豬繁殖面臨的“全健康”挑戰

唐彩琰 唐芬蘭/譯 張配配/校、制圖表

摘 要：豬的繁殖是“全健康”的重要組成部分，涉及人類健康、動物健康和環境健康之間的相互關系，因此對養豬生產提出了重要挑戰?！叭】怠钡母拍顝娬{了動物生殖生理學和疾病發生的對比情況，將相關信息從一個物種延伸到另一個物種。環境的季節性變換會影響豬的繁殖，而氣候變化則會加劇這種影響。內分泌干擾物（endocrine-disrupting chemicals，EDCs），特別是鄰苯二甲酸和重金屬類物質，會干擾動物內分泌的功能，從而影響它們的交配行為、受精能力和類固醇生成。治療動物生殖道感染和延長精液儲存時間是抗生素使用的重要標志之一。人們需要創新的解決辦法來探索抗生素的替代品。在過去的30年里，由于窩產仔數翻了一番，為確保繁殖效率而做出的努力，延長了母豬的產仔時間，同時也損害了豬的免疫轉移和動物福利。母豬圍產期的生理、代謝和程序化生理活動是未來豬繁殖“全健康”研究的關鍵領域?？傊?，氣候變化對動物生殖管理和育種提出了挑戰。未來可能需更多既能忍受惡劣環境，又能保持高繁殖性能的豬。作為豬繁殖管理領域的一項環境挑戰，EDCs的數量會不斷增加，因此需要尋求合適的抗生素替代品。

關鍵詞：非洲豬瘟；分娩；全健康；分娩管理；豬繁殖；恢復能力

中圖分類號：S815 ? 文獻標志碼：A 文章編號：1001-0769（2024）01-0001-11

“全健康”概念從生態系統健康的角度出發，論述了多學科合作的必要性，以應對未來人類、動物和全球環境三位一體的健康所面臨的健康危害。我們建議，將其中一些健康危害視為豬繁殖面臨的“全健康”挑戰。這些與豬繁殖相關的挑戰包含在“全健康”三位一體的定義中，將人類的健康與動物和環境的健康聯系起來（圖1）。Brooks等（2021）指出，人畜共患病和新發疾病一直以來都是“全健康”領域的研究重點。最近，疾病比較和轉化型研究建模日益成為“全健康”領域的重要研究途徑。Peltoniemi等（2020a）證明，從學術角度來看，“全健康”涵蓋了食品安全和控制、動物健康和福利以及轉化醫學等多個領域?！叭】怠钡霓D化醫學領域包括動物生殖健康問題，如福利、仔豬初生重、卵泡發育、胚胎存活和影響生殖的環境化學物等。

與動物和豬繁殖有關的“全健康”問題主要包括糧食安全和供應挑戰。目前，全球生豬存欄量估計為7.84億頭，其中中國、歐盟和美國的存欄量分別為4.49億頭、1.42億頭和7 400萬頭。隨著時代的發展，由于二氧化碳的排放和可持續性，我們面臨著對動物生產越來越大的擔憂。Mathijs（2015）指出，由于經濟繁榮和人口增長，預計到2050年，全球肉類產量將從目前的3.5億t增加到約5億t。不過，預測的正確性取決于未來農業政策的政治決策，替代蛋白質來源（如細胞培養肉生產）的出現，以及素食或純素飲食的流行程度。另一方面，許多物種正處于滅絕的邊緣，而生產動物和其他家畜的種群數量正在不斷增長，且在生物量估測值中所占比例高。

