高剂量氧化锌(>2000 mg Zn/kg)被证实具有良好的抑制仔猪断奶腹泻的效果,但其会造成严重的环境锌污染。为降低使用量,减少污染,纳米氧化锌被开发出来并应用于仔猪饲料。纳米氧化锌相比于传统氧化锌具有较小的粒子结构与较大的比表面积,但是否能够在低剂量下(<500 mg Zn/kg)有效地抑制仔猪腹泻,及其作用机理有待研究。本试验拟通过动物实验,比较低剂量纳米氧化锌和传统高剂量氧化锌抑制仔猪腹泻的效果差别。为研究纳米氧化锌对仔猪肠道菌群结构及黏膜屏障功能的影响,通过运用高通量测序技术,研究纳米氧化锌对断奶仔猪前肠和后肠菌群结构的影响,以及纳米氧化锌对肠道通透性、肠道形态、肠道微生物代谢产物、肠道紧密连接蛋白与肠道干细胞标志蛋白的调控规律和机制。本试验共分为两个部分:试验一:研究不同类型氧化锌对断奶仔猪腹泻率、生产性能和肠道屏障的影响。选用120只28日龄初始体重为6.5 ± 0.5 kg杜×长×大三元杂交断奶仔猪,随机分为4个处理组,每个处理6个重复,分别饲喂基础日粮、添加2000 mg Zn/kg普通氧化锌组、添加500 mg Zn/kg包被氧化锌组、添加500 mg Zn/kg纳米氧化锌组。饲养42 d,试验开始和结束时对仔猪称重,每天记录仔猪的生长性能和腹泻发生率。饲养试验结束后,进行仔猪肠道通透性试验,并屠宰取样,取回肠和结肠肠段组织,进行紧密连接蛋白和肠道干细胞标志蛋白检测。实验结果显示,与对照组相比,在不影响采食量的前提下,纳米氧化锌组仔猪的饲料转化率显著提高(P<0.05),且纳米氧化锌与传统氧化锌和包被氧化锌的改善效果接近(P>0.05)。添加纳米氧化锌在第1-3周和第4-6周的腹泻发生率相比对照组显著降低(P<0.05),添加纳米氧化锌组与传统氧化锌和包被氧化锌相比没有差异。与对照组相比,纳米氧化锌处理组能够有效降低肠道通透性(P<0.05),能够差异性的增加回肠和结肠绒毛高度,从而显著增加绒毛高度与隐窝深度的比值(P<0.05)。蛋白免疫印迹结果显示,与对照组和传统氧化锌处理组相比,回肠紧密连接蛋白Claudin-1、Claudin-3和Occludin的表达量在包被氧化锌和纳米氧化锌组显著增加(P<0.05),Claudin-5的表达量无显著性差异(P>0.05);结肠中紧密连接蛋白Claudin-5的表达量在包被氧化锌和纳米氧化锌组显著高于对照组和传统氧化锌组(P<0.05),Claudin-3和Occludin的表达量在传统氧化锌、包被氧化锌和纳米氧化锌处理组中均增加显著(P<0.05)。回肠干细胞标志蛋白Lgr5和Bmil的表达量显著上升(P<0.05),结肠中Bmil的表达量显著上升(P<0.05),但Lgr5的表达量则无显著变化(P>0.05)。试验二:研究纳米氧化锌对断奶仔猪肠道微生物区系的影响。在试验一的基础上,收集回肠和结肠内容物,运用Illumina二代测序技术,检测微生物菌群结构以及微生物代谢产物的浓度;取回肠和结肠肠段进行肠道短链脂肪酸受体表达量的检测。微生物测序结果表明,纳米氧化锌添加到日粮中,回肠微生物的多样性显著上升,其中回肠厚壁菌门的毛螺菌科、乳酸菌科、韦荣球菌科和红蝽菌科比例显著上升(P<0.05)。变形菌门的肠杆菌科的比例明显降低(P<0.05)。结肠菌群多样性虽然没有显著的变化,但其有益菌和致病菌的比例发生显著性变化,有益菌毛螺菌科、瘤胃菌科、韦荣球菌科和乳酸杆科比例提高,链球菌科、普雷沃氏菌科和理研菌科等比例下降(P<0.05)。微生物代谢产物结果表明,饲喂纳米氧化锌后,回肠乙酸浓度显著下降,丁酸浓度显著上升(P<0.05)。结肠中,乙酸、丙酸和丁酸浓度均显著上升(P<0.05)。同时,脂肪酸受体检测结果显示,纳米氧化锌处理后,脂肪酸受体GPR41的表达量相比于对照组显著上升,与传统氧化锌和包被氧化锌处理组类似。综上所述,低剂量纳米氧化锌(500 mg Zn/kg)具有与高剂量传统氧化锌(>2000 mg Zn/kg)类似,能够显著降低仔猪的腹泻发生率,提高生长性能,其作用机制可能是通过改善断奶仔猪肠道微生物菌群结构、提高肠道黏膜屏障功能和局部黏膜免疫来实现的。