下痢——早期断奶与人工饲养的必然结果

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摘要

仔猪早期断奶的目的是为了提高母猪的利用率，这看起来是个极富吸引力的管理理念。但是早期断奶所引起的下痢所造成的死亡率上升，使得早期断奶的初衷大打折扣。产毒素大肠杆菌、传染性胃肠炎病毒和轮状病毒是引起仔猪下痢的主要病因。病原感染小肠而引起分泌性的或者吸收功能紊乱性下痢。天然状态下，仔猪肠道内的抗体保护其免受病原感染，这些抗体来源于母猪的初乳和常乳，应该说它们同样对集约化养殖的早期断奶仔猪也具有保护作用。

关键词：仔猪，下痢，大肠杆菌，传染性胃肠炎病毒，轮状病毒

引言

母猪的利用率不高，每头母猪每窝可产11头仔猪，断奶7.5头，死亡率20-30%，而且主要发生在出生的前几天内。母猪的泌乳能力有限，所以哺乳期的小猪成活率不高。因为仔猪的出生率总是远高于育成，所以科学家们极不愿意再在如何提高窝产活仔数上做研究。如何提高出生仔猪的成活率显的更有意义。人工喂养仔猪是提高母猪利用率的有效途径 (Lecce, 1975)，但是主要障碍是人工喂养的早期断奶小猪死亡率太高。下痢似乎是早期断奶小猪的必然结果，而且是死亡率高的最主要原因。断奶的时间越早越难养得活 (Bellis,1957)。 看上去的确如此，因为越小的猪小肠细胞对病原越敏感(Kohler, 1972; Moon et al., 1975; Kirsteinet al., 1985)。产毒素大肠杆菌 (ETEC)，传染性胃肠炎病毒 (TGEV)和轮状病毒是引起仔猪下痢的主要病原。产毒素大肠杆菌引起分泌性下痢，病毒产生吸收障碍性下痢。小肠细胞易被产毒素大肠杆菌侵扰和被病毒破坏，而母猪奶水中的免疫球蛋白通过在肠道内结合病原，保护仔猪免受侵袭。人工饲养仔猪的方案不应该忽略的自然进化的规律，比如，在人工喂养小猪时采用含有公认病原抗体的液体日粮。本文就免疫的一些背景知识做一简介并且对如何调节初生仔猪和早期断奶仔猪的免疫力，预防下痢提出一些建议，同时对引起下痢的因素及其如何引起下痢做一描述。

背景

进化中的脊椎动物产生了一种调节病原微生物的防御能力，免疫反应就是其中的一种。其中包括病原（抗原）、白细胞和淋巴组织之间的复杂的相互作用。白细胞是B淋巴细胞和T淋巴细胞的初级形态。B淋巴细胞在禽类的法氏囊和哺乳动物的类似组织中被激活，T淋巴细胞在胸腺中被激活。巨噬细胞是由血骨细胞分化而来的噬菌细胞。在病原感染的初期，宿主的巨噬细胞吞噬病原并且被激活。抗原激活巨噬细胞与特异性的B淋巴细胞和T淋巴细胞接触，这种相互作用刺激B淋巴细胞和T淋巴细胞增殖分化并且对抗特异性的病原。只有当与抗原配对的淋巴细胞与病原结合并且扩增时，分化的B淋巴细胞才发展为浆细胞。这些浆细胞分泌免疫球蛋白，这些免疫球蛋白能够高效地与特异性抗原结合，就像锁匙开锁一样。抗原与抗体的结合力除共价外其它的化学键都有。免疫球蛋白可以分为5种类型，分别是IgG, IgM, IgA, IgD和IgE。从抗原入侵到形成特异性抗体的过程叫做体液免疫。当B淋巴细胞分化为浆细胞、特异性抗原和T淋巴细胞也扩增为T杀伤细胞，T辅助细胞和T抑制淋巴细胞。T杀伤细胞直接与入侵的细胞作用，损伤抑制T杀伤细胞细胞下调免疫反应，T辅助细胞则放大此反应。抗原诱导的特异性T细胞扩增叫做细胞介导的免疫反应。在大多数情况下，体液免疫和细胞免疫对机体都具有保护作用。

如果病原的浓度低或者病原被弱化或者杀死（疫苗），宿主则可形成免疫反应并且预防临床疾病。否则组织被病原感染并发病。病原与机体的最初对抗会给机体的免疫系统留下记忆，当机体再次遇到这种病原的时候，免疫系统便可以快速反应，B和T淋巴细胞可快速扩增产生特异性抗体和特异性T细胞。后天获得的对抗原的免疫反应叫主动免疫。主动免疫会持续一段时间，有时甚至是终生免疫。免疫也有被动免疫，在体液免疫的情况下，可将产生主动免疫的动物的免疫球蛋白注射给未免疫的动物而简单地获得免疫力。被动免疫持续的时间短，如， IgG的半衰期大约是2周。