根據定義，“全健康”概念的關鍵組成部分包括比較生物學和健康視角，例如研究人類和動物共有或相似的疾病或現象，包括生殖生物學、健康和生物技術研究等。在本綜述中，我們從“全健康”的角度出發，回顧了當前與動物繁殖有關的部分研究進展，并強調了“全健康”這一觀點的多樣性和復雜性。我們還將討論氣候變化及其如何影響豬的恢復能力和豬繁殖的季節性表現，因為這些方面可能與未來的動物繁殖高度相關。當前“全健康”概念的另一個關注點是動物與人類流行病之間的聯系，這強調了種群和繁殖管理的重要性。遺傳干預和選擇以及生殖生物技術的進一步發展，可為應對動物生殖方面的“全健康”挑戰提供工具，如確保高效、合乎道德和安全地生產有恢復能力和高產的動物。因此，本文對生殖生物學的相關研究進行了綜述。生殖生物技術是未來重要研究課題的良好范例之一，因為其所描述的許多問題將極大推動“全健康”的發展，從而推進所期望的性狀，如在挑戰性環境條件下增強動物的恢復能力。為提高抗病力而進行的育種（也可能通過基因組編輯）對提高豬的生產性能至關重要，Bai等（2022）對此進行了綜述。我們還建議對遺傳選擇和現代生殖管理對動物健康和福利的影響進行批判性評估。這樣做是為了支持可持續的生產效率，并制定有效的戰略來保護動物健康和福利，并為不斷增加的全球人口提供充足的資源。數十年來，提高動物的繁殖效率一直是推動生產動物繁殖育種計劃的主要選擇性狀之一，這一重點仍被認為是必要的，而這一推理源于對經濟利潤的需求。例如，在窩產仔豬方面，需要不斷關注窩產仔數增長的情況。然而，最近，Oliviero等（2019）證明，窩產仔數的增加會顯著延長分娩母豬第2階段和第3階段的產仔時間，嚴重影響豬的健康和福利，特別是生長中的仔豬。Peltoniemi等（2020b）指出，集中精力糾正產程過長造成的不利后果，應能提高母豬的繁殖效率和新生仔豬的生產性能，并使它們在生命早期對疾病和周圍環境或生產條件中的其他挑戰具有更強的抵抗力。

在本綜述中，我們還將探討某些與豬繁殖有關的比較疾病觀點，作為與“全健康”三位一體（即環境健康、動物健康和人類健康）相關的研究領域的實例。圍繞肥胖、低度炎癥、細胞外囊泡以及產前和產后程序規劃的研究都代表了在“全健康”三位一體中相互關聯的生殖健康比較、轉化研究領域。環境毒素是“全健康”研究的另一個重要領域，特別是預計未來使用量會增加的毒素，如重金屬。建立這些毒素對豬和其他哺乳動物生殖健康影響的轉化模型可能會有用，因此，本文將簡要介紹與這些毒素有關的主要方面?？股啬退幮阅壳耙矀涫荜P注，需要采取措施以減輕其對動物健康的有害影響。

1? 影響“全健康”和豬繁殖的環境因素

1.1 氣候變化對豬繁殖季節性的影響

氣候變化可能是“全健康”面臨的較緊迫的挑戰，因為它不太可能從本質上影響光周期，從而影響褪黑素驅動的繁殖季節性循環同步機制。然而，環境溫度的升高似乎會間接影響大腦的周期控制中心，從而降低豬的繁殖性能。這種影響可能主要是通過降低母豬在前一泌乳期的自愿采食量，使周期中樞周圍的新陳代謝環境不利于新一代卵泡的生長。

氣候變化除了會直接影響我們生存的環境外，還會間接影響食物來源，因此要求我們關注未來的生產效率。歐洲野豬（Sus scrofa），即現代豬種的祖先，是一種季節性很強的繁殖動物，生活在全球的各個角落，在多種環境條件下表現出很強的適應力，包括明顯的高溫和低溫。在中歐，Ruf等（2021）研究認為，環境平均溫度在10 ℃，年變化在－10 ℃和30 ℃之間，對豬并不構成生理限制。然而，夏季干燥和炎熱帶來的氣候挑戰，以及對食物供應的影響，被認為是豬目前生命和繁殖的瓶頸，而不是環境溫度本身。目前歐洲和美國家養豬種的熱舒適區非常窄（表1）。當溫度高于20 ℃時，哺乳母豬每日的采食量和泌乳量以及仔豬增重呈線性下降；當氣溫高于20 ℃時，妊娠母豬的產仔率和窩產仔數呈線性下降。據報道，蘇格蘭黑臉羊最近在表型建模以適應不同氣候條件方面取得了進展，類似的成果可能對豬的育種有用。

