿生长是指动物由于营养不良出现生长受阻,当营养恢复后生长加速的现象。文献表明,蛋白限饲和恢复能通过提高动物生长速率、降低料重比引起动物补偿生长。因此,本研究首先以大鼠为试验动物,初步研究了蛋白限饲和恢复对断奶大鼠生长性能、空肠、结肠功能及肠道微生物和微生物代谢的影响,探究蛋白限饲和恢复是否能引起大鼠的补偿生长。最后,本研究进一步将蛋白限饲和恢复引起的补偿生长应用在断奶仔猪上来提高仔猪断奶后期的饲料转化率和生长速度,深入地从肠道消化吸收功能、肠道免疫功能、肠道微生物以及背最长肌蛋白沉积四个方面研究补偿生长的机理。1蛋白限饲和恢复对大鼠生长性能、器官重和血液激素的影响试验选用48只雄性21日龄断奶的SD(Sprague-Dawley)大鼠,随机选取18只大鼠,随机分为6个重复,每个重复3只,饲喂正常蛋白水平的日粮(NPD),作为对照组。剩下的30只大鼠,在试验的第0-14天,随机分为6个重复,每个重复5只,饲喂低蛋白水平日粮(LPD),作为试验组1。在试验的第14天,分别从试验组1和对照组随机选取6只大鼠进行屠宰取样,并于屠宰当天将试验组1大鼠进行重新混合,然后再随机分为试验组1(饲喂LPD)和试验组2(饲喂NPD),每组6个重复,每个重复2只大鼠。试验期间定期称重、并详细记录采食量,计算日增重、采食量和料重比。在试验的第28天和70天,分别从每组随机选取6只大鼠进行屠宰取样。采集血液测定血液中激素水平并称取器官重,同时计算相对器官重.结果显示:试验组1大鼠体重在第14天、28天和70天均低于对照组(P<0.05),而试验组2大鼠在第28天低于对照组(P<0.05),在第70天与对照组无显著差异,表明蛋白限饲抑制大鼠的生长,而蛋白限饲和恢复能引起大鼠的补偿生长。试验组2大鼠在补偿生长期间的料重比显著低于对照组(P<0.05),第28-70的日增重显著高于对照组(P<0.05)。另外,试验组1大鼠器官重显著低于对照组(P<0.05),而试验组2大鼠第28天器官重低于对照组(P<0.05)、在第70天与对照组无显著差异。试验组1和试验组2大鼠的相对器官重与对照组无显著差异。这些结果表明蛋白限饲抑制器官的生长,而蛋白限饲和恢复能引起器官的补偿生长,但均不影响相对器官重。最后,试验组1大鼠血清第14天和第70的生长激素浓度以及第70天的胰岛素浓度均显著低于对照组(P<0.05)。然而,试验组2大鼠血清第28天生长激素浓度显著高于对照组(P<0.05),第70天胰岛素浓度显著低于对照组(P<0.05),表明激素水平的变化与其补偿生长有关。以上结果表明,蛋白限饲和恢复能引起断奶大鼠的完全补偿生长,提高生长速率,降低料重比。另外,大鼠体重的补偿生长同时伴随着器官重的补偿生长,但不影响相对器官重。最后,血液激素水平的变化可能与补偿生长有关。2蛋白限饲和恢复对大鼠空肠功能、微生物组成及其代谢的影响试验以大鼠空肠组织、食糜和黏膜为研究对象,分析了各组大鼠空肠黏膜形态、消化吸收和黏膜免疫相关的基因表达情况和空肠微生物及代谢变化。结果显示,与对照组相比,尽管蛋白限饲暂时降低了大鼠第14天空肠绒毛高度并抑制了肠道黏膜消化吸收功能和屏障功能相关基因表达(P<0.05),试验组2大鼠第28天空肠黏膜绒毛高度、空肠消化吸收基因和紧密连接蛋白基因表达均显著增加(P<0.05),有利于大鼠的补偿生长。然而,试验组2大鼠第70天空肠黏膜营养物质吸收相关基因(Slc6a19,PepT-1,Glut-2,Sglt-1)的表达显著低于对照组(P<0.05),绒毛高度与对照组无显著差异。相比之下,试验组1大鼠除了第28天空肠营养物质吸收相关基因(Cat-1,Slc6a19,PepT-l,Glut-2,Sglt-1)的表达高于对照组(P<0.05),其空肠黏膜绒毛高度在第28天和70天均低于对照组(P<0.05)。