幼龄哺乳动物的免疫状态

婴儿在出生时没有免疫力，婴儿没有主动性免疫力是因为婴儿在子宫内的无菌状态下未接触过抗原。但是如果是人的婴儿，他们则可通过从母亲的胎盘血液获得免疫球蛋白。另外的一个极端例子是初生仔猪，它们没有免疫球蛋白。所以小猪出生后可以通过吃初乳而快速获得免疫球蛋白(Lecce, 1984)，因为初乳富含 IgG 和IgA。从胎盘血和初乳获得的免疫球蛋白有特定的组成，这种组成反映母体的免疫史（即曾经遭受的病原攻击和疫苗注射）。一般情况下，新生儿无长期的主动免疫但是他们有短期获得性免疫。为了保护婴儿免受疾病侵袭，我们要将短期的被动免疫转化为长期的主动免疫。这可以通过在婴儿的被动免疫能力即将丧失时，将其暴露于一定水平且不会发病的病原中主动免疫即可获得。但是，如果婴儿的被动免疫能力不足或者所处的环境病原水平过高，这时灾难将打破和平的美梦 (Lecce et al., 1978)。仔猪出生36小时后其肠道将不能将免疫球蛋白吸收入血，但是此时母猪的奶水中仍然有高浓度的免疫球蛋白，以防止外来病原对小猪的危害。母猪喂养的小猪，母乳中的免疫球蛋白将中和肠道中的病原，从而避免小猪被环境中的病原菌感染。此时小猪获得的被动免疫能力对小猪没有保护力，因为血液中的抗体不能到达肠腔中。

图1表示由母猪乳汁进入小猪肠道的免疫球蛋白数量，从初乳中来的抗体和小猪自身合成的抗体，假定初生仔猪可从母猪得到200ml初乳，4日龄时可得到400ml常乳(extrapolated from Lecce and Matrone, 1960; Miller et al., 1961; Morgan and Lecce, 1964 and Bourne, 1973)。小猪自身免疫球蛋白的合成形成主动免疫，来自母猪乳汁的免疫球蛋白形成被动免疫。

防御

当我们设计方案来人工饲养早期断奶仔猪时，以下因素应该考虑：

1) 肠道感染和腹泻是早断仔猪死亡和发病的主要原因；

2) 引起猪腹泻的主要原因有大肠杆菌、传染性胃肠炎病毒、轮状病毒；

3) 早断仔猪腹泻可通过饲喂添加有相应抗体的饲料来预防 (Lecce and King, 1981)。

外来病原

大肠杆菌Escbericbia coli (colibacillosis)

自从Jensen1891年开始研究后，新生仔猪腹泻就成为我们研究的主题(see Barnum et al., 1967 for review)。大肠杆菌的病原学意义是这一领域研究的重点，因为很难建立一种肠杆菌对于初生仔猪腹泻的精确病因。而这一困难则因为肠杆菌本来就是肠道菌群的组成部分，而且，用血清型来分类产毒素大肠杆菌一直以来都不是特别有用。但是最近的研究揭示肠杆菌应该被看作是“产毒素的”，而不仅仅是“致病性的” (Wilson, 1981)。

产毒素大肠杆菌产生蛋白菌毛（K抗原）和多糖荚膜（另外一种K抗原）。它们还产生一种热不稳定（LT）肠毒素，一种热稳定肠毒素（STa，STb）或者LT和ST同时产生(Runnells and Moon, 1984)。蛋白菌毛是一种位于细菌外膜表面的纤毛，从猪体内分享到的大肠杆菌有4种类型的菌毛(K99, K88, K987P 和F41) ，毫无疑问，未来将会有其它的种类会被发现。菌毛和荚膜上的抗原决定族是那些与肠上皮细胞结合位点特异性结合的配基，抗原与结合位点结合以后的结果就是产毒素大肠杆菌在肠道内粘附和定植(Guerrant et al., 1973; Nagy et al.,1977; Dean and Isaacson, 1985). 图 2显示了受轮状病毒和溶血性产毒素大肠杆菌感染的小猪肠绒毛被大肠杆菌粘附的情形(Lecce etal., 1983).

图1. 100ml乳猪血清或500ml母猪初乳和常乳中免疫球蛋白的克数

实线：每头乳猪每天食入的免疫球蛋白的大致量（肠被动免疫）。白色柱：被小猪吸收进入血清的初乳免疫球蛋白量（循环系统被动

免疫）。黑色柱：小猪血清中自身合成的免疫球蛋白量（主动免疫）。备注，断奶其实就是突然中断了肠被动免疫(Lecce 和Matrone,

1960; Miller et al., 1961; Morgan 和 Lecce,1964 和 Bourne, 1973).