適應環境的季節性變化被視為哺乳動物生殖生理的一個顯著特征。繁殖的季節性被認為是野豬適應性生理學的一個基本要素，使它們有可能在野外以年周期節律模式生存和繁殖。然而，這一特點已成為家豬生產的障礙和挑戰。事實上，季節性不孕是指夏季和秋季后備母豬和母豬的生育力下降。亞繁殖力的表現包括妊娠率降低、斷奶至發情間隔延長（發情率降低）和后備母豬青春期延遲（圖2）。對野豬而言，夏末和秋初日照長度的減少為它們提供了一個環境暗示，表明此時不是繁殖的最佳時間，因為仔豬將會在隆冬時節出生，從而可能會導致新生仔豬死亡和整窩仔豬損失。野豬是季節性發情，發情期的開始受光周期控制。然而，間情期結束和卵巢周期性活動的恢復取決于其他環境因素，如食物供應量的增加等。在馴養環境中，食物供應量增加，特別是舍飼動物的食物供應量增加，仔豬斷奶時間早且突然，以及舒適的小氣候等暗示因素都存在，而那些季節性繁殖的暗示因素都消失了。因此，在夏末秋初，經?？梢杂^察到母豬的繁殖活動對日光減少的不同反應。

季節影響動物繁殖的確切機制尚不完全清楚。相關研究指出，豬的繁殖機制與其他季節性繁殖的哺乳動物基本相同。該機制主要涉及到松果體分泌褪黑素，然后松果體對光周期變化做出反應。然而，此后關于褪黑素對GnRH脈沖產生的下游效應在卵巢產生周期性活動的描述上似乎不太完整?？刂粕彻δ芗竟澬宰兓奈请囊蕾囆詸C制，很有可能包括對雌激素負反饋的敏感性和吻肽表達的分子變化，這與在這方面的研究較多的短日照季節性繁殖種羊類似。然而，在豬上，De Rensis等（2017）已經提出了這種機制，但Lents（2019）尚未對此證實。

Love等（1993）、Peltoniemi等（2000a， 2000b）認為，夏秋季母豬分娩率下降很大程度上是季節性發生的早期妊娠自發中斷，而不是受孕失敗。根據Tast等（2002）的定義，出現季節性妊娠中斷的母豬首先會進行交配，然后受孕并確定妊娠。胚胎也會持續一段時間，但由于季節原因（光周期），妊娠很快自然消失，母豬在經過長時間的發情間隔后又恢復發情。妊娠中斷的機制被認為涉及到中樞神經系統，導致黃體素支持機制崩潰，從而中斷妊娠。Peltoniemi等（2006）研究發現，妊娠季節性中斷背后最重要的季節性環境因素被認為是光周期效應、環境溫度和采食量的變化。為了預防季節性妊娠中斷，在妊娠的胚胎期（妊娠第0～35天）增加喂料量通常是有益的，因為這段時間對維持妊娠特別敏感。其他被證明可能有益的干預措施包括根據年齡和體型劃分社會群體，為母豬（包括懷孕母豬群中的公豬）提供更多的空間，以及在配種舍中提供充足的光照。對于那些發情啟動是個問題的季節性不孕表現，未來嘗試用吻肽化合物來減輕對周期性的季節性影響似乎很有意義。

從可持續的角度來看，除了通過管理干預減輕季節性因素對豬繁殖的影響外，還應重點關注保持豬的恢復能力及其應對環境條件日益變化的能力。這種緩解性管理至少需要控制母豬舍、仔豬舍和生長豬舍的飼養環境的溫度、濕度和清潔度。以往為改善健康狀況而進行的育種，可能有助于實現豬恢復能力和全年繁殖的目標。這意味著未來要努力培育恢復能力更強的品種；也就是說，育種的目標應該是培育出能夠更好地應對不同的環境條件（如更高或更低的溫度）的后代。這可能需要選擇那些能夠發揮其基因組潛力，同時又能擴展熱舒適區的動物品系?？傊?，氣候變化可能會增強對繁殖力的季節性影響，在設計新的育種計劃或規劃未來種群時需要考慮到這一點。

1.2 環境毒素與繁殖

影響生殖的環境因素是“全健康”三位一體的重要組成部分，環境與人類健康和動物健康之間有著密切的相互作用。對造成人類和動物繁殖障礙的環境毒素的研究包括動物生產的可持續性和食品安全、種群動態和資源充足性，以及比較疾病研究和動物模型研究等。環境污染物是導致人類和動物生育能力下降的根本原因之一，這一點已得到了廣泛的討論。其中一些毒素具有內分泌干擾物（endocrine‐disrupting chemicals，EDCs）的功能，會對兩性生育能力產生有害影響。大約有1 000種源自人類的化學物被歸類為EDCs，它們的影響往往是協同和累積的，并可能延續到后代。Graceli等（2020）、Komsky‐Elbaz等（2021）、Laws等（2021）、Repouskou等（2021）、Roth等（2020）、Sedha等（2021）、Weaver等（2020）、Zhang等（2021）研究探討了這一主題。本節將討論接觸源、EDCs和某些重金屬對人類和動物繁殖的影響。