另外,蛋白限饲和恢复引起了大鼠空肠食糜中微生物组成发生显著变化,主要包括Lactobacillus,Streptococcus,Corynebacterium和Staphylococcus。相关性分析表明,大鼠空肠食糜中 Lactobacillus,Streptococcus,Corynebacterium和Staphylococcus的丰度与空肠黏膜基因表达显著相关(P<0.05)。以上结果表明,蛋白限饲和恢复会引起的试验组2大鼠第28天空肠绒毛高度、消化吸收功能和屏障功能相关基因表达的增加可能促进了大鼠的补偿生长。另外,空肠Lactobacillus,Streptococcus,Corynebacterium和Staphylococcus相对丰度的变化与黏膜基因表达显著相关。3蛋白限饲和恢复对大鼠结肠功能、微生物组成及其代谢的影响试验以结肠黏膜和食糜为研究对象,分析了结肠食糜微生物组成及微生物代谢物SCFAs和氨态氮的浓度,并检测了结肠黏膜屏障功能相关基因、Toll样受体基因和炎症因子基因的表达。结果显示,蛋白限饲和恢复引起了试验组2大鼠结肠微生物相对丰度的变化,主要包括Firmicutes和Actinobacteria的相对丰度的增加和Bacteroidetes相对丰度的降低。另外,与对照组相比,试验组2大鼠在第28天结肠总短链脂肪酸(尤其是丁酸)的浓度显著增加(P<0.05),有利于增加能量的利用率,促进补偿生长。最后,试验组2大鼠在第28天和70天结肠黏膜屏障功能相关基因以及TLR1和TLR4的表达高于对照组(P<0.05),表明其肠道黏膜免疫功能可能得到提高。然而,试验组2大鼠在第70天结肠黏膜Tnf-α的基因表达显著高于对照组(P<0.05),暗示补偿生长可能会引起肠道黏膜炎症的发生。以上结果表明,蛋白限饲和恢复引起的大鼠补偿生长伴随着结肠微生物组成的变化。这些微生物的变化促进了短链脂肪酸的产生,尤其是丁酸。同时,蛋白限饲和恢复引起了大鼠结肠黏膜屏障功能及免疫功能相关基因的表达增加。这些变化均有助于大鼠的补偿生长。4蛋白限饲和恢复对断奶仔猪生长性能、饲料表观消化率和空肠消化吸收功能的影响试验选取36头平均体重为6.47±0.04 kg 28日龄断奶仔猪,随机分为对照组(Control group,CG)和试验组(Testing group,TG),每组6个重复(栏),每个重复3头仔猪。对照组仔猪在整个试验期间饲喂粗蛋白水平为18.83%正常蛋白水平日粮(NPD)。试验组仔猪在第0-14天饲喂蛋白水平为13.05%的低蛋白日粮(LPD),并在第14天后恢复NPD饲喂。试验期间,每天观察仔猪腹泻情况,准确记录每栏采食量,每隔一天对仔猪进行称重并收集粪便,准确记录每栏仔猪体重。计算每栏仔猪的平均日采食量、平均日增重和料重比。测定饲料和粪便中干物质、粗蛋白以及酸不溶性灰分含量用于计算干物质和粗蛋白的表观消化率以及粪便氮含量。另外,观察空肠黏膜形态并测定仔猪空肠消化酶活性及黏膜消化吸收相关基因表达水平,研究蛋白限饲和恢复对仔猪空肠消化吸收功能的影响。结果显示:试验组仔猪第14天体重显著低于对照组(P<0.05),第28天体重与对照组无显著差异,表明蛋白限饲引起了仔猪断奶后期的补偿生长。试验组仔猪在第0-14天平均日增重显著低于对照组(P<0.05),料重比和平均日采食量显著高于对照组(P<0.05)。然而,与对照组相比,试验组仔猪在第14-28天平均日增重有增加的趋势,平均日采食量与对照组无显著差异,料重比显著降低(P<0.05)。另外,试验组仔猪在0-14天的干物质和蛋白消化率增加(P<0.05)。