复合牛奶寡糖对不同出生体重新生哺乳仔猪生长性能、免疫功能及肠道健康的影响

《Animals》：Effects of Compound Milk Oligosaccharides on Growth Performance, Immune Function, and Intestinal Health of Neonatal Suckling Piglets with Different Birth Weights

　　

本研究旨在探究复合牛奶寡糖（compound milk oligosaccharides，CMO）对不同出生体重新生哺乳仔猪生长性能、免疫功能及肠道健康的影响。研究人员从10头胎次与产仔数相同的泌乳母猪中各选取4头新生仔猪（每窝2头正常出生体重（normal birth body weight，NBW）仔猪与2头低出生体重（low birth body weight，LBW）仔猪），采用2×2双因素设计分为4个处理组（每组10个重复，每重复1头仔猪），包含两个出生体重水平（正常或低出生体重）与两种CMO剂量（0或75 mg/d）。所有仔猪从出生至21日龄每日口服灌胃2 mL CMO溶液（37.5 mg/mL CMO，3′ SL:2′ FL:6′ SL = 5:4:1）或等体积生理盐水。试验结束时，每处理组选取8头仔猪进行血清与肠道终末测量，另取5头仔猪用于结肠微生物群分析。结果表明，NBW仔猪的体重与平均日增重显著高于LBW同窝仔猪（p < 0.05），同时结肠中埃希氏菌-志贺氏菌属（Escherichia-Shigella）丰度更低（p < 0.05）。更重要的是，从出生至断奶期间口服CMO可提高两组仔猪在第14天和第21天的体重、平均日增重、空肠绒毛高度及绒毛高度/隐窝深度比值，降低血清IL-1β、IL-6与IL-10浓度，并抑制回肠IL-1β与MyD88的mRNA表达。此外，CMO显著下调了LBW仔猪回肠NF-κB的表达（p < 0.05）。交互作用分析显示，出生体重与CMO补充之间的交互作用特异性地降低了回肠TLR4基因表达，减少了结肠观测物种数、Chao 1与ACE指数，并在LBW仔猪中富集了结肠帕拉拟杆菌属（Parabacteroides）（p < 0.05）。综上所述，每日口服75 mg CMO可改善哺乳仔猪的生长性能与肠道健康，其潜在机制可能与缓解肠道炎症、改善肠道形态及调节肠道微生物平衡密切相关。

研究背景与目的

近年来，高产母猪基因型在商业化生产中广泛应用，窝产仔数显著增加，每胎18至20头仔猪已相当普遍。然而，产仔数的提高也带来一系列挑战，包括分娩时间延长导致新生仔猪缺氧与难产风险上升，平均出生体重、活力及窝内均匀度下降，尤其是对初乳和乳汁的竞争加剧。母源乳汁摄入不足不仅影响被动免疫获取，还会延缓肠道成熟，严重时增加断奶前死亡率，最终降低每头母猪年断奶仔猪数，并可能对后代后续生长性能产生负面影响。已有研究表明，高产母猪繁殖性能的提升并未伴随总泌乳量的同步增长，这意味着每头仔猪实际获得的乳营养摄入可能受限。因此，为高产母猪的后代补充代乳品可能是提高断奶前存活率与断奶体重的有效策略，但目前关于代乳品中关键功能性成分的筛选研究仍十分匮乏。

母乳被认为是哺乳动物营养的金标准，而牛奶寡糖（milk oligosaccharides，MOs）作为其中重要的功能性成分，含量仅次于乳糖和脂肪。MOs通常由3至10个单糖通过糖苷键连接而成，基于分子结构可分为中性岩藻糖基化、中性非岩藻糖基化和唾液酸化三大类。大量研究表明，MOs具有免疫调节、阻止病原体黏附肠道上皮、抗病毒、保护坏死性小肠结肠炎、改善肠道屏障功能、调节肠道微生物群及促进神经发育等多种生理活性。目前关于MOs的研究主要集中在单一单体（如3′-唾液酸乳糖（3′-SL）、6′-唾液酸乳糖（6′-SL）、2′-岩藻糖基乳糖（2′-FL））的结构表征、含量分析和功能效应上，但特定复合MOs混合物（3′-SL:2′-FL:6′-SL = 5:4:1）对哺乳仔猪的影响尚不清楚，尤其是该混合物能否改善不同出生体重仔猪的生长性能、免疫功能与肠道健康，以及在低出生体重仔猪中是否具有更显著的效益，均缺乏实验证据。因此，本研究旨在探究口服复合牛奶寡糖（CMO）对正常和低出生体重哺乳仔猪生长性能、免疫功能及肠道健康的影响及其潜在机制。

研究方法概述

研究人员从一头拥有2400头母猪的商业化猪场中，选用10头胎次与产仔数一致的泌乳母猪，每窝选取2头正常出生体重（NBW）仔猪和2头低出生体重（LBW）仔猪（出生体重<1.0 kg定义为LBW，≥1.0 kg定义为NBW），采用2×2双因素随机完全区组设计，以母猪窝别为区组，建立两个出生体重水平（NBW和LBW）与两个CMO补充水平（0 mg/d和75 mg/d），共四个处理组，每组10个重复，每重复1头仔猪。所有仔猪从出生至21日龄每日固定时间口服灌胃2 mL CMO溶液（37.5 mg/mL，3′-SL:2′-FL:6′-SL = 5:4:1）或等体积生理盐水。试验期间不提供教槽料。主要技术方法包括：ELISA法测定血清细胞因子（IL-1β、IL-6、IL-10、TNF-α）和免疫球蛋白（IgG、IgM）浓度；苏木精-伊红染色观察空肠组织形态并测量绒毛高度与隐窝深度；实时荧光定量PCR检测回肠黏膜炎症相关基因（TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10、TLR4、MyD88、NF-κB）的mRNA表达水平；16S rRNA测序分析结肠食糜微生物群落组成。统计分析采用SPSS 27.0的一般线性模型进行双因素方差分析，微生物数据采用Scheirer-Ray-Hare非参数检验，以p < 0.05为显著性阈值。

