DOI: https://doi.org/10.3389/fvets.2025.1647844
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41635787
تاريخ النشر: 2026-01-19
المؤلف: Luca Marchetti وآخرون
الموضوع الرئيسي: تغذية الحيوان وعلم وظائف الأعضاء
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة تعديل صحة الأمعاء في الخنازير الصغيرة من خلال نسب مختلفة من الزنك والنحاس المقدمين عبر مصادر أكسيد خاصة. تم تقسيم 84 خنزيرًا صغيرًا تم فطامها إلى أربع مجموعات علاجية على مدار تجربة مدتها 28 يومًا. تلقت مجموعة التحكم الإيجابية 2500 جزء في المليون من أكسيد الزنك التقليدي، بينما تم تزويد ثلاث مجموعات أخرى بأكسيد الزنك المعزز (Pot-ZnO) وأكسيد النحاس أحادي التكافؤ (Cu₂O) عند كلا المستويين الموصى بهما في أوروبا (EU) وغير الأوروبية (Non-EU). تم تقييم مقاييس رئيسية مثل أداء النمو، ودرجات البراز، والسيتوكينات في المصل، وعلامات نفاذية الأمعاء طوال فترة التجربة.
أشارت النتائج إلى أن مجموعة التحكم الإيجابية أظهرت درجة براز أفضل بشكل ملحوظ في اليوم الرابع مقارنة بمجموعة الاتحاد الأوروبي (p < 0.01). ومن الجدير بالذكر أن مستويات الغلوبولين المناعي A في المصل زادت في مجموعة غير الاتحاد الأوروبي مقارنة بمجموعة التحكم الإيجابية (p < 0.05) في اليوم الرابع عشر، بينما كانت مستويات الغلوبولين المناعي A السري (sIgA) أعلى في مجموعة التحكم الإيجابية مقارنة بمجموعة غير الاتحاد الأوروبي في اليوم الثامن والعشرين (p < 0.01). بالإضافة إلى ذلك، كشفت تحليل الميكروبات البرازية عن اختلافات كبيرة في التركيب الميكروبي بين المجموعات، حيث أظهرت مجموعة غير الاتحاد الأوروبي انخفاضًا في مقاييس التنوع مقارنة بمجموعة الاتحاد الأوروبي (p < 0.05). تستنتج الدراسة أن التزويد المتوازن من Pot-ZnO وCu₂O ضمن الحدود الأوروبية يعزز بشكل فعال صحة الأمعاء والمناعة المحلية في الخنازير الصغيرة، مما يشير إلى فوائد بيئية محتملة من خلال تقليل إفراز العناصر النزرة في ممارسات الزراعة التجارية. يُوصى بإجراء أبحاث مستقبلية لتحسين نسب Zn/Cu في ظل الظروف العملية طوال فترة الفطام.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الطبيعة الحرجة لفترة الفطام في إنتاج الخنازير، حيث يمكن أن تؤدي الضغوط إلى الإسهال بعد الفطام (PWD) وتؤثر سلبًا على صحة الأمعاء والنمو. تاريخيًا، تم استخدام جرعات دوائية من الزنك (Zn) والنحاس (Cu) للتخفيف من هذه المشكلات؛ ومع ذلك، أدت التغييرات التنظيمية في أوروبا إلى تقييد هذه الجرعات بسبب المخاوف البيئية. على وجه التحديد، أصبحت المستويات القصوى المسموح بها الآن 150 ملغ/كغ من الزنك والنحاس في حميات الخنازير الصغيرة، مما يتناقض مع المسموحات الأعلى في الصين.
تناقش هذه الفقرة الأدوار الأيضية لأيونات الزنك والنحاس، مع التأكيد على أهميتها في العمليات الإنزيمية وتوازن العناصر النزرة. تشير النتائج الحديثة إلى أن مستويات الزنك العالية يمكن أن تؤثر سلبًا على امتصاص العناصر الغذائية الأخرى. وبالتالي، تحولت الأبحاث نحو مصادر العناصر النزرة ذات التوافر الحيوي المعزز، مثل أكسيد الزنك المعزز (Pot-ZnO) وأكسيد النحاس أحادي التكافؤ (Cu₂O)، التي أظهرت تأثيرات إيجابية على أداء النمو وصحة الأمعاء والمناعة في الخنازير الصغيرة. ومن الجدير بالذكر أن الدراسة تهدف إلى التحقيق في تأثير نسب مختلفة من Pot-ZnO وCu₂O على الاستجابة المناعية، ونفاذية الأمعاء، والميكروبات البرازية للخنازير الصغيرة بعد الفطام، مما يعالج فجوة في الأدبيات الحالية بشأن تأثيراتها المشتركة.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم اختيار 84 خنزيرًا صغيرًا من سلالة Topigs (7.14 ± 0.92 كغ)، مقسمة بالتساوي حسب الجنس، في عمر 28 يومًا بعد الفطام ونُقلت إلى جامعة ميلانو لإجراء تجربة مدتها 28 يومًا. استخدم التصميم التجريبي نهج الكتل العشوائية بناءً على وزن الجسم، حيث تم تقسيم الخنازير الصغيرة إلى أربع مجموعات علاجية، كل منها تتكون من سبع تكرارات من ثلاثة مواضيع. تم إجراء التجربة تحت ظروف بيئية مضبوطة، حيث تم ضبط درجة الحرارة في البداية على 28 درجة مئوية وتم تقليلها تدريجياً إلى 24 درجة مئوية، مع الحفاظ على الرطوبة النسبية أقل من 65% وتدفق الهواء عند 10 م³/حيوان/ساعة.