同时,试验组仔猪在0-14天和14-28天粪便中的氮含量显著低于对照组(P<0.05),表明蛋白限饲和恢复能降低粪便氮排放。另外,试验组仔猪第28天黏膜绒毛高度显著增加,氨基肽酶A和二肽肽酶的活性及基因表达显著上调(P<0.05)、肽转运载体及钠离子依赖葡萄糖转运载体基因表达显著上调(P<0.05),表明空肠消化吸收功能的提高,从而促进了仔猪饲料消化率的提高和补偿生长。以上结果表明,蛋白限饲和恢复能引起仔猪断奶后期的补偿生长,提高生长速率、降低料重比和粪便氮排放。另外,蛋白恢复期空肠消化吸收功能的提高促进了仔猪的补偿生长。5蛋白限饲和恢复对断奶仔猪肠道免疫功能及微生物的影响本章旨在研究蛋白限饲和恢复对断奶仔猪空肠和结肠免疫功能及微生物的影响。运用荧光定量PCR、蛋白免疫印迹以及酶联免疫法测定了空肠和结肠黏膜屏障功能和炎症相关蛋白的基因和蛋白表达水平。另外,运用16S rDNA高通量测序技术分析了空肠结肠食糜和黏膜中的微生物组成,并测定了食糜中短链脂肪酸和氨态氮浓度。结果显示,试验组仔猪第14天和第28天空肠黏膜屏障蛋白Zo-1以及结肠黏膜紧密连接蛋白Occludin和Zo-1的蛋白表达显著高于对照组(P<0.05),表明蛋白限饲和恢复提高了空肠和结肠屏障功能。另外,与对照组相比,试验组仔猪空肠黏膜第14天Tnf-α和Il-1β基因表达量显著下调(P<0.05)、Il-10的水平显著增加(P<0.05),第28天Il-1β的水平显著降低(P0P.05)。然而,试验组仔猪结肠黏膜第28天Tnf-α、Il-1β和11-10浓度均显著高于对照组(P<0.05)。这些结果表明试验组仔猪空肠黏膜炎症反应降低,而结肠黏膜第28天炎症反应增加。同时,蛋白限饲和恢复引起了仔猪第14天和28天空肠和结肠食糜和黏膜微生物组成均发生显著变化。另外,试验组仔猪第14天和第28天结肠食糜总支链脂肪酸和氨态氮浓度显著低于对照组(P<0.05),表明蛋白发酵降低。而试验组仔猪第28天结肠总短链脂肪酸(乙酸、丙酸和丁酸)浓度显著高于对照组(P<0.05),促进了机体对能量的利用。结论:蛋白限饲和恢复提高了仔猪空肠和结肠屏障功能,降低了空肠炎症反应而增加了结肠炎症反应。另外,蛋白限饲和恢复引起了仔猪空肠和结肠微生物组成的改变,增加了结肠食糜微生物代谢碳水化合物能力、降低了结肠蛋白质发酵、增加了第28天结肠总短链脂肪酸浓度,有利于腹泻的降低和能量利用的增加,从而促进仔猪补偿生长。6蛋白限饲和恢复对仔猪背最长肌蛋白沉积的影响本章以背最长肌为研究对象,旨在研究蛋白限饲和恢复对断奶仔猪背最长肌蛋白沉积的影响。结果发现,试验组仔猪第14天背最长肌蛋白含量显著低于对照组(P<0.05),第28天背最长肌蛋白含量与对照组无显著差异,表明蛋白限饲抑制了背最长肌蛋白沉积,而在蛋白恢复期试验组仔猪背最长肌蛋白沉积速率增加。另外,试验组仔猪背最长肌第14天生长激素和IGF-1的水平显著低于对照组(P<0.05),而第28天生长激素和IGF-1的水平显著高于对照组(P<0.05),表明试验组仔猪背最长肌生长激素和IGF-1水平的变化与其蛋白沉积有关。进一步测定IGF-1信号通路关键蛋白的基因和蛋白表达水平发现,试验组仔猪第14天背最长肌促蛋白合成基因(mTOR和Akt)和促蛋白降解基因(4EBP1和MAFbx)均显著提高(P<0.05),而第28天背最长肌促蛋白合成基因IGF-1、mTOR和Akt的表达水平显著提高(P<0.05)、促蛋白降解基因MAFbx表达水平显著降低(P<0.05),从而促进了背最长肌蛋白沉积。以上结果表明,蛋白限饲和恢复引起了仔猪在补偿生长期间背最长肌蛋白质沉积速率增加。肌肉生长激素和IGF-1水平以及IGF-1信号通路关键蛋白的基因或蛋白表达水平与蛋白沉积速率变化有关。