下痢——早期斷奶與人工飼養的必然結果

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摘要

仔豬早期斷奶的目的是為了提高母豬的利用率，這看起來是個極富吸引力的管理理念。但是早期斷奶所引起的下痢所造成的死亡率上升，使得早期斷奶的初衷大打折扣。產毒素大腸桿菌、傳染性胃腸炎病毒和輪狀病毒是引起仔豬下痢的主要病因。病原感染小腸而引起分泌性的或者吸收功能紊亂性下痢。天然狀態下，仔豬腸道內的抗體保護其免受病原感染，這些抗體來源于母豬的初乳和常乳，應該說它們同樣對集約化養殖的早期斷奶仔豬也具有保護作用。

關鍵詞：仔豬，下痢，大腸桿菌，傳染性胃腸炎病毒，輪狀病毒

引言

母豬的利用率不高，每頭母豬每窩可產11頭仔豬，斷奶7.5頭，死亡率20-30%，而且主要發生在出生的前幾天內。母豬的泌乳能力有限，所以哺乳期的小豬成活率不高。因為仔豬的出生率總是遠高于育成，所以科學家們極不愿意再在如何提高窩產活仔數上做研究。如何提高出生仔豬的成活率顯的更有意義。人工喂養仔豬是提高母豬利用率的有效途徑 (Lecce, 1975)，但是主要障礙是人工喂養的早期斷奶小豬死亡率太高。下痢似乎是早期斷奶小豬的必然結果，而且是死亡率高的最主要原因。斷奶的時間越早越難養得活 (Bellis,1957)。 看上去的確如此，因為越小的豬小腸細胞對病原越敏感(Kohler, 1972; Moon et al., 1975; Kirsteinet al., 1985)。產毒素大腸桿菌 (ETEC)，傳染性胃腸炎病毒 (TGEV)和輪狀病毒是引起仔豬下痢的主要病原。產毒素大腸桿菌引起分泌性下痢，病毒產生吸收障礙性下痢。小腸細胞易被產毒素大腸桿菌侵擾和被病毒破壞，而母豬奶水中的免疫球蛋白通過在腸道內結合病原，保護仔豬免受侵襲。人工飼養仔豬的方案不應該忽略的自然進化的規律，比如，在人工喂養小豬時采用含有公認病原抗體的液體日糧。本文就免疫的一些背景知識做一簡介并且對如何調節初生仔豬和早期斷奶仔豬的免疫力，預防下痢提出一些建議，同時對引起下痢的因素及其如何引起下痢做一描述。

背景

進化中的脊椎動物產生了一種調節病原微生物的防御能力，免疫反應就是其中的一種。其中包括病原（抗原）、白細胞和淋巴組織之間的復雜的相互作用。白細胞是B淋巴細胞和T淋巴細胞的初級形態。B淋巴細胞在禽類的法氏囊和哺乳動物的類似組織中被激活，T淋巴細胞在胸腺中被激活。巨噬細胞是由血骨細胞分化而來的噬菌細胞。在病原感染的初期，宿主的巨噬細胞吞噬病原并且被激活。抗原激活巨噬細胞與特異性的B淋巴細胞和T淋巴細胞接觸，這種相互作用刺激B淋巴細胞和T淋巴細胞增殖分化并且對抗特異性的病原。只有當與抗原配對的淋巴細胞與病原結合并且擴增時，分化的B淋巴細胞才發展為漿細胞。這些漿細胞分泌免疫球蛋白，這些免疫球蛋白能夠高效地與特異性抗原結合，就像鎖匙開鎖一樣。抗原與抗體的結合力除共價外其它的化學鍵都有。免疫球蛋白可以分為5種類型，分別是IgG, IgM, IgA, IgD和IgE。從抗原入侵到形成特異性抗體的過程叫做體液免疫。當B淋巴細胞分化為漿細胞、特異性抗原和T淋巴細胞也擴增為T殺傷細胞，T輔助細胞和T抑制淋巴細胞。T殺傷細胞直接與入侵的細胞作用，損傷抑制T殺傷細胞細胞下調免疫反應，T輔助細胞則放大此反應。抗原誘導的特異性T細胞擴增叫做細胞介導的免疫反應。在大多數情況下，體液免疫和細胞免疫對機體都具有保護作用。