多氯聯苯、溴化阻燃劑、多溴聯苯、塑料（雙酚A）和增塑劑（鄰苯二甲酸鹽）是常見的工業用EDCs。在我們的日常生活中，各種營養補充劑和化妝品是EDCs的常見來源，如鄰苯二甲酸鹽。然而，接觸源廣泛存在于我們生存的環境中，因此有必要開展環境健康教育，提高我們的認識。Yang等（2020）述評了豬接觸EDCs的來源和影響，雖然有關豬的數據很少，但這些研究人員指出，由于鄰苯二甲酸鹽滲入土壤和植物中，豬可能會從飼料和環境中直接接觸到EDCs。此外，豬可能會接觸到飼料中的殺蟲劑和霉菌毒素。這些化合物也具有EDCs的作用，會影響激素的合成和活性。

環境健康教育解決了消費者的行為問題，如限制塑料制品的使用，鼓勵使用自制產品和玻璃器皿等。在動物養殖業和動物繁殖研究中，需要考慮一次性塑料制品可能產生的繁殖毒性。用于人工授精的產品，如移液管、手套或實驗室耗材等，通常含有毒素，除非經特別確定可安全用于體外授精（in vitro fertilization，IVF）或不含特定毒素。其中，鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯[di-（2-ethylhexyl） phthalate，DEHP]在體外成熟（in vitro maturation，IVM）過程中對馬胚胎有害。商用精液稀釋液通常長期儲存在塑料包裝材料中，據我們所知，目前還沒有這些稀釋液中EDCs含量的相關報道。在精液處理和儲存過程中，精液中存在EDCs也可能會影響精子的存活率，但精液中EDCs含量的重要性在于其反映了個體的接觸水平。EDCs對精液質量的不良影響可能更多地與影響睪丸功能和精子發生有關，而不是對精子的直接影響。

Levine等（2017）通過薈萃分析發現，在過去40年中，男性精子的數量減少了50％。EDCs對精子數量的有害影響是通過影響睪丸發育和精子發生介導的。其他方面的影響也有報道，如陰莖發育障礙（尿道下裂），以及與性行為、受精能力和類固醇生成有關的影響。鄰苯二甲酸鹽對牛和犬的附睪和睪丸細胞培養具有細胞毒性作用。在豬體內，某些鄰苯二甲酸鹽也具有雌激素活性，并被證明可以降低青春期前公豬的精子活力，可能通過影響生精上皮中支持細胞的功能實現。豬精子獲能和頂體反應也被證明受到雌激素的影響。

塑料添加劑，即鄰苯二甲酸鹽，會在多個層面上影響母豬的生殖和懷孕。這些影響與組織中類固醇的產生和氧化應激的改變有關，其結果包括原始卵泡和囊狀卵泡的減少、卵巢早衰、性早熟、生殖行為、體外受精后出生的可能性降低以及子宮形態和功能的改變。在豬體內，EDCs通過干擾激素的合成和分泌以及受體功能，影響雌性動物生殖系統和胚胎發育，也會影響生殖器官的發育。

預計在不久的將來，人類和動物對環境中重金屬的接觸將大幅增加。這些重金屬，如鉛和鎘，可破壞下丘腦-垂體軸或影響精子發生，從而影響生育能力。人類和動物主要通過膳食來源、水、空氣和土壤接觸重金屬，并在組織中長期積累。接觸重金屬可能與附近的采礦業或畜牧業有關，因為會在豬糞中發現飼料中的重金屬。膳食來源是歐洲非吸煙者接觸鎘的主要途徑，包括谷物、蔬菜、淀粉根莖和塊莖以及巧克力等產品，這增加了素食者接觸鎘的風險。人類接觸鉛的主要來源也是食品，即面包、茶、自來水、土豆和啤酒。在靠近金屬加工廠的地區，可以在哺乳奶牛的血液和牛奶樣本中檢測到較高水平的鉛和鎘，這使乳制品成為人類接觸重金屬的另一個可能途徑。

