脂多糖,或称内毒素,是革兰氏阴性细菌的细胞壁成分,在细菌复制或死亡裂解时被释放出来,在环境中随处可见,在地面、空气和水中。常对猪构成严重的但经常被忽视的风险。对健康动物来说,肠道和其他上皮细胞,如皮肤或肺,可以有效防止脂多糖进入血液系统。然而,一旦进入血液,内毒素就会引起强烈的免疫反应,削弱免疫系统并损害性能表现。严重时甚至会导致败血性休克。

内毒素会导致猪发生剂量依赖性的体温升高(1°C到1.5°C),活动减少,采食量下降甚至严重的厌食。也有报告称,会增加呕吐、流涎和空嚼的频繁。细菌的不同内毒素有所不同,根据O型特异性多糖链的变化而具有更多或更少的攻击性或致病性,它们也是阻止抗菌药物进入革兰氏阴性菌外膜的潜在屏障。

负面影响

在体内,内毒素会引起炎症级联反应,增加猪的维持需要(由于发烧),再加上采食量减少,意味着用于生长的能量减少。一项研究发现,与对照组相比,受到内毒素挑战的仔猪的平均日增重降低了13%。

内毒素也会损害饲料效率。一项研究报告指出,寄生虫感染导致采食量下降3%,糟糕的居住条件导致采食量下降4.1%,消化道细菌感染导致采食量下降10.2%,呼吸道疾病导致采食量下降17.3%,霉菌毒素导致采食量下降25.2%,内毒素导致采食量下降26.8%。

环境和内毒素暴露

虽然在猪上,内毒素暴露的主要途径是胃肠道,但空气和灰尘中的内毒素浓度也不容忽视:内毒素是生物性灰尘的主要成分。空气中的内毒素水平不仅对猪,而且对工人都是一个重要问题。对养猪生产设施的调查显示,空气中内毒素的浓度从40.4到1144ng/立方米不等。这加强了对农场的卫生和粉尘进行良好管理,以及农场员工的具体防护措施(如佩戴粉尘面具)的重要性。

近年来,人们对可能破坏屏障功能和/或增加内毒素暴露的营养、环境和社会因素有了更多关注。这种暴露可能导致临床或亚临床症状,最终影响生产性能。败血性休克很多时候与产生内毒素的的致病性革兰氏阴性菌感染有关。

肠道是抵御内毒素的第一道防线,如果由于营养、应激或代谢状态等原因,肠道受到损害,内毒素暴露就会增加热应激、霉菌毒素以及炎症风险。在一些物种中已经证实,体温升高1到2℃会影响肠道紧密连接蛋白,增加肠道的通透性,使更多的内毒素进入血液循环系统。高热量和高脂肪饲粮会增加血清内毒素浓度,诱发急性低度炎症。饥饿会抑制肠道碱性磷酸酶或IAP的表达和功能,IAP可以使内毒素脱磷,从而解毒。

脂多糖能够提高猪对呕吐毒素(DON)的敏感性,呕吐毒素可引起拒食、呕吐、腹泻、免疫功能减弱。一项分析了64个国家的6844个农产品样本的调查结果显示,呕吐毒素对牲畜构成了最常见的威胁,其流行率为66%,82%的样本超过了风险阈值。最近发现呕吐毒素和内毒素在诱导猪肺泡巨噬细胞的促炎症细胞因子TNF-α和IL-1β方面有协同作用。内毒素减少了诱导细胞因子反应所需的呕吐毒素最小剂量,增加了其毒性,提高了动物对毒素的敏感性,甚至放大了低浓度呕吐毒素的作用。

如何应对

哺乳动物已经发展出一套复杂的系统,在粘膜表面或循环系统中实现对内毒素的解毒或耐受。胆汁在解毒中起着重要的作用,因为胆汁盐在肠道中具有清洗作用。肠道中参与运输脂肪酸的乳糜微粒,已被证明可促进内毒素的吸收,并有促进内毒素与胆汁盐的结合。

生物安全和卫生可以极大地帮助农场减少内毒素挑战,同时要认识到,环境中总会存在一定量的内毒素。一些措施可以极大地减少农场的内毒素风险:

1. 通过强有力的生物安全措施避免病原体引入。

2. 限制与肠道通透性有关的应激源以及条件致病菌:如大肠杆菌。

3. 提供适当的营养,平衡蛋白质和能量(脂肪)水平。

4. 避免断奶后禁食。

5. 避免霉菌毒素污染

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