如果病原的濃度低或者病原被弱化或者殺死（疫苗），宿主則可形成免疫反應并且預防臨床疾病。否則組織被病原感染并發病。病原與機體的最初對抗會給機體的免疫系統留下記憶，當機體再次遇到這種病原的時候，免疫系統便可以快速反應，B和T淋巴細胞可快速擴增產生特異性抗體和特異性T細胞。后天獲得的對抗原的免疫反應叫主動免疫。主動免疫會持續一段時間，有時甚至是終生免疫。免疫也有被動免疫，在體液免疫的情況下，可將產生主動免疫的動物的免疫球蛋白注射給未免疫的動物而簡單地獲得免疫力。被動免疫持續的時間短，如， IgG的半衰期大約是2周。

幼齡哺乳動物的免疫狀態

嬰兒在出生時沒有免疫力，嬰兒沒有主動性免疫力是因為嬰兒在子宮內的無菌狀態下未接觸過抗原。但是如果是人的嬰兒，他們則可通過從母親的胎盤血液獲得免疫球蛋白。另外的一個極端例子是初生仔豬，它們沒有免疫球蛋白。所以小豬出生后可以通過吃初乳而快速獲得免疫球蛋白(Lecce, 1984)，因為初乳富含 IgG 和IgA。從胎盤血和初乳獲得的免疫球蛋白有特定的組成，這種組成反映母體的免疫史（即曾經遭受的病原攻擊和疫苗注射）。一般情況下，新生兒無長期的主動免疫但是他們有短期獲得性免疫。為了保護嬰兒免受疾病侵襲，我們要將短期的被動免疫轉化為長期的主動免疫。這可以通過在嬰兒的被動免疫能力即將喪失時，將其暴露于一定水平且不會發病的病原中主動免疫即可獲得。但是，如果嬰兒的被動免疫能力不足或者所處的環境病原水平過高，這時災難將打破和平的美夢 (Lecce et al., 1978)。仔豬出生36小時后其腸道將不能將免疫球蛋白吸收入血，但是此時母豬的奶水中仍然有高濃度的免疫球蛋白，以防止外來病原對小豬的危害。母豬喂養的小豬，母乳中的免疫球蛋白將中和腸道中的病原，從而避免小豬被環境中的病原菌感染。此時小豬獲得的被動免疫能力對小豬沒有保護力，因為血液中的抗體不能到達腸腔中。

圖1表示由母豬乳汁進入小豬腸道的免疫球蛋白數量，從初乳中來的抗體和小豬自身合成的抗體，假定初生仔豬可從母豬得到200ml初乳，4日齡時可得到400ml常乳(extrapolated from Lecce and Matrone, 1960; Miller et al., 1961; Morgan and Lecce, 1964 and Bourne, 1973)。小豬自身免疫球蛋白的合成形成主動免疫，來自母豬乳汁的免疫球蛋白形成被動免疫。

防御

當我們設計方案來人工飼養早期斷奶仔豬時，以下因素應該考慮：

1) 腸道感染和腹瀉是早斷仔豬死亡和發病的主要原因；

2) 引起豬腹瀉的主要原因有大腸桿菌、傳染性胃腸炎病毒、輪狀病毒；

3) 早斷仔豬腹瀉可通過飼喂添加有相應抗體的飼料來預防 (Lecce and King, 1981)。

外來病原

大腸桿菌Escbericbia coli (colibacillosis)