由于豬在生理上與人類高度相似，適合作為研究EDCs生殖效應的合適模型。然而，豬和其他家畜也可能成為人類的接觸源，因為激素活性化合物和增塑劑會隨尿液和糞便排到體外。因此，需要研究糞便中的EDCs對家畜和人類健康的環境影響，以及如何減輕這些影響。此外，由于環境接觸的增加，未來需要進一步研究重金屬對豬繁殖的影響。

2? 人類和動物健康

2.1 養豬生產中的抗生素耐藥性和生物安全

在動物生產中預防和治療感染至關重要，盡管抗生素耐藥性的發展和傳播令人擔憂，但畜牧場仍在繼續使用抗生素。已經可以從大多數家養動物體內分離到抗生素耐藥性細菌。氣候變化和生物多樣性減少等因素可能會進一步迫使病原體迅速進化和適應。人口的增長引導著豬肉產量的增長，據估計，抗生素的消耗量也將繼續增加。

引起廣泛關注的細菌有幾種，但大腸桿菌通常被認為是一個主要的健康問題，可以作為豬抗生素耐藥性的生物標志物。針對亞洲某國豬場進行的一項研究發現，在該國所有地區的豬場中均分離到了對多種抗生素有耐藥性的大腸桿菌，且81％的分離株為該菌。檢測到的耐藥譜包括黏菌素、碳青霉烯類抗生素和替加環素等最后的治療藥物，這些耐藥菌存在多種耐藥基因和毒力因子編碼基因。這些特征在人群中的傳播備受關注，并且豬場和屠宰場工人的糞便和鼻咽中的微生物組與其他人群中的不同。接觸途徑包括與豬的直接接觸，或通過食用肉制品或在施過豬糞的土壤中種植的農產品而接觸到更多的人群。

在動物健康和福利、人類健康、消費者期望和養豬業的可持續發展之間找到平衡至關重要。未來還需要創新型解決方案來解決與感染和抗生素耐藥性相關的問題，因為需要減少抗生素的使用，并將至關重要的抗生素留給人類使用。減少抗生素使用的建議策略包括使用益生菌、針對特定微生物的噬菌體和各種具有抗菌作用的化合物，如鋅、銅或抗菌肽等。使用不含抗生素的精液、具有抗菌活性的精液稀釋液或用膠體離心法去除精液中的細菌，可以限制抗生素在繁殖中的使用，但還需要進行更多的研究，以獲得經濟可行和實用的解決方案。

在意大利，Scoppetta等（2017）的研究證明，胃腸道疾病是造成給豬服用抗生素的主要原因，其次是呼吸道疾?。?8.57％）和生殖系統疾?。?4.29％）。在受調查的豬場中，29％的豬場未經任何診斷就使用了抗生素，而50％的豬場將抗生素的使用目的列為預防或中期治療。雖然不可能在不引發任何動物福利問題和經濟損失的情況下完全停止對動物感染的治療，但至關重要的是，抗生素的使用應根據動物易感性特征、臨床需要和適應癥確定。生物安全和動物保健在預防疾病上發揮著重要作用，而考慮畜舍的溫度和濕度、通風、飼養密度、作業和運輸等因素，是減少抗生素使用和耐藥性菌株產生的“全健康”方法的重要組成部分。

在豬場層面，外部和內部病原體的流行，威脅著豬群的總體健康、腿部健康以及母豬的繼續妊娠、分娩和生育能力?？傊?，除了開發益生菌、噬菌體、抗菌肽等新產品外，關注外部和內部生物安全是解決豬繁殖中抗生素耐藥性挑戰的必要措施，包括對種豬進行適當的檢疫，以及對后備母豬和經產母豬進行疫苗接種和驅蟲。

2.2 新發疾病和種群動態變化

傳染性病原體和流行性病原體可通過病原體（如非洲豬瘟病毒和口蹄疫病毒）的傳播影響豬繁殖，從而嚴重改變種群的動態。鉤端螺旋體病和布魯菌病是對豬繁殖有直接影響的典型的人畜共患病。據報道，豬圓環病毒2型和3型也會影響豬繁殖，特別是影響仔豬出生時的活力。在這些情況下，環境變化可能會通過增加病媒或誘發有利于病原體增殖的氣候條件、土地的使用使野生動物和家養動物更接近以及減少生物安全的應用機會促進病原體的傳播。

