【集赞活动】陈代文教授:为什么抗病营养是无抗时代的核心策略?


                

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 在无抗时代,养殖业的重心不得不从治疗疾病转移到预防疾病


如何预防疾病?这就要求通过各种手段,使动物保持良好的健康状况



01

动物的健康状况

什么是动物健康状况?如果我们以动态的目光看,动物的健康状况就是「外界致病因子」与「动物自身的抗病机制」这一攻一守所斗争的结果。


「攻」这一方看,致病因子有很多 —— 一切不良的外界环境(应激)、动物食入的有毒有害物质(比如霉菌毒素)、以及病原微生物的入侵等,都在其内。这些致病因子要么直接影响动物免疫反应,要么通过打破肠道微生物平衡而影响动物健康。

 致病因子之一——霉菌毒素的产生。除了可被检测的部分,饲料中部分霉菌毒素与糖类结合而被隐蔽,直至动物体内被释放。因此霉菌毒素的检测值常常可能低估其危害。

(图片来自BIOMIN)


「守」这一方看,动物的抗病机制包括了结构屏障、肠道微生物、以及免疫系统。


展开来讲,结构屏障指细胞和细胞所组成的组织器官对外来物质的机械障碍,这就要求它们的结构必须完好无损。动物机体中一切与外界相通的表面均是外来物质侵袭的第一道关口,比如皮肤,呼吸道,胃肠道。其中,肠道因为其内腔表面有无数被称为绒毛或微绒毛的小褶皱,展开来面积最大,成为结构屏障的最大部位。


肠道屏障的组成(引自Hooper, 2009)


肠道微生物则是在漫长的生物进化岁月中形成的一个精妙机制– 我们和成千上万的微生物,互助互利,成为了一个完整的共生生命体。所以,动物是真核细胞与原核细胞的共居体。而这些原核生物主要寄居于动物的肠道中,称之为肠道微生物。肠道微生物的组成与代谢受到环境和营养的影响处于动态平衡状态,这个动态平衡,一定程度上决定了动物的健康状况。


肠道微生物的动态平衡 (引自Nagpal et al., 2014)


免疫系统从大到小又包括了免疫器官、免疫细胞、免疫分子这三大部分。器官的正常发育,细胞的正常功能,分子的正常代谢共同决定了对免疫系统是否能够发挥最佳免疫力。然而,免疫反应是一把双刃剑,一方面抵御外来不良因素的侵袭,保护动物健康;但另一方面又需要消耗营养物质以调整机体代谢,这样一来,用于生长和生产的营养物质就减少了。如果免疫反应过度(也称免疫应激),还会导致细胞或组织的损伤。


猪的免疫系统组成(引自inmunicinmaymo.com)


可以想象,这攻守双方各有招数,时刻处于斗争状态。如若攻守平衡,动物就会保持健康状态;平衡打破,疾病就会发生。而这两者之间,是亚健康状态,对于畜禽来说,这种状态下,生长性能也无法达到最佳。

动物健康是致病因子与抗病机制之间的平衡

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02

营养与动物健康

      好,明白了动物健康状况的本质,我们来看看营养与动物健康之间存在着什么关系。

      回到营养学101,营养过程本质上就是生命过程,营养物质是一切生命活动的物质基础,既影响动物生产效率高低和生产潜力发挥程度,也决定了动物健康状况。

      现代营养学已经非常清楚,某种营养素的缺乏、不足或过量(比如蛋白质、氨基酸、矿物质、维生素等),或者营养素之间的不平衡(比如钙与磷、能量与蛋白质、各种氨基酸之间),不仅会降低动物的生产性能,还明显危害动物健康 --- 这就表现在消化道形态结构的损坏或功能紊乱、营养代谢性疾病、免疫系统受损、免疫功能紊乱、免疫力降低,对疾病的抵抗力降低等。适当调整营养素之间的比例and/or提高日粮中某个营养素的水平后,就能在一定程度上增强动物免疫力和对某些疾病的抵抗力,提高其健康水平。


总结起来,在这一攻一守之间,营养决定动物健康的主要机制有四:


1. 影响免疫系统的发育, 从而影响免疫反应的效率

2. 调节肠道微生物,影响微生物平衡以及代谢

3. 直接干预致病因子,缓解其危害

4. 修复受损细胞或组织


营养影响健康的四大机制


      这四大机制覆盖了营养与动物健康的关系;而它们互相之间又有着千丝万缕的关系。因此,营养决定健康的机制,是一个复杂的、动态的机制。毫无疑问,营养对于健康起着至关重要的特殊作用。现代营养学朝着保健和抗病方向发展是必要的,也是必然的。


「抗病营养」理念由此而生。


那么,抗病营养到底研究什么?跟传统营养学有什么不同?


