随着现代养猪生产越来越集约化、规模化，为提高母猪年产仔数、降低饲料成本，减少仔猪由其母猪处感染疾病的可能，仔猪早期或超早期断奶已被猪场逐步采用，我国较多的是3-4周龄断奶[1]。但断奶应激往往易造成食欲差、营养不良、腹泻、生长受阻等“仔猪早期断奶综合征”，给养猪业带来巨大的经济损失[2]。
肠道不仅是动物体最大的消化、吸收器官，也是机体最重要的免疫器官。小猪出生后的头3个月是肠道发育最重要的时期，如果在这个关键阶段有任何外部干扰，肠道屏障的发育和功能将会受到不同程度的影响。
微量元素虽然在动物体内含量很低，但其与生命活动息息相关，不可缺少。因此，本文就锌与肠黏膜屏障结构的关系进行探讨，旨在为锌通过调控肠道黏膜屏障结构，进而缓解仔猪断奶应激的理论提供依据。
一、仔猪断奶与肠道屏障
肠道不仅是动物体最大的消化、吸收器官，也是机体最重要的免疫器官。小猪出生后的头3个月是肠道发育最重要的时期，如果在这个关键阶段有任何外部干扰（如断奶），会对肠道屏障发育和功能造成损伤，常见的表现有：细胞旁通透性增加、免疫功能受损、肥大细胞数量及活性上升以及肠道神经系统异常兴奋[3]。
（一）仔猪断奶与肠道物理屏障
物理（机械）、化学、生物和免疫屏障是构成肠道屏障的4大屏障。物理屏障主要指健康完整的肠道上皮细胞及细胞间的紧密连接[4]。仔猪断奶后，肠道物理屏障将发生以下变化：
1、小肠黏膜形态结构改变：黏膜发生萎缩导致肠绒毛变短、隐窝深度加深，进而降低吸收能力[5-7]。
2、肠上皮屏障通透性增加。断奶仔猪经受多种应激后，紧密连接蛋白表达下降[8]，肠道通透性增加[9]，肠屏障功能受损，导致腹泻和疾病。
（二）仔猪断奶与肠道化学屏障
胃酸、溶菌酶、胆汁、黏液蛋白和抗菌肽等化学物质构成了肠道的化学屏障，其具有杀灭细菌和防止有毒物质吸收等的功能。断奶应激会损伤小肠细胞、减少杯状细胞数量、降低黏液层厚度和黏蛋白含量以及破坏肠道化学屏障。有研究表明，断奶对消化酶活性增长趋势有倒退影响[10]。再加上断奶后仔猪胃内pH会升高，消化道内会增生大量的有害菌[11]，这是由于断奶后无法从母乳中获得乳糖，而乳糖在胃内产生的乳酸能够维持胃内低pH环境导致的。
（三）仔猪断奶与肠道免疫屏障
肠黏膜上皮细胞和淋巴组织组成了肠道免疫屏障。由于仔猪通常在4周内进行断奶，此时仔猪的免疫器官和免疫细胞均处于一个未成熟的阶段，容易遭受病原菌的侵袭而导致腹泻[12]。同时早期断奶还会使仔猪出现免疫抑制，进一步加剧仔猪腹泻。早期断奶仔猪出现免疫抑制的原因有以下几点：
1、脱离母乳，无法或得母乳中的有益成分。母乳中含有许多有利于肠道上皮、肠神经和黏膜免疫系统发育的活性物质，如激素、生长因子、神经肽、抗炎症和免疫调节因子等[13]。
2、日粮由奶水换成饲料，饲料中含有的抗原物质对断奶仔猪免疫功能造成抑制。如仔猪日粮通常是玉米-豆粕型日粮，而豆粕中含有的抗原物质——大豆蛋白，如大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白，则会导致仔猪肠道发生过敏反应[14]，同时，具有抗原性的大豆蛋白还会使小肠组织中T、B淋巴细胞含量和小肠电解质分泌受到影响。