目前，氣候正在迅速變化，這種變化在地球的兩極更為明顯，延長了動物的生長和繁殖季節。城市化和生物多樣性喪失等其他大趨勢，可能會影響全球生態系統的健康，使野生動物更接近家畜，為疾病跨物種傳播鋪平道路，從而引發新的流行病。影響動物（如非洲豬瘟）和人類（如新型冠狀病毒肺炎）的流行病似乎已經成為全球日益嚴重的“全健康”風險。人畜共患病也可能是食源性的，這強調了食品安全在“全健康”領域中的重要性。

全球約50％的生豬在中國。2018年非洲豬瘟蔓延到中國，導致當年50％的生豬被撲殺。過去中國以庭院式養豬聞名。但隨著2018—2019年的集中撲殺，生豬產量下降，導致豬肉價格上漲，中國肉類市場出現了肉類供應短缺的情況。Maxmen（2022）、Worobey（2021）、Worobey等（2022）認為，如果嚴重急性呼吸系統綜合征冠狀病毒2型（SARS-CoV-2）是由野生動物傳播而來的，那么人類大流行背后的原因可能是動物大流行嚴重影響了豬群的種群動態。動物疾病大流行導致的動物種群動態的快速變化，可能會創造有利于人類疾病大流行開始的環境。因此，只要預計人口動態會發生這種變化，科學界和政治決策者都應意識到相關的“全健康”風險。動物繁殖中一個具體的問題是，新發傳染病和復發疾病可能通過性傳播途徑潛在傳播，這包括通過交配和人工授精傳播多種健康動物的動物源性的病原體，人工授精使有益基因在種群中得到有效利用，并在全球范圍內被廣泛用于豬。公豬站實施高水平的生物安全，以避免這些“全健康”風險的發生。

總之，家畜和野生動物種群動態的快速變化似乎是動物和人類流行病的重要風險因素。管理繁殖和動物種群動態是降低這些風險的關鍵手段。此外，提高為食品生產而飼養動物的養殖場的內部和外部生物安全也同樣重要。

2.3 大窩仔豬的可持續繁殖——長時間分娩對“全健康”的挑戰

從“全健康”的角度來看生殖生理學和解剖學，一個非常有趣的轉化視角是比較不同物種的分娩過程。我們認為，分娩和產科的比較生理學不僅是動物的健康和福利問題，也有助于比較轉化醫學。比較疾病研究和動物健康都被認為是“全健康”的核心內容。

可以說，為提高生產效率而進行的遺傳選擇和育種給家畜分娩帶來了問題。在獸醫領域，最著名的例子可能是家養狗，根據特定的體貌特征（如體型或頭骨形狀）進行選育，導致難產發生率增加，并對動物一生的健康和福利產生影響。與此同時，關于產仔動物的一個更加引人注目的觀察結果是，在過去三十年中，家豬的產仔時間延長了4～5倍（圖3）。豬是一種具有高繁殖力的物種，產仔率超過90％，窩產仔數通常超過15頭。自20世紀90年代初以來，通過有效的育種和管理，窩產仔數幾乎翻了一番。然而，這也導致了母豬的產程延長，產中和產后并發癥增加，如產后泌乳障礙綜合征和胎盤滯留，以及隨后的繁殖力下降。隨著這一情況的發展，仔豬初生重、初乳攝入量均呈持續下降的趨勢，這兩者都與仔豬的死亡率有關，也是養豬生產中重要的風險因素。

事實上，Oliviero等（2019）證明，新生仔豬初乳的攝入量和質量都迅速下降，以至于在母豬產下第一頭仔豬后6 h內，初乳中的免疫球蛋白G含量下降約50％。然而，在現代產仔環境中，相當一部分仔豬在這一階段尚未出生。未出生的仔豬將在出生時錯過高質量的初乳，且它們吮吸初乳的窗口期大大縮短，因為母豬的初乳供應期會在第一頭仔豬出生后24 h關閉。關于仔豬初生重的下降，有充分的證據表明，這不僅與初生重小有關，而且與出生率變異性增加（窩產仔豬均勻度差）有關。Wientjes等（2012）研究表明，當出生率變異系數增加1％，初生重輕（體重＜800 g）的仔豬的比例會增加1.31％，仔豬斷奶前的死亡率會增加1.08％。Beaulieu等（2010）、Rehfeldt等（2008）、Smit等（2013）證明，新生仔豬如果初生重過輕，其增重也會降低，屠宰日齡也會延遲。因此，提高仔豬的初生重，減少窩內的變異性是養豬業的重要目標。

