基于器官与骨骼生理特征的新生仔猪宫内生长受限分级优化研究

《Scientific Reports》：Evaluation of organ and skeletal physiological characteristics for improved classification of growth-restricted newborn piglets

本研究针对高繁殖力母猪产下的低体重仔猪存活率低、生长性能差异大等问题，通过评估出生体重(BW)、体质量指数(BMI)和冠臀长(CRL)分级仔猪的器官重量、骨骼CT扫描、胫骨力学特性及矿物质含量，揭示了严重宫内生长受限(sIUGR)仔猪存在脑发育优先、骨骼矿化延迟但力学性能增强等特征。结果表明，传统形态指标虽与内部生理参数显著相关，但难以精准区分轻度受限仔猪，需结合多指标优化分级策略，为早期干预提供理论依据。

　　

随着生猪养殖业对繁殖效率的追求，高繁殖力母猪的产仔数显著增加，但这也带来了新生仔猪平均出生体重的下降和宫内生长受限(IUGR)发生率的升高。这些低体重仔猪不仅存活率低，在生长过程中也难以追赶同窝正常体重的个体，导致整批猪群均匀度差和生产效率降低。更棘手的是，仅凭出生体重等外部形态指标难以准确识别那些看似正常但实际存在生长潜质缺陷的仔猪。为了解决这一难题，来自西班牙巴塞罗那自治大学等机构的研究团队开展了一项细致入微的研究，旨在通过分析新生仔猪的器官和骨骼生理特征，为更精确地分类不同生长受限程度的仔猪提供科学依据。该研究发表于《Scientific Reports》期刊。

研究人员首先根据出生体重、体质量指数(BMI)和冠臀长(CRL)将24头新生仔猪分为四组：严重宫内生长受限(sIUGR)、低出生体重(LBW)、中等出生体重(MBW)和高出生体重(HBW)。随后，他们采用了一系列关键技术方法：通过计算机断层扫描(CT)量化全身骨骼体积和密度分布（以亨氏单位HU划分），并测量胫骨皮质面积和厚度；通过三点弯曲试验测定胫骨的力学性能（如最大压应力σ_C,max、杨氏模量E）；利用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)分析胫骨中磷(P)、钙(Ca)、锰(Mn)等矿物质含量；同时解剖并称量脑、心、肝等重要器官，计算相对重量及器官比值。

器官重量

研究发现，sIUGR仔猪的相对脑重量显著高于其他组别，且脑与心、肝、肺的重量比也最高，清晰地体现了典型的“脑保护效应”，即胎儿在营养受限时优先保证大脑发育。这种不对称的器官生长模式随着仔猪体重等级提升而线性减弱。此外，sIUGR和LBW仔猪的脾脏相对重量也较大，提示其免疫器官发育可能也受到了宫内环境的影响。

计算机断层扫描(CT)测量

骨骼发育方面，HBW仔猪的全身骨骼体积比sIUGR仔猪高出约70%，且高密度骨骼（HU值≥500）的比例显著更高。sIUGR仔猪的骨骼则以低密度为主，表明其骨骼矿化程度较低。胫骨测量显示，HBW仔猪的皮质面积和厚度最大，而sIUGR仔猪则最小，说明宫内生长受限严重影响了骨骼的纵向生长和皮质骨发育。

仔猪胫骨的力学和几何特性

尽管sIUGR仔猪的骨骼尺寸较小，但其胫骨的最大压应力、最大拉应力和杨氏模量（即刚度）却显著高于其他组别，表明其骨骼材料本身的力学性能更强。相反，HBW仔猪的胫骨横截面积(A)和截面惯性矩(I_z)最大，反映了其骨骼具有更好的宏观结构强度。

仔猪胫骨中的矿物质含量

矿物质分析显示，各组仔猪胫骨中的钙和磷含量无显著差异，但sIUGR仔猪的锰(Mn)和锌(Zn)含量最高。锰是骨骼基质形成的关键元素，其升高可能与sIUGR仔猪为补偿骨骼矿化不足而进行的代谢调节有关。

外部物理特征与内部参数的相关性

相关性分析进一步证实，出生体重、BMI和CRL与相对脑重量、脑器官比呈强负相关，而与骨骼体积、高密度骨比例及胫骨几何参数呈强正相关。然而，这些外部指标在区分LBW和MBW这类轻度受限仔猪时灵敏度不足。

综上所述，本研究深入揭示了不同生长受限程度新生仔猪在器官和骨骼生理层面的特异性差异。sIUGR仔猪表现为典型的脑发育优先、骨骼矿化延迟但材料力学性能增强的适应模式。研究强调，仅依靠出生体重等常规形态指标无法有效识别所有生长潜能受限的个体，尤其是轻度受限的LBW和MBW仔猪。因此，未来需整合骨骼密度、器官比值等内部生理参数作为补充分级指标，从而在养殖现场更早、更准地识别弱势仔猪，为实施针对性营养和管理措施、提升猪群整体生产效益奠定基础。