自從Jensen1891年開始研究后，新生仔豬腹瀉就成為我們研究的主題(see Barnum et al., 1967 for review)。大腸桿菌的病原學意義是這一領域研究的重點，因為很難建立一種腸桿菌對于初生仔豬腹瀉的精確病因。而這一困難則因為腸桿菌本來就是腸道菌群的組成部分，而且，用血清型來分類產毒素大腸桿菌一直以來都不是特別有用。但是最近的研究揭示腸桿菌應該被看作是“產毒素的”，而不僅僅是“致病性的” (Wilson, 1981)。

產毒素大腸桿菌產生蛋白菌毛（K抗原）和多糖莢膜（另外一種K抗原）。它們還產生一種熱不穩定（LT）腸毒素，一種熱穩定腸毒素（STa，STb）或者LT和ST同時產生(Runnells and Moon, 1984)。蛋白菌毛是一種位于細菌外膜表面的纖毛，從豬體內分享到的大腸桿菌有4種類型的菌毛(K99, K88, K987P 和F41) ，毫無疑問，未來將會有其它的種類會被發現。菌毛和莢膜上的抗原決定族是那些與腸上皮細胞結合位點特異性結合的配基，抗原與結合位點結合以后的結果就是產毒素大腸桿菌在腸道內粘附和定植(Guerrant et al., 1973; Nagy et al.,1977; Dean and Isaacson, 1985). 圖 2顯示了受輪狀病毒和溶血性產毒素大腸桿菌感染的小豬腸絨毛被大腸桿菌粘附的情形(Lecce etal., 1983).

圖1. 100ml乳豬血清或500ml母豬初乳和常乳中免疫球蛋白的克數

實線：每頭乳豬每天食入的免疫球蛋白的大致量（腸被動免疫）。白色柱：被小豬吸收進入血清的初乳免疫球蛋白量（循環系統被動

免疫）。黑色柱：小豬血清中自身合成的免疫球蛋白量（主動免疫）。備注，斷奶其實就是突然中斷了腸被動免疫(Lecce 和Matrone,

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

圖2. 被輪狀病毒和溶血性大腸桿菌感染的小豬空腸絨毛掃描電鏡照片

A) 腸絨毛完全被大腸桿菌覆蓋。B) 放大后的被大腸桿菌覆蓋的絨毛局部(Lecce et al., 1983).。

粘附的產毒素大腸桿菌緊接著分泌毒素。熱不穩定型毒素LT與霍亂弧菌毒素類似，它可以引起腸粘膜細胞中環一磷酸腺苷(cAMP)的水平增加，cAMP水平的增加限制了NaCl和水的吸附，并且增加了隱窩細胞分泌Cl-和HCO3-的能力。熱穩定型毒素STa增加環一磷酸鳥苷(cGMP)，因此阻止了NaCl的吸收，同時使CI- 和 HCO3- 分泌增加 (Rubino and Guandalini, 1984)。熱不穩定毒素b STb如何影響腸細胞的機理目前尚未研究透徹(Kennedy et al., 1984)。腸腔中鹽和水分的增加引發腹瀉，脫水和死亡。有一點很重要，就是大腸桿菌很少引起腸粘膜破壞 (Kohler, 1972; Moon,1974)，而是引起水和電解質吸收的紊亂。并且不會影響葡萄糖驅動的Na+伴隨的氨基酸吸收。因此，用葡萄糖和鹽溶液飲水，對大腸桿菌性腹瀉有一定治療效果 (Bywater 和Woode,

1980)。

傳染性胃腸炎病毒(TGEV)

