《Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition》：Effects of N-Acetylcysteine on Oxidative Status and Intestinal Health in Piglets (Sus scrofa domesticus L.): A PRISMA-Based Systematic Review
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氧化应激是集约化生猪生产中的关键挑战，尤其在断奶期间，会损害肠道完整性和动物生产性能。N-乙酰半胱氨酸（NAC）因其作为谷胱甘肽前体和信号调节因子的作用，已成为缓解这些不良影响的多功能营养策略。本系统评价旨在批判性综合关于NAC补充对仔猪影响的现有证据，重点关
氧化应激是集约化生猪生产中的关键挑战，尤其在断奶期间，会损害肠道完整性和动物生产性能。N-乙酰半胱氨酸（NAC）因其作为谷胱甘肽前体和信号调节因子的作用，已成为缓解这些不良影响的多功能营养策略。本系统评价旨在批判性综合关于NAC补充对仔猪影响的现有证据，重点关注生长性能、肠道形态、抗氧化状态和肠道健康指标。依据PRISMA指南，在Web of Science和Scopus数据库中进行系统检索。共纳入20项评估吮乳期和保育期仔猪口服NAC补充的试验研究。采用SYRCLE偏倚风险评估工具评价方法学质量。结果：在不同应激模型中，NAC补充持续提高抗氧化能力，表现为还原型谷胱甘肽（GSH）水平升高（15%至40%）和丙二醛（MDA）水平降低（20%至35%）。在断奶仔猪中，NAC减弱促炎信号传导（NF-κB和MAPK通路），减少细胞因子产生（TNF-α、IL-1β），并维持绒毛高度和紧密连接表达。在新生仔猪和宫内生长受限（IUGR）模型中，NAC促进线粒体生物发生和生物能量恢复。此外，NAC调节肠道微生物群，有利于乳酸杆菌属和双歧杆菌属等有益菌属。尽管具有上述分子层面的益处，但动物生产性能反应在生理挑战条件下更为显著，而在低应激商业环境中的效果仍不一致。NAC作为一种超越单纯抗氧化作用的生理调节剂，通过发育阶段特异性机制提供细胞保护和维持肠道稳态。
论文主体内容总结
1 引言
氧化应激是集约化养猪生产中主要的生理和生产挑战，常因早期断奶、运输、日粮骤变、断奶后采食不足及病原暴露等因素而加剧。这种状态源于活性氧（ROS）产生与内源性抗氧化系统（主要包括谷胱甘肽（GSH）、超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPx））防御能力之间的失衡。过量ROS会引发脂质、蛋白质和DNA的氧化损伤，并干扰氧化还原敏感信号通路，从而损害肠道屏障完整性、免疫应答和动物生长性能。肠道黏膜在营养吸收和抵御管腔抗原方面发挥核心作用，构成机体第一道防线。断奶后阶段，仔猪因酶系和免疫系统发育不成熟而表现出高度生理脆弱性，采食量下降加剧能量亏缺，并导致形态功能改变，如绒毛萎缩和隐窝增生，最终形成促炎和功能紊乱的肠道环境。在此背景下，具有抗氧化和免疫调节作用的营养策略受到广泛关注，其中NAC因其多功能作用而突出，作为谷胱甘肽的直接前体，在半胱氨酸成为主要限制因素时恢复氧化还原稳态。现有证据表明NAC通过调节炎症信号通路和减轻应激诱导的细胞周期阻滞发挥免疫调节和细胞保护作用。尽管潜力巨大，但NAC在不同实验模型、生产阶段和应激水平下效果的一致性仍存在空白，限制了其向商业系统的推广。本系统评价基于以下假说：NAC补充通过增加谷胱甘肽可利用性和调节炎症通路来减轻氧化应激效应，从而促进仔猪肠道健康和生产性能。
