玉龙阴是中国工程院院士,中科院亚热带农业研究所,研究员和天津工业生物技术研究所、中国科学院。他领导一个团队的50多名研究人员和花了八年研究仔猪腹泻背后的分子机制。在这里,他解释了关键技术的发展,一系列的饲料产品,可以降低其发病率。
云南省,中国工程院的一员。来源:中国工程院院士
仔猪腹泻导致70%的死亡率在猪生产。小猪,特别是在断奶,面对压力与他们的生活环境,社会互动和饮食习惯。因为他们的消化系统不发达,他们更敏感的蛋白质含量高的饮食和非淀粉多糖——一种碳水化合物。营养失衡导致腹泻,削弱了仔猪的免疫系统。
从历史上看,高水平的抗生素、铜和锌被用来掩盖了营养不良对仔猪腹泻的影响。然而,当前在中国禁止抗生素,减少的趋势跟踪矿物质补充剂,小猪已经变得更加敏感,他们的饲料的营养组成。肠道疾病和腹泻造成的营养缺乏或失衡是主要挑战养猪场。
你的团队的一些观察是什么?
我们的调查始于一个问题——腹泻发生和如何坚持?为了找到答案,我们系统地分析了各种成分的猪饲料的影响肠道健康和仔猪腹泻,所有的上下文中不饮食。识别关键营养物质,诱发腹泻给我们提出了一个重大的挑战。我们不得不屏幕很多营养,一个接一个,通过严格的动物实验,找出引起diarrhetic效应。
我们已经确定了关键因素,包括在乳儿期缺铁,电解质失衡,烟酸缺乏症,叶酸不足和高蛋白质摄入量。有趣的是,这些因素也与断奶猪的殖民微生物组成的变化,特别增加了大量的细菌壁厚菌门和拟杆菌门的水平下降。仔猪饲料与不同的进一步检查后,我们发现营养之间的复杂的相互作用,微生物群和东道主,支撑发展的腹泻。过载未消化的养分到达后肠或营养不良诱导肠道损伤都可能导致不平衡肠道内的微生物种群。正是这种所谓的“微生物生态失调”,进一步导致肠道炎症和仔猪腹泻。
通过使用营养应激仔猪腹泻模型,我们能够识别关键通路参与这种情况的发展。例如,高蛋白质饮食作为一种压力源,激活规范的炎症通路,称为NF-κB信号。此外,我们发现,AMPK /α-ketoglutarate轴,控制细胞能量平衡,起着至关重要的作用在调节肠道水和离子平衡。当中断,这个轴可以导致肠道功能受损。
你开发什么技术?
长期、大剂量使用多种类型的抗生素会导致抗生素耐药性,破坏动物的免疫功能,残留抗生素的猪肉可能通过食物链传播给人类和环境污染。diet-microbe-host交互的知识和关键分子途径让我们发展更可持续和ecological-friendly技术。这些包括改善小肠消化和吸收利用氨基酸及其衍生物代谢物,功能性脂肪酸,和甜菜碱;重塑的肠道微生物通过益生菌如戊糖片球菌和枯草芽孢杆菌;使用γ-aminobutyric酸和抑制肠道炎症反应,褪黑激素(tryptophan-related代谢物)和植物提取物。饲料添加剂和饲料产品改变了我们的技术减少了仔猪腹泻发病率25 - 30%。
除了营养科学,你关注什么?
中国是世界上最大的猪肉生产国和消费国的猪肉产品,因此任何猪农业技术进步将带来巨大的社会经济效益。然而,中国的猪养殖产业仍面临严重问题,如饲料资源短缺,和一个高水平的环境污染。我们的团队现在正进行研究猪育种、饲料利用率、生态农业、替代抗生素。特别是,我们专注于利用本地猪资源,更有效地利用农业废弃物,优化育种周期,并利用植物提取物、活性植物天然产物合成微生物,益生菌饲料添加剂。