3、基于小猪自身免疫系统发育的规律，4周内进行断奶操作会抑制仔猪免疫系统的发育。对于未断奶的小猪，淋巴细胞数量在出生后6周趋于稳定。在此之后，外周淋巴器官开始成熟。因此，出生后的早期免疫抑制对于小猪免疫系统的长期发育是非常重要的，在此阶段，不恰当的刺激便自然可能会影响肠道免疫系统的发育。张振斌[15]研究发现仔猪断奶后T淋巴细胞亚群（CD4+/CD8+比值）、球蛋白与球蛋白/总蛋白比值会下降，直到断奶后第6-7天才能基本恢复到哺乳仔猪的免疫水平。说明断奶应激对仔猪肠道免疫功能的发育存在着很大的影响。
（四）仔猪断奶与肠道生物屏障
肠道具有庞大的细菌库，有益菌群与有害菌群间相互依赖又相互作用的动态平衡构成了肠道生物屏障。而断奶应激会导致仔猪肠道菌群间的平衡被破坏，进而引发一系列肠道疾病。许多学者对仔猪断奶期间肠道菌群的转变进行了研究，发现在仔猪断奶后肠道微生物多样性降低，同时乳酸杆菌群细菌见面少，而梭菌属、普雷沃菌属、肠杆菌科包括大肠杆菌的数量则增加[16]。致病性病原菌在肠道内大量定植并产生毒素，从而使肠道黏膜系统遭受破坏，或减少脏器血氧的供应进而损伤黏膜屏障。
张振斌[17]发现哺乳仔猪空肠内的乳酸杆菌与乳酸杆菌/大肠杆菌数量均高于断奶仔猪，而大肠杆菌数量低于断奶仔猪。同时，王静华与汪以真[18]也发现断奶会使仔猪肠道内的有害菌（大肠杆菌）数量增加，有益菌（双歧杆菌与乳杆菌）数量减少。
（五）小结
正常情况下，肠黏膜屏障可通过减少细菌、毒素等大分子物质通过与抑制其经肠黏膜向机体内部扩散的途径，减少病原体的侵入，从而维持动物肠道的健康。仔猪断奶后会使肠道机械、化学、免疫和生物屏障发生损伤，造成肠粘膜屏障受损，从而使肠道吸收功能紊乱、病原微生物趁机感染，进一步造成仔猪腹泻，甚至是生长停滞，形成僵猪。
二、锌与肠黏膜屏障
肠道黏膜屏障对动物体的健康十分重要，因此十分有必要深入研究如何调节和保护肠黏膜屏障功能。众所周知，锌具有提高生长性能[19]、繁殖性能[20]、抗氧化和免疫能力[21]等生物学功能。同时，有研究表明，锌的含量增加会使胶原蛋白、角蛋白、上皮细胞层厚度增加[22]，锌在胶原蛋白合成和上皮细胞增殖过程中发挥着重要的作用。因此，推测锌对调节肠黏膜损伤修复具有一定关系。
（一）锌与肠道物理屏障
研究发现，血浆D-乳酸水平[23]、二胺氧化酶（DAO）活性[24,25]、内毒素含量[26]和细菌移位[26,27]是反应肠道通透性改变和肠黏膜功能障碍的敏感指标。胡彩虹等[8]发现28与35日龄断奶仔猪血浆中D-乳酸、内毒素水平和DAO活性均高于哺乳组和高锌组。这说明仔猪在断奶后肠道物理屏障遭受损伤、肠黏膜通透性增加，而高锌可以缓解仔猪因断奶应激造成的肠道屏障损伤和通透性的增加。与此同时，胡彩虹[8]还发现高锌可以促进肠道发育，改善肠道黏膜形态。
健康完整的肠道上皮细胞及细胞间的紧密连接构成肠道物理屏障的基础，肠黏膜形态结构完整才是肠道一切生理过程正常发挥的基础。龙丽娜[28]和李习龙[29]发现，高锌可能通过调节TFF3（三叶因子-3）、Nrf2（红系衍生的核转录相关因子-2）和IGF-I（胰岛素样因子-I）的表达来影响肠道黏膜结构形态，缓解仔猪因断奶应激造成的绒毛高度（VH）、绒毛高度/隐窝深度（VH/CD）的降低，隐窝深度（CD）的加深。同时邵玉新[30]还发现锌能增强Caco-2细胞的分化，并可能通过PI3K（磷脂酰肌醇-3-激酶）/AKT（蛋白激酶）/mTOR（雷帕霉素靶蛋白）信号通路来提高紧密连接蛋白（ZO-1）的表达，进而调控断奶仔猪肠道物理屏障功能。