تم هيكلة الدراسة في مرحلتين: المرحلة 1 (الأيام 1-14) تضمنت جرعات أعلى من الزنك (Zn) والنحاس (Cu)، بينما استخدمت المرحلة 2 (الأيام 15-28) جرعات أقل. تم صياغة حمية أساسية فريدة لتلبية متطلبات المغذيات وفقًا لإرشادات المجلس الوطني للبحوث، مع توفير العلف والماء حسب الحاجة. تم تحليل عينات العلف لمكونات غذائية متنوعة، بما في ذلك المادة الجافة، والبروتين الخام، وتركيزات المعادن، باستخدام طرق قياسية وطيفية انبعاث البلازما المقترنة بالتحريض (ICP). تم تفصيل نتائج هذه التحليلات في الجداول المرفقة.
مناقشة
في هذه الدراسة، تم تقييم تأثيرات التزويد الغذائي بنسب مختلفة من Pot-ZnO وCu₂O على درجات البراز، وأداء النمو، والاستجابة المناعية، وصحة الأمعاء في الخنازير الصغيرة بعد الفطام. أظهرت درجات البراز، التي تم تقييمها باستخدام مقياس براز بريستول، اختلافات كبيرة فقط بين مجموعة التحكم الدوائية (PC) والمجموعة التجريبية (EU) في اليوم الرابع، مع عدم وجود تغييرات كبيرة أخرى طوال فترة التجربة. ظلت مقاييس النمو، بما في ذلك وزن الجسم (BW)، ومتوسط الزيادة اليومية (ADG)، ونسبة تحويل العلف (FCR)، قابلة للمقارنة عبر جميع المجموعات العلاجية، مما يشير إلى أن مصادر الزنك والنحاس البديلة لم تؤثر سلبًا على أداء النمو. ومن الجدير بالذكر أن مجموعة PC أظهرت درجات براز أقل عدديًا، مما يشير إلى أن Pot-ZnO وCu₂O قد يوفران فوائد مماثلة للتزويد التقليدي بالزنك.
كشفت التقييمات المناعية أن مستويات الغلوبولين المناعي A (IgA) في المصل كانت أعلى بشكل ملحوظ في مجموعة غير الاتحاد الأوروبي مقارنة بمجموعة PC، بينما لم تُلاحظ اختلافات كبيرة في مستويات IgG وIgM بين المجموعات. بالإضافة إلى ذلك، وجدت الدراسة أن مجموعة غير الاتحاد الأوروبي كانت لديها مستويات مرتفعة من دايامين أوكسيداز (DAO)، مما يشير إلى مشاكل محتملة في نفاذية الأمعاء، والتي لم تُلاحظ في المجموعات الأخرى. أشار تحليل العناصر النزرة في البراز إلى أن مجموعة PC كانت لديها تركيزات زنك أعلى من المجموعات الأخرى في اليوم الرابع عشر، بينما اختلفت مستويات النحاس بين المجموعات، ربما بسبب اختلافات في التزويد الغذائي. أظهر تحليل تنوع الميكروبات اختلافات كبيرة في مقاييس التنوع ألفا وبيتا في اليوم الرابع عشر، حيث أظهرت مجموعة الاتحاد الأوروبي غنى ميكروبي معزز مقارنة بمجموعة غير الاتحاد الأوروبي. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن تحسين تزويد الزنك والنحاس من خلال Pot-ZnO وCu₂O يمكن أن يدعم بشكل فعال صحة الأمعاء ووظيفة المناعة في الخنازير الصغيرة بعد الفطام، مع التوافق مع ممارسات الزراعة المستدامة.
DOI: https://doi.org/10.3389/fvets.2025.1647844
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41635787
Publication Date: 2026-01-19
Author(s): Luca Marchetti et al.
Primary Topic: Animal Nutrition and Physiology
Overview
This study investigates the modulation of gut health in piglets through varying ratios of zinc and copper administered via specialty oxide sources. A total of 84 weaned piglets were divided into four treatment groups over a 28-day trial. The positive control group received 2500 ppm of conventional zinc oxide, while three other groups were supplemented with potentiated zinc oxide (Pot-ZnO) and monovalent copper oxide (Cu₂O) at both European (EU) and Non-European (Non-EU) recommended levels. Key metrics such as growth performance, fecal scores, serum cytokines, and intestinal permeability markers were assessed throughout the trial.