研究目标来看,抗病营养的终极目的,是回答动物吃什么、吃多少、怎么吃,才能确保最大抗病力。也就是说,评估的标准由传统营养学的正常生长性能、最佳生长性能,上升到了最佳抗病力。

                     

研究领域来看,抗病营养学是动物营养学与免疫学、生理学、病理学、分子和细胞生物学的密切交叉领域;比传统营养学更深、更广。


引用美国加州大学著名动物免疫学家Kirt Klasing曾说过的一段话:

“ If animal health was selected as the functional endpoint instead of growth rate or reproductive performance, nutrient recommendations might change...Eventually target animal species need to be examined to determine specific concentrations of nutrients for optimal immunocompetence and health. ”


传统营养学下制定的营养需求可能满足也可能不足以满足机体最佳免疫力

(引自Klasing, 2002)

原注:Dietary requirements set by the National Research Council (NRC) are usually based on concentrations that maximize growth and reproduction and prevent known deficiency pathologies. Optimal immunocompetence may occur at nutrient levels that are: higher than the NRC requirement (panel A); equal to the NRC requirement (panel B); or less than the NRC requirement (panel C).



有确保动物最佳抗病力这个目标做导向,抗病营养的研究内容的几大版块,恰恰对应了之前的文章里提到过的无抗思路:1. 防疫、抗应激;2. 微生态平衡,肠道健康; 3.日粮结构,提高消化率。

04

全局饲料观

      只有营养平衡才能同时满足这诸多不同机制的需求。营养平衡的本质问题是营养结构平衡。而营养结构则涉及四个营养要素的相互关系,那便是营养素及其互作、营养源及其互作、添加物及其互作以及营养水平及水平组合。因此,营养平衡包含四个层次,第一层次为营养素的平衡,第二层次为营养源的平衡,第三层次为营养素与营养源的互作效应,第四层次为营养素、营养源及添加剂的综合效应

营养结构的平衡不是易事


传统营养平衡只是营养素的平衡。根据营养结构平衡概念,这里需要重新定义全价饲料。目前在行业内普遍使用的全价饲料指营养结构平衡、能同时满足动物和肠道微生物需要、确保动物健康和最佳生产性能的饲料。然而,它仅仅是单个饲料营养结构的平衡。在今天的畜牧生产实践中,我们还必须考虑动物全程各阶段所需饲料之间的系统平衡,这可称之为全局饲料。在时间上需做到母子一体全程化;在空间上需做到营养宿主微生物三维一体 --- 也就是说,今天的动物营养学家需具备「时空一体观」。即,过程讲全局,单个讲全价。


      全局饲料包含了从母体营养到后代营养,从出生到出栏的全部饲料。例如,猪的全局饲料就应当包含 「后备料 - 配种料 - 妊娠前期料 - 妊娠后期料 - 哺乳料 - 空怀料以及教槽料 - 断奶料 - 仔猪料 - 生长料 - 育肥料」。这么多饲料之间必须做到营养结构的系统平衡。


      除此之外,功能性饲料的作用也不容小觑。功能饲料的本质是通过调控靶点,例如免疫、微生物、自由基平衡等,来实现功能的营养调控。根据目的的不同,功能性饲料可分为免疫增强料、抗应激料、抗腹泻料、肠道保健料、攻胎料、催乳料等等等等。 这类饲料的研发和应用有利于进一步实现可持续畜牧养殖的生产目的。


「全局饲料」的时空一体观 


回到文章开头,我们应非常清晰地认识到,在无抗养殖时代,「养胜于防,防胜于治」。


     如若我们能恰当地应用抗病营养以及营养结构理论和技术来配制全局饲料和功能性饲料,满足动物及其寄居微生物的营养需要,最大化机体抗病能力,那么,无抗问题将不是问题


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