研究结果

3.1 复合牛奶寡糖对哺乳仔猪生长性能的影响

正常出生体重仔猪在整个试验期间的体重均显著高于低出生体重仔猪（p < 0.05）。口服CMO溶液显著提高了两组仔猪在第14天和第21天的体重，以及0-14天和0-21天的平均日增重（ADG）（p < 0.05）。出生体重与CMO补充之间对仔猪体重或ADG无显著交互作用（p > 0.05）。

3.2 复合牛奶寡糖对哺乳仔猪肠道形态的影响

正常出生体重仔猪的空肠绒毛高度和绒毛高度/隐窝深度比（V/C）显著高于低出生体重仔猪（p < 0.05）。口服CMO溶液显著增加了两组仔猪的空肠绒毛高度和V/C比（p < 0.05）。出生体重与CMO补充之间对空肠绒毛高度、隐窝深度或V/C比无显著交互作用（p > 0.05）。

3.3 复合牛奶寡糖对哺乳仔猪血清免疫参数的影响

正常出生体重仔猪血清中TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-10浓度均显著高于低出生体重仔猪（p < 0.05）。口服CMO溶液显著降低了两组仔猪的血清IL-1β、IL-6和IL-10浓度（p < 0.05）。出生体重与CMO补充之间存在交互趋势，倾向于降低试验结束时血清IL-6浓度（p = 0.093），在正常出生体重仔猪中，CMO补充使IL-6浓度较对照组下降了48.71%。

3.4 复合牛奶寡糖对哺乳仔猪回肠炎症细胞因子及TLR4信号通路的影响

仔猪出生体重对回肠炎症细胞因子及TLR4信号通路的基因表达无显著影响（p > 0.05）。口服CMO溶液显著降低了两组仔猪回肠IL-1β和MyD88的mRNA表达，以及低出生体重仔猪中NF-κB的表达（p < 0.05）。出生体重与CMO补充之间对TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10、MyD88和NF-κB的基因表达无显著交互作用（p > 0.05），但对回肠TLR4基因表达存在显著交互作用（p < 0.05），表现为CMO补充显著降低了低出生体重仔猪的TLR4表达（p < 0.05）。

3.5 复合牛奶寡糖对哺乳仔猪结肠食糜微生物群的影响

仔猪出生体重和CMO对结肠食糜微生物群的多样性和丰度无显著主效应，但出生体重与CMO补充之间对观测物种数、Chao 1和ACE指数存在显著交互作用。口服CMO显著增加了正常出生体重仔猪的这些指标，而在低出生体重仔猪中则使其降低（p < 0.05）。在门水平，变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidota）和厚壁菌门（Firmicutes）是优势菌门，占总菌门的86%以上。出生体重与CMO补充之间对互养菌门（Synergistetes）的相对丰度存在显著交互作用（p < 0.05），低出生体重仔猪补充CMO后其相对丰度显著高于补充CMO的正常出生体重仔猪（p < 0.05）。在属水平，埃希氏菌-志贺氏菌属（Escherichia-Shigella）是所有组中的优势菌属，正常出生体重仔猪中该属的相对丰度显著低于低出生体重仔猪（p < 0.05）。对于帕拉拟杆菌属（Parabacteroides），仔猪出生体重（p < 0.05）及其与CMO补充的交互作用（p < 0.05）均显著影响其相对丰度，低出生体重仔猪补充CMO后该属相对丰度显著升高（p < 0.05）。此外，低出生体重仔猪中甲烷短杆菌属（Methanobrevibacter）和克里斯滕森菌科R-7群（Christensenellaceae R-7 group）的相对丰度显著高于补充CMO的正常出生体重仔猪（p < 0.05），芽孢杆菌属（Bacillus）的相对丰度也显著高于正常出生体重仔猪（p < 0.05）。

讨论与结论

本研究发现，口服CMO可有效改善哺乳仔猪的生长性能和肠道形态。CMO通过降低血清促炎细胞因子（IL-1β、IL-6）和抗炎细胞因子IL-10的浓度，抑制回肠IL-1β和MyD88的mRNA表达，尤其在低出生体重仔猪中显著下调NF-κB表达，表明CMO能够将仔猪免疫系统从过度反应的“警戒”状态调节至更成熟稳定的免疫稳态。在肠道微生物层面，CMO补充显著增加了低出生体重仔猪中产短链脂肪酸（SCFA）的互养菌门（Synergistetes）和有益菌帕拉拟杆菌属（Parabacteroides）的相对丰度，这些变化与肠道炎症指标的改善呈负相关，提示CMO可能至少部分通过调节后肠微生物群发挥抗炎作用。值得注意的是，本研究采用固定口服剂量（75 mg/d）而非按体重调整剂量，低出生体重仔猪在出生时的单位体重CMO暴露量约为正常出生体重仔猪的两倍，因此其在抗炎和微生物调节方面更为显著的效果可能部分反映了更高的相对暴露量。研究结论指出，每日口服75 mg CMO能一致地改善不同出生体重仔猪的生长性能和肠道形态，但其抗炎和微生物调节效应部分依赖于出生体重，潜在机制与改善肠道完整性、减弱TLR4/MyD88/NF-κB信号传导及调节肠道微生物平衡密切相关。