Findings indicated that the positive control group exhibited a significantly better fecal score on day 4 compared to the EU group (p < 0.01). Notably, serum immunoglobulin A levels increased in the Non-EU - group compared to the positive control (p < 0.05) on day 14, while secretory immunoglobulin A (sIgA) levels were higher in the positive control group than in the Non-EU - group on day 28 (p < 0.01). Additionally, fecal microbiota analysis revealed significant differences in microbial composition between groups, with the Non-EU - group showing decreased diversity metrics compared to the EU group (p < 0.05). The study concludes that balanced supplementation of Pot-ZnO and Cu₂O within EU limits effectively enhances gut health and local immunity in weanling piglets, suggesting potential environmental benefits by reducing trace element excretion in commercial farming practices. Future research is recommended to optimize Zn/Cu ratios under practical conditions throughout the weaning period.
Introduction
The introduction highlights the critical nature of the weaning period in pig production, where stressors can lead to post-weaning diarrhea (PWD) and negatively affect gut health and growth. Historically, pharmacological doses of zinc (Zn) and copper (Cu) have been used to mitigate these issues; however, regulatory changes in Europe have restricted these dosages due to environmental concerns. Specifically, the maximum allowable levels are now 150 mg/kg for Zn and Cu in piglet diets, contrasting with higher allowances in China.
The section discusses the metabolic roles of Zn and Cu ions, emphasizing their importance in enzymatic processes and trace element homeostasis. Recent findings indicate that high Zn levels can adversely affect the absorption of other nutrients. Consequently, research has shifted towards trace element sources with enhanced bioavailability, such as potentiated zinc oxide (Pot-ZnO) and monovalent copper oxide (Cu₂O), which have shown positive effects on growth performance, gut health, and immunity in piglets. Notably, the study aims to investigate the impact of varying ratios of Pot-ZnO and Cu₂O on the immune response, gut permeability, and fecal microbiota of weanling piglets, addressing a gap in existing literature regarding their combined effects.
Methods
In this study, 84 crossbreed Topigs piglets (7.14 ± 0.92 kg), evenly split by sex, were selected at 28 days post-weaning and transported to the University of Milan for a 28-day trial. The experimental design employed a randomized block approach based on body weight, with piglets divided into four treatment groups, each consisting of seven replicates of three subjects. The trial was conducted under controlled environmental conditions, with temperature initially set at 28 °C and gradually reduced to 24 °C, while maintaining relative humidity below 65% and airflow at 10 m³/animal/h.
The study was structured in two phases: Phase 1 (days 1-14) involved higher dosages of zinc (Zn) and copper (Cu), while Phase 2 (days 15-28) utilized lower dosages. A unique basal diet was formulated to meet the nutrient requirements as per the National Research Council guidelines, with feed and water provided ad libitum. Feed samples were analyzed for various nutritional components, including dry matter, crude protein, and mineral concentrations, using standard methods and inductively coupled plasma (ICP) emission spectrometry. Results from these analyses are detailed in the accompanying tables.
Discussion
In this study, the effects of dietary supplementation with different ratios of Pot-ZnO and Cu₂O on fecal scores, growth performance, immune response, and gut health in weanling piglets were evaluated. Fecal scores, assessed using the Bristol stool scale, showed significant differences only between the pharmacological control (PC) and the experimental group (EU) on day 4, with no further significant variations throughout the trial. Growth metrics, including body weight (BW), average daily gain (ADG), and feed conversion ratio (FCR), remained comparable across all treatment groups, indicating that the alternative zinc and copper sources did not adversely affect growth performance. Notably, the PC group exhibited numerically lower fecal scores, suggesting that Pot-ZnO and Cu₂O may provide similar benefits to conventional zinc supplementation.
Immunological assessments revealed that serum immunoglobulin A (IgA) levels were significantly higher in the Non-EU – group compared to the PC group, while no significant differences were observed for IgG and IgM levels among groups. Additionally, the study found that the Non-EU – group had elevated diamine oxidase (DAO) levels, indicating potential intestinal permeability issues, which were not observed in the other groups. Fecal trace element analysis indicated that the PC group had higher zinc concentrations than the other groups at day 14, while copper levels varied among groups, potentially due to differences in dietary supplementation. The microbial diversity analysis showed significant differences in alpha and beta diversity metrics at day 14, with the EU group exhibiting enhanced microbial richness compared to the Non-EU – group. Overall, the findings suggest that optimizing zinc and copper supplementation through Pot-ZnO and Cu₂O can effectively support gut health and immune function in weanling piglets while aligning with sustainable farming practices.