1946年，Doyle和Haveutchings發現一種囊膜包裹的病毒可引起新生仔豬急性的、快速的、致命的傳染性胃腸炎 (TGE) 。緊接著他們確定此種病毒是一種冠狀病毒。這種病毒大小80-120nm，外有衣殼，看起來像皇冠。傳染性胃腸炎病毒TGEV是一種單鏈RNA病毒，它外被脂膜和脆弱的球狀突起，所以它對有機溶劑和環境溫度非常敏感。它在小豬的小腸細胞中復制，并且破壞小腸細胞。因此致使吸收表面積大大減少， 從而導致吸收紊亂性腹瀉。圖3顯示小豬空腸正常絨毛和受損絨毛的掃描電鏡照片，上面一排是正常絨毛，下面一排是不同程度受損絨毛的狀態。這些小豬被輪狀病毒感染，但是被傳染性胃腸炎病毒感染的小豬也有相似的病理變化(Olson et al., 1973; Lecce and King, 1978)。被感染的小豬往往快速死亡。這種疾病有自我抑制的趨勢，因此當小母豬和母豬被感染后可提高豬群的免疫力，因為它們可形成免疫并且通過初乳和常乳保護其仔豬 (Haelterman,1972)。而且，因為這種病毒很脆弱，它們有可能從豬場消失。有證據表明口服葡萄糖電解質溶液對于吸收紊亂性腹瀉和分泌紊亂性腹瀉有益(Bywater and Woode, 1980)。

圖3. 未吃到初乳的乳豬空腸中部腸絨毛掃描電鏡照片

上面一排：未被病毒感染的對照組

下面一排：被輪狀病毒感染的豬被破壞的腸絨毛 (Lecce and King, 1978).被傳染性胃腸炎病毒感染的豬有相似的結果(Olson et al., 1973). (放大446倍)

輪狀病毒

1973年，Coalson和Lecce認為仔豬傳染性的腹瀉病原既不是傳染性胃腸炎病毒也不是大腸桿菌(Lecce et al., 1972; Coalson and Lecce, 1973; Lecce et al., 1976)，而是和TGE病毒很相似，并且引起腸細胞破壞的另外一種病毒，這種呼腸孤病毒一樣的病毒后來被確定為輪狀病毒 (Lecce et al., 1976;Lecce and King, 1978)。輪狀病毒在此之前為一種未知的可感染幼齡哺乳動物小腸細胞的病毒。它在腸細胞中復制并且破壞腸細胞，引起吸收面積減少，從而導致吸收紊亂性腹瀉、脫水和死亡的病理癥狀，與 TGEV 非常相似(圖 4)。輪狀病毒是一種20面70nm粒子，對有機溶劑和環境溫度非常穩定的病毒，它看起來像個輪子。Rota是拉丁文中輪子的意思，因此它被命名為輪狀病毒Rotavirus (圖 4)。其遺傳物質是11個片段構成的雙鏈RNA。因為此病毒對環境的不敏感性，母豬可能被慢性感染并且一直帶毒(Lecce and King, 1980)。這一普遍存在的病毒看起來像是個機會主義者，當管理不慎時，病毒超過了小豬的防御能力，腹瀉就發生了(Lecce and King,1978; Lecce et al., 1978)。母豬乳汁中的抗體對哺乳仔豬有保護作用，而且，為使保護有效，抗體必須要在腸腔中。飼喂含有牛初乳的日糧對保護小豬免受輪狀病毒侵襲有幫助(Lecce and King, 1981, 1982)。

圖4. 輪狀病毒的電鏡照片 70nm 20面體輪狀病毒粒子(放大60,000倍)

大腸桿菌和傳染性胃腸炎病毒感染，口服葡萄糖電解質溶液具有治療效果 (Bywater and Woode, 1980)。營養攝入過多則會加重腹瀉 (Lecceet al., 1983)。

小結

1) 人工飼養的早期斷奶小豬易發腸道疾病，引起下痢、脫水和死亡

2) 主要病原是產毒素大腸桿菌(ETEC)、傳染性胃腸炎病毒(TGEV) 和輪狀病毒

3) 以上三種病原都影響腸粘膜細胞。產毒素大腸桿菌引起分泌性下痢；傳染性胃腸炎病毒和輪狀病毒引起吸收紊亂性下痢

4) 斷奶過程是將保護乳豬的乳源免疫球蛋白突然斷絕

5) 通過飼料或者飲水補充抗體可為仔豬提供被動保護