Oliviero等（2013）指出，窩產仔數多對母豬的新陳代謝構成了挑戰，因此母豬在斷奶后難以恢復卵巢周期性，尤其是年輕母豬。這些代謝挑戰會從產仔期延續到哺乳期和斷奶期。下一代卵泡的生長取決于母豬的新陳代謝狀態，其中胰島素樣生長因子1在恢復卵巢周期方面發揮著重要作用。從“全健康”的比較角度來看，這些發展提供了一個有趣的模式，即大力推動的生育能力遺傳改良，給分娩生理學和新生仔豬免疫轉移帶來了問題。這增加了對分娩比較機制的理解，其中一些機制和產仔生理過程是共享的，而其他機制和生理過程則存在相當大的差異。在窩產仔數多的物種的繁殖計劃中，還應考慮到與窩產仔數多相關的產仔時間延長對動物福利的影響。另一方面，免疫效應的轉移可能僅限于那些胎盤與子宮功能結合較弱的物種，即胎盤為附睪型（epiteliochorial type）的物種。

我們建議，在管理和育種方面應努力縮短產仔時間。Yun等（2022）指出，在管理方面，可以為母豬提供筑巢材料以及足夠的筑巢空間來實現這一目標。這將推動生產環境朝著符合倫理的可持續生產方向發展（圖1）。正如Oliviero等（2019）所提出的那樣，與高產母豬品系的生產模式相比，窩產仔數適中的母豬品系也向我們提出了一種更具可持續性、更易被道德接受的生產模式。通過面向特定消費者的市場空間，某些窩產仔數適中的母豬品系在經濟上對生產者更具吸引力。

總之，隨著時間的推移，基因選擇似乎產生了一些需要解決的問題。為確保動物健康和福利的可持續繁殖，需要相應的解決方案，這些解決方案可能包括指導、立法或監管行動，以及進一步的研究。這些解決方案不應損害動物的繁殖效率，因為有效的生產戰略和現代畜牧業是限制飼養環境負荷的基礎。

2.4 豬可作為代謝性疾病和產前產后程序規劃的轉化研究模型

與“全健康”挑戰相關的轉化研究包括對人類和自然動物種群共有的自發性疾病，特別是可能受環境因素影響的疾病進行比較研究。人或動物的健康可能會受到重大影響，但繁殖健康和生育能力也可能會受到影響。在這一部分，我們將重點探討豬的繁殖相關代謝和程序規劃問題。在許多伴侶動物或業余消遣動物中，肥胖和胰島素失調對動物的健康和福利構成了巨大威脅。例如，馬肥胖和代謝綜合征的發病率很高，根據品種和其他因素的不同，發病率從8％到51％不等。雖然肥胖在豬肉生產中可能不會產生太大的問題，但已有研究表明，肥胖會誘發妊娠后期母豬的代謝性疾病。

研究表明，在豬、馬等多種動物中，能量正平衡、良好的體況和較高的體況評分，有利于生殖的正常周期性和繁殖能力。關于母豬的生殖周期性，哺乳期體況的過度消耗而非過度調節可能是一個更大的問題。Oliviero等（2010）報道，肥胖會導致母豬分娩時便秘，Cheng等（2020）指出肥胖還會導致母豬代謝紊亂、窩重降低，對生長中的仔豬腸道健康產生負面影響。

在生產動物中，對生產性能的需求導致生產周期中脂肪組織的增加和波動。在豬和牛中，產褥期炎癥性疾病的發病率正在增加。低度炎癥的增加似乎是脂質驅動的，因為產仔時脂肪的快速動員與炎癥生物標志物的出現密切相關。有研究團隊開發了體外和體內超聲引導活檢技術，結果表明在脂肪和蛋白質代謝相關因子（如胰島素樣生長因子1）的驅動下，與脂肪儲備較為穩定的母豬相比，體脂大量流失的母豬卵泡生長恢復較快。在圍產期能量負平衡期間，胰島素水平下降，激素敏感脂肪酶的反應增加，從而促進脂質動員。這一時期的另一個特征是炎癥，伴隨急性期蛋白（acute‐phase proteins，APP）的生成增加，負APP的產生減少。這些反應是由促炎細胞因子介導的，同時還可能伴有氧化應激。