综合来说，锌调控断奶仔猪肠道物理屏障调控可能机制为：（1）通过调节TFF3、Nrf2和IGF-1的表达来影响肠道黏膜结构形态；（2）通过PI3K/AKT/mTOR信号通路来提高紧密连接蛋白（ZO-1）的表达。
（二）锌与肠道化学屏障
断奶应激会导致仔猪小肠细胞出现损伤、减少杯状细胞数量，同时还会降低黏液层厚度和黏蛋白含量，进而使肠道化学屏障受损。而Ping L[31]发现2425 mg/kg氧化锌可以增加断奶仔猪结肠中分泌中性和酸性黏蛋白（MUC）的杯状细胞数量，同时增加糖基化黏蛋白1、2、13、20的mRNA表达量。这说明高锌能够通过调节肠道黏液层缓解仔猪因断奶导致的化学屏障损伤。同时，Wang[32]的研究表明，断奶会影响仔猪仔猪抗菌肽PR39 mRNA的表达，而断奶后仔猪腹泻率和死亡率高可能与这一变化有关，补充锌显著增加了仔猪断奶后PR-39 mRNA的表达，这说明锌可能通过调节肠道分泌蛋白的表达进而修复肠道损伤。
综上，锌可能通过增加仔猪肠道分泌中性和酸性黏蛋白的杯状细胞数量与糖基化黏蛋白的基因水平来调节肠道黏液层，还可通过调节肠道分泌蛋白抗菌肽的表达，进而修复仔猪断奶导致的肠道化学屏障的损伤。
（三）锌与肠道免疫屏障
众多研究表明，锌可能通过调控肠道炎性因子、分泌型免疫球蛋白和组织急性期蛋白来调控仔猪肠道的免疫屏障功能。
1、调控炎性因子的表达
当肠道收到外界刺激后，会发生炎症反应。肠道炎症的发生会加速肠上皮细胞的凋亡，引发共生菌穿过受损的肠上皮屏障异常侵入，随后黏膜免疫细胞超活化而产生急性和慢性的病理性炎症反应[33]。随着炎症反应的发生，肠黏膜免疫细胞中过量的粗盐性因子会被合成和分泌，如TNF-α（肿瘤坏死因子-α）与IL-6（白介素-6）。相反抗炎因子被认为是在炎症状态下发挥抗炎症反应过程中的重要作用分子，如转化生长因子-β1（TGF-β1）与白介素-10（IL-10）。而锌可以降低促炎因子TNF-α、IL-6与干扰素-γ（IFN-γ）的mRNA表达量，提高抗炎因子TGF-β1与IL-10的mRNA表达量。Shen[34]与Hu[35]分别发现，包被氧化锌与蒙脱石-氧化锌均能显著降低仔猪空肠中TNF-α、IL-6的mRNA表达量。且Shen[34]的研究还证实包被氧化锌能增加仔猪空肠中TGF-β1、IL-10的mRNA表达量。这充分说明锌能够通过调节炎性因子的表达进而修复肠道免疫屏障的损伤。
2、调节分泌性免疫球蛋白
sIgA作为第一道特异性防御线，在肠道黏膜免疫系统中发挥着重要的作用。它既能中和由致病菌产生的毒素，也能防止致病菌对肠上皮的粘附与入侵。申俊华[36]发现无论是高剂量的氧化锌（2250 mg Zn/kg）还是低剂量的包被氧化锌（570 mg Zn/kg）均促进了肠道上皮细胞分泌的sIgA，增强剂肠道抵抗力。
3、调节组织急性期蛋白
早期断奶使仔猪处于应激状态，可能引起仔猪组织急性期蛋白（Acrte phase protein，APP）分泌量的改变，对仔猪的肠道健康产生影响。触珠蛋白（HP）是仔猪健康状态的重要标志之一，且α1酸性糖蛋白（AGP）的增加被认为有利于提高机体的抗病力[37]，这说明APP是仔猪健康的重要标识。有研究证实，100 mg/kg乳酸锌通过仔猪诱导肠道黏膜组织C-反应蛋白（CRP）、HP和AGP基因表达上调[38]，增强仔猪抗病能力。