2 材料与方法
本系统评价依据PRISMA指南进行，方案预先在Open Science Framework注册，旨在回答以下问题：日粮补充NAC对仔猪肠道健康、氧化状态和生长性能有何影响？问题基于PICO模型构建，确定人群（吮乳期和保育期仔猪）、干预（通过饲料、饮水或代乳料口服补充NAC）、对照（基础日粮或安慰剂）和结局（生长性能、肠道形态、抗氧化状态、肠道健康及相关基因表达）。检索策略在Web of Science和Scopus数据库中进行，不限发表年份，采用布尔运算符组合描述符。纳入评价至少一项感兴趣结局的随机试验研究，排除其他物种、不同生理阶段、仅肠外给药、体外模型、文献综述、荟萃分析、病例报告和无对照组的研究。初步识别387条记录，其中74条重复，经标题和摘要筛选后21篇文章进入全文阅读，最终因人群不适宜排除1项研究，共纳入20项试验。采用SYRCLE偏倚风险评估工具评价方法学质量，该工具评估十个偏倚领域。由于纳入研究间存在高度方法学异质性，包括实验设计、NAC剂量、给药途径、方案持续时间和结局的差异，进行定量荟萃分析被认为技术上不恰当，故选择结构化定性综合。
3 结果
3.1 研究特征
共纳入20项研究。生理阶段方面，断奶仔猪占主导（65%，n=13），其次为吮乳期（25%，n=5）和新生仔猪（10%，n=2）。遗传背景高度标准化：85%的研究使用杜洛克×（长白×约克夏）三元杂交商品猪。地理分布上，研究集中于中国（65%，n=13），中国与美国国际合作占30%（n=6），比利时1项（5%）。时间跨度从2012年至2025年。实验模型方面，脂多糖（LPS）诱导炎症和基础条件无应激研究各占25%（n=5），猪流行性腹泻病毒（PEDV）占20%，宫内生长受限（IUGR）占10%，其他特定应激各占5%。给药途径以饲料添加为主（50%，n=10），通常剂量为500 mg/kg日粮；代乳料占40%（n=8），剂量范围25至1200 mg/kg体重（BW）；饮水占10%（n=2），浓度为200和250 mg/L。实验设计以完全随机设计为主（85%，n=17），个体动物为主要实验单元（90%，n=18）。50%的试验为短期（≤12天），45%为中期（14至21天）。
3.2 偏倚风险
SYRCLE评估显示，基线特征（100%）和结局数据不完整（90%）领域低偏倚风险比例高，选择性报告在85%的研究中为低风险。随机序列生成方面，70%的研究（n=14）为低风险。相反，分配隐藏和护理人员及研究人员盲法为主要方法学弱点，分别有90%和100%的研究被归类为高风险。结局评估者盲法在90%的研究中为高风险，随机结局评估也常不清楚或未报告（65%高风险）。此外，25%至30%的研究存在其他偏倚来源，包括分子检测样本量小和NAC化学纯度及配方信息有限。
3.3 NAC对炎症应激下断奶仔猪的影响
在LPS（n=4）或乙酸（n=1）诱导的炎症应激断奶仔猪中，NAC补充总体上显著改善肠道形态、炎症调节和抗氧化状态。肠道结构完整性得到保持，表现为绒毛高度和绒毛高度：隐窝深度（VH:CD）比值增加，绒毛萎缩减少。炎症反应显著减弱，促炎细胞因子（TNF-α、IL-1β和IL-6）在肠道和全身 compartments 均明显降低。抗氧化状态在所有炎症模型中持续增强，表现为GSH水平升高、GSH:GSSG比值优化、SOD和GSH-Px活性增强，MDA浓度降低。肠道屏障功能在3项研究中评估，紧密连接蛋白（occludin、claudins和ZO-1）表达上调，肠道通透性降低，促炎信号通路下调。相比之下，生长性能效应在试验间存在差异。