图2. 被轮状病毒和溶血性大肠杆菌感染的小猪空肠绒毛扫描电镜照片

A) 肠绒毛完全被大肠杆菌覆盖。B) 放大后的被大肠杆菌覆盖的绒毛局部(Lecce et al., 1983).。

粘附的产毒素大肠杆菌紧接着分泌毒素。热不稳定型毒素LT与霍乱弧菌毒素类似，它可以引起肠粘膜细胞中环一磷酸腺苷(cAMP)的水平增加，cAMP水平的增加限制了NaCl和水的吸附，并且增加了隐窝细胞分泌Cl-和HCO3-的能力。热稳定型毒素STa增加环一磷酸鸟苷(cGMP)，因此阻止了NaCl的吸收，同时使CI- 和 HCO3- 分泌增加 (Rubino and Guandalini, 1984)。热不稳定毒素b STb如何影响肠细胞的机理目前尚未研究透彻(Kennedy et al., 1984)。肠腔中盐和水分的增加引发腹泻，脱水和死亡。有一点很重要，就是大肠杆菌很少引起肠粘膜破坏 (Kohler, 1972; Moon,1974)，而是引起水和电解质吸收的紊乱。并且不会影响葡萄糖驱动的Na+伴随的氨基酸吸收。因此，用葡萄糖和盐溶液饮水，对大肠杆菌性腹泻有一定治疗效果 (Bywater 和Woode,

1980)。

传染性胃肠炎病毒(TGEV)

1946年，Doyle和Haveutchings发现一种囊膜包裹的病毒可引起新生仔猪急性的、快速的、致命的传染性胃肠炎 (TGE) 。紧接着他们确定此种病毒是一种冠状病毒。这种病毒大小80-120nm，外有衣壳，看起来像皇冠。传染性胃肠炎病毒TGEV是一种单链RNA病毒，它外被脂膜和脆弱的球状突起，所以它对有机溶剂和环境温度非常敏感。它在小猪的小肠细胞中复制，并且破坏小肠细胞。因此致使吸收表面积大大减少， 从而导致吸收紊乱性腹泻。图3显示小猪空肠正常绒毛和受损绒毛的扫描电镜照片，上面一排是正常绒毛，下面一排是不同程度受损绒毛的状态。这些小猪被轮状病毒感染，但是被传染性胃肠炎病毒感染的小猪也有相似的病理变化(Olson et al., 1973; Lecce and King, 1978)。被感染的小猪往往快速死亡。这种疾病有自我抑制的趋势，因此当小母猪和母猪被感染后可提高猪群的免疫力，因为它们可形成免疫并且通过初乳和常乳保护其仔猪 (Haelterman,1972)。而且，因为这种病毒很脆弱，它们有可能从猪场消失。有证据表明口服葡萄糖电解质溶液对于吸收紊乱性腹泻和分泌紊乱性腹泻有益(Bywater and Woode, 1980)。

图3. 未吃到初乳的乳猪空肠中部肠绒毛扫描电镜照片

上面一排：未被病毒感染的对照组

下面一排：被轮状病毒感染的猪被破坏的肠绒毛 (Lecce and King, 1978).被传染性胃肠炎病毒感染的猪有相似的结果(Olson et al., 1973). (放大446倍)

轮状病毒

1973年，Coalson和Lecce认为仔猪传染性的腹泻病原既不是传染性胃肠炎病毒也不是大肠杆菌(Lecce et al., 1972; Coalson and Lecce, 1973; Lecce et al., 1976)，而是和TGE病毒很相似，并且引起肠细胞破坏的另外一种病毒，这种呼肠孤病毒一样的病毒后来被确定为轮状病毒 (Lecce et al., 1976;Lecce and King, 1978)。轮状病毒在此之前为一种未知的可感染幼龄哺乳动物小肠细胞的病毒。它在肠细胞中复制并且破坏肠细胞，引起吸收面积减少，从而导致吸收紊乱性腹泻、脱水和死亡的病理症状，与 TGEV 非常相似(图 4)。轮状病毒是一种20面70nm粒子，对有机溶剂和环境温度非常稳定的病毒，它看起来像个轮子。Rota是拉丁文中轮子的意思，因此它被命名为轮状病毒Rotavirus (图 4)。其遗传物质是11个片段构成的双链RNA。因为此病毒对环境的不敏感性，母猪可能被慢性感染并且一直带毒(Lecce and King, 1980)。这一普遍存在的病毒看起来像是个机会主义者，当管理不慎时，病毒超过了小猪的防御能力，腹泻就发生了(Lecce and King,1978; Lecce et al., 1978)。母猪乳汁中的抗体对哺乳仔猪有保护作用，而且，为使保护有效，抗体必须要在肠腔中。饲喂含有牛初乳的日粮对保护小猪免受轮状病毒侵袭有帮助(Lecce and King, 1981, 1982)。

图4. 轮状病毒的电镜照片 70nm 20面体轮状病毒粒子(放大60,000倍)

大肠杆菌和传染性胃肠炎病毒感染，口服葡萄糖电解质溶液具有治疗效果 (Bywater and Woode, 1980)。营养摄入过多则会加重腹泻 (Lecceet al., 1983)。

小结

1) 人工饲养的早期断奶小猪易发肠道疾病，引起下痢、脱水和死亡

2) 主要病原是产毒素大肠杆菌(ETEC)、传染性胃肠炎病毒(TGEV) 和轮状病毒

3) 以上三种病原都影响肠粘膜细胞。产毒素大肠杆菌引起分泌性下痢；传染性胃肠炎病毒和轮状病毒引起吸收紊乱性下痢

4) 断奶过程是将保护乳猪的乳源免疫球蛋白突然断绝

5) 通过饲料或者饮水补充抗体可为仔猪提供被动保护