（四）锌与肠道生物屏障
正常状态下，仔猪肠道存在着微生物菌群，肠道菌群不仅有有益菌更有有害菌，二者处于动态平衡仔猪才会保持一个健康的状态。而早期断奶在一定程度上会影响肠道菌群的正常发育，造成菌群失调，进而导致肠道疾病的发生。有研究表明，药理水平氧化锌可降低产肠毒素大肠杆菌的定植和胃肠道的细菌菌群数[39]。Roselli[40]发现锌能够改善肠道生物屏障功能，这可能是通过减少大肠杆菌等有害菌对肠上皮细胞的黏附和数量来实现的。谢正军[41]的研究则证实锌能够调节盲肠和结肠内容物中乳酸杆菌与大肠杆菌数量
三、高效安全的锌源
由于高锌具有降低抗生素的使用及提高饲料报酬等优点，在饲料中添加高锌（氧化锌）来缓解仔猪腹泻成为人们普遍的选择。但随着研究的日益加深，发现高剂量使用氧化锌会带来如下负面效应：（1）后期生长抑制：长时间高剂量使用氧化锌会使肠黏膜上皮细胞严重脱水，消化吸收功能下降，同时机体免疫力降低[42]，则会导致仔猪后期生长抑制；（2）影响仔猪皮毛外观：高剂量的锌会抑制铜、铁、磷的吸收，不利于动物造血、骨骼生长发育以及细胞膜功能的发挥，导致仔猪外观皮毛不佳；（3）耗酸多，不利于养分消化吸收：与2000 ppm的碱式氯化锌相比，同水平的氧化锌耗酸量明显增加[43]；（4）加速维生素损失：在含有9%水分的全价料中，添加2000ppm的氧化锌30天、45天后对维生素B6破坏率分别达到20.7%，25.53%[44]。
同时农业部发布的194与2625公告，全面禁用抗生素与将仔猪断奶后前两周锌水平限量至1600 mg/kg。这对养殖业提出更大的挑战，选择更加高效的锌源则显得尤为迫切。针对抗生素禁用、日粮中锌水平降低与高锌负面效应多的行业背景，为缓解仔猪断奶腹泻、生长缓慢等问题，能够调节肠道健康、促进猪生长、减少仔猪腹泻的高效锌源——缓释型碱式氯化锌则不失为一个很好的选择。
众多研究表明，碱式氯化锌具有以下四大功效：（1）耗酸少：在胃酸中部分被解离成锌离子与自身离解的氯离子，同时羟基电离的氢离子呈酸性，还可适当提高胃内容物的酸性[44]；（2）改变肠道通透性：减少肠道上皮细胞间的间隙[44]，降低水分的渗出，提高营养物质在肠道的消化吸收，从而降低仔猪腹泻率；（3）收敛，修复损伤：通过收敛作用减少上皮细胞的通透性，降低水分渗出；同时缓慢释放的锌可以促进肠道上皮损伤的修复，有利于改善仔猪的肠道健康；（4）适口性好，有效促进生长激素和饥饿激素的分泌：味微甜，具有很好的诱食效果，另相同剂量的碱式氯化锌与氧化锌相比，碱式氯化锌更能够促进乳仔猪生长激素及饥饿激素的分泌[46]。同时，大量的应用案例表明碱式氯化锌在断奶仔猪日粮中可以有效的替代氧化锌，最适添加比例是1250 mg Zn/kg ~ 1500 mg Zn/kg，说明碱式氯化锌更能适应现今农业部将药理锌源水平降至1600 ppm的市场环境。
综上所述，选择高效安全的锌源——碱式氯化锌能更好地缓解仔猪因断奶应激造成肠道损伤进而导致仔猪出现“断奶应激综合征”的现象，促使仔猪平稳地过渡断奶期。但随着现今养殖环境越来越复杂，抗生素的禁用、非瘟肆虐，高锌能够缓解仔猪因断奶应激导致的肠道屏障损伤而造成的腹泻效果是否也会发生变化，这一问题还有待深入研究。