3.4 NAC对病毒应激下吮乳仔猪的影响
在PEDV（n=4）感染的吮乳仔猪中，NAC补充总体上与腹泻发生率和严重程度降低及肠道病毒载量减少相关。然而，一项研究（Zhang et al. 2022）观察到NAC补充增加病毒复制和载量，可能与干扰素介导抗病毒反应的调节有关。肠道完整性在4项研究中均得到评估，上皮结构保持，包括绒毛高度增加和VH:CD比值维持。免疫调节在3项研究中报告，NAC降低促炎细胞因子（TNF-α和IL-8），增加抗炎介质（IL-10）。此外，NAC调节抗病毒信号通路，包括干扰素相关反应和Nrf2。抗氧化状态在3项研究中评估，氧化应激标志物降低，肠道组织氧化还原稳态部分维持，但各抗氧化参数间反应不完全一致。
3.5 NAC对宫内生长受限仔猪的影响
在IUGR仔猪中，NAC补充在有限研究（n=2）中评估，出生后生长性能持续改善，包括最终体重和平均日增重（ADG）增加。肠道发育在2项研究中评估，表现为绒毛高度增加和上皮结构完整性改善。抗氧化状态在2项研究中评估，GSH水平升高，GSH:GSSG比值优化，抗氧化酶活性增强，MDA和ROS等氧化应激标志物降低。此外，线粒体功能和能量代谢在2项研究中调查，NAC补充增加三磷酸腺苷（ATP）可利用性并改善细胞生物能量效率指标。
3.6 微生物群相关发现与NAC口服给药
所有纳入研究均通过饲料、代乳料或饮水口服给予NAC。关于NAC对肠道微生物群影响的证据仍然有限。在评估微生物组成的研究中，补充与乳酸杆菌属和双歧杆菌属等有益菌属丰度增加及大肠杆菌和埃希氏菌-志贺氏菌减少相关。宏基因组分析提示NAC可能影响肠道微生物组的功能特征，包括代谢通路和抗生素抗性基因。然而，研究数量少和实验模型异质性限制了对NAC对肠道微生物群影响的更广泛结论。
4 讨论
4.1 NAC作为断奶仔猪的肠道和氧化还原调节剂
断奶期以肠道稳态显著失调为特征。在LPS等炎症应激模型中，NAC补充促进GSH合成和可利用性增加约15%至40%，改善细胞内氧化还原状态，MDA水平降低约20%至35%。即使在配对喂养模型中也能观察到这些益处，表明NAC作用直接且独立于采食量。NAC通过抑制NF-κB信号通路发挥抗炎作用，减少TNF-α、IL-1β和IL-6等促炎细胞因子的产生。NAC还调节MAPK通路，Guo等人（2025）的证据表明NAC通过减少ERK、JNK和p38磷酸化来减轻断奶诱导的细胞周期阻滞，允许细胞从G0/G1期进入S期。这些分子和生化效应转化为肠道结构和功能的持续改善，包括绒毛高度和VH:CD比值增加、紧密连接蛋白表达升高，以及EGF和EGFR在空肠中的上调。在乙酸诱导结肠炎模型中，NAC降低髓过氧化物酶（MPO）活性和中性粒细胞浸润。微生物群调节方面，NAC促进乳酸杆菌属和双歧杆菌属等有益菌属生长，抑制大肠杆菌等病原菌。
4.2 NAC在新生期的肠道稳态与病毒悖论
在新生期，NAC补充表现出对肠道稳态的特异性效应。在β-伴大豆球蛋白（β-CG）应激模型中，口服NAC（50 mg/kg BW）降低腹泻发生率并减轻过度肠道自噬，增加claudin-1和肠脂肪酸结合蛋白（I-FABP）表达。在PEDV感染的新生仔猪中，NAC通过维持绒毛结构和增加ZO-1和occludin等紧密连接蛋白表达提供结构保护。该阶段发现的独特功能机制是水通道蛋白8和10（AQP8和AQP10）的上调，提示NAC通过正常化空肠水和溶质转运帮助减轻病毒性腹泻。此外，NAC诱导热休克蛋白70（HSP70）表达。然而，观察到关键悖论：尽管NAC改善形态，100 mg/kg BW剂量导致空肠和回肠病毒载量增加。这种权衡发生是因为NAC过度中和ROS可能损害先天免疫，RIG-I信号通路（I型干扰素产生所必需）依赖基础ROS水平，NAC的强抗氧化作用最终减弱宿主抗病毒反应。
4.3 NAC在吮乳仔猪中的线粒体与代谢恢复
在IUGR模型中，日粮中添加1.2 g/kg NAC使肝脏和肠道抗氧化能力显著改善，GSH水平增加约20%至35%，GSH:GSSG比值优化。超微结构研究显示NAC防止肝细胞和肠上皮线粒体肿胀和嵴完整性丧失，转化为ATP产生增加和生物能量效率提高。这种线粒体支持通过Nrf2通路激活和PGC-1α及TFAM等生物发生因子表达增加而强化。同时，NAC减少凋亡过程并调节细胞应激信号，减少DNA片段化通路激活并调节ROS/JNK/Bcl-2通路。肠道形态改善（绒毛高度增加）重申NAC在最大化吸收面积和肠道健康中的作用。
4.4 NAC的综合作用机制：功能可塑性
NAC通过调节氧化还原平衡发挥核心作用，其表型表达受生物学需求和应激源特定性质塑造。作为L-半胱氨酸前体，NAC解除GSH合成的代谢瓶颈，增加巯基可利用性并恢复细胞氧化还原稳态。在IUGR模型中，NAC集中于生物能量恢复，通过恢复GSH池使Nrf2通路占优势，经PGC-1α和TFAM促进线粒体生物发生。在LPS或吲哚美辛等炎症应激下，NAC作为信号调节剂，阻断应激激酶磷酸化并减少促炎细胞因子产生25%至30%。补充还调节精氨基琥珀酸合酶1（ASS1）表达，升高血浆瓜氨酸可利用性。在PEDV病毒应激中，NAC转向细胞保护和水分调节，诱导HSP70并调节水通道蛋白（AQP8/10）以维持液体通量。在断奶多因素应激中，NAC通过平衡肠道微环境和促进上皮增殖发挥作用，促进乳酸杆菌和双歧杆菌生长，减少大肠杆菌和埃希氏菌-志贺氏菌，并刺激细胞周期蛋白D和E。NAC效果的一致性取决于给药时的生理背景。大多数研究在明确氧化或炎症应激条件下评估，而商业断奶条件下无明确病理应激的研究报告生长性能效应有限。
4.5 局限性与未来展望
尽管NAC生物学效应总体一致，但当前证据存在需谨慎解释的问题。虽然500 mg/kg日粮添加是常见标准，但不同生产阶段的剂量方案和治疗持续时间仍存在差异，方法学不统一阻碍精确剂量-反应曲线的描绘。对照应激模型与商业田间条件之间的反应异质性显著，急性应激模型显示明确分子和结构益处，而无严重应激源的商业环境研究常报告生长性能中性效应。大多数实验聚焦短期和对照实验模型，主要评估急性应激后反应，限制了对补充长期效应和撤除后益处持续性的理解。未来研究应优先开展多场地田间试验以验证NAC在商业生产条件下的效果，评估与其他饲料添加剂的相互作用，确定阶段特异性补充窗口，并整合多组学方法以进一步阐明其生物学效应的分子机制。
5 结论
现有证据表明NAC作为生理调节剂，其益处超越单纯自由基中和。其功效与功能可塑性内在相关，允许分子根据发育阶段和应激源性质指导特定细胞反应。断奶仔猪中观察到最大益处，NAC主要通过保持肠道屏障完整性、减轻全身炎症和加速上皮更新发挥作用。在新生仔猪和IUGR模型中，干预焦点转向生物能量恢复和线粒体保护，确保补偿性生长的代谢支持。在感染应激下，NAC作为细胞保护剂，但需谨慎选择剂量以平衡结构组织保护与先天免疫维持。日粮补充500 mg/kg饲料是断奶仔猪中最常采用的方案，而新生和吮乳仔猪研究评估了通过代乳料给予的25至1200 mg/kg体重剂量。NAC代表有前景的精准营养策略，以提高生猪对生产周期主要应激源的韧性，但从实验环境向商业规模应用的过渡仍需设计良好的剂量-反应研究和长期评估。