母體肥胖也可能會影響許多物種的后代。雖然人類的肥胖和新陳代謝疾病通常被認為是一種生活方式的選擇，但個體影響其自身環境以改善新陳代謝健康的真正能力可能非常有限。影響人類和動物健康的因素往往與健康食品和干凈的水的供應、經濟穩定性、人口過多有關，但也與某些環境毒素有關。其中一些毒素，如雙酚、鄰苯二甲酸酯和對羥基苯甲酸酯，被稱為“致肥原”；Gao等（2021）據報道，這些毒素與人類的胰島素抵抗之間呈正相關。高胰島素血癥與隨后而來的瘦素抵抗相結合，形成了未被發現的飽腹感信號和胰島素驅動的脂肪儲存背景。肥胖母馬的胚胎中與炎癥、脂質穩態和氧化應激相關的基因表達發生了改變。母馬變肥胖似乎改變了子宮環境、細胞功能基因的轉錄豐度和胚胎的脂質譜。這些改變可能會影響產前編程規劃，對后代產生潛在的長期影響。

Foxcroft等（2009）、Foxcroft（2012）報道，新生仔豬生產性能的差異是產前編程規劃改變的結果，通過有限的子宮能力表現出來。Marei等（2022）、Morbeck等（1992）研究表明，這些影響是由對卵母細胞發育的潛在代謝影響引起的，且會持續數月。因此，在排卵前的哺乳期，潛在的代謝效應也會影響發育中卵母細胞的質量。受精后，發育中的胚胎會受到排卵率和子宮容量不平衡的影響，宮內擁擠會限制胎盤的發育，從而限制胎兒的發育。因此，Foxcroft等（2009）證明，子宮容量似乎是仔豬生長和繁殖的限制因素。

另一方面，子宮發育似乎會受到產后程序規劃效應改變的強烈影響。事實上，仔豬出生的頭幾天，初乳中的乳源生物活性因子似乎會對母豬子宮的早期發育和生長有決定性影響。Bagnell等（2019）描述的這種通過初乳對豬繁殖力進行母體編程規劃的現象表明，豬模型在轉化研究中非常有用。初乳中的生物活性因子包括多種激素，如胃饑餓素、脂聯素、瘦素、糖皮質激素和松弛素。另一方面，對小鼠的研究表明，白細胞介素-6缺失的母鼠飲用富含瘦素的牛奶，會導致肥胖增加和下丘腦基因表達的改變，暗示了肥胖的編程規劃效應?？傊?，這些研究表明，豬出生后不久的新生兒期對編程規劃效應的發生至關重要，它決定了母豬的子宮發育和能力，從而決定其繁殖潛力。因此，未來的研究應該著眼于探索影響編程規劃過程的因素，新生兒期似乎是未來研究的重點好時期。

2.5 胚胎技術中的“全健康”方面

胚胎技術是生殖生物技術的重要組成部分，可用于應對“全健康”挑戰。移植生殖細胞和胚胎而非活體動物，可顯著減少疾病的跨境傳播。全球對食品和動物的需求預計在未來幾十年內將持續增長。這一發展需要超越傳統育種的策略，以確保生產出具有高遺傳質量、高生產力和高適應力的后代，同時保持遺傳多樣性。由于動物福利、生物安全、經濟以及與長期運輸和過境有關的可持續性等問題，應避免出口活體動物，代之可出口配子和胚胎等。繁殖技術可以提高豬的繁殖效率，尤其是在發展中國家，因為遺傳性狀，如每頭母豬的產仔數、豬的生長速度和飼料利用率、胴體產量和質量以及豬的健康等，都被納入了當地畜牧業生產的數據中。

在豬方面，卵母細胞和胚胎冷凍保存技術的最新進展令人鼓舞。通過豬胚胎運輸遺傳物質，為加快遺傳進展提供了一種方法，同時由于減少了活體動物運輸而減少了碳足跡和動物福利問題。然而，到目前為止，還沒有為針對母豬的標準化商業胚胎移植（embryo transfer，ET）服務。從事生物醫學研究的私營企業和研究機構開展了豬ET活動。屠宰場青春期前小母豬的卵巢是體外成熟培養和體外受精所需卵母細胞的主要來源。在實驗室穿刺竇卵泡來收集卵母細胞，只能獲得一次來自未知供體的具有異質能力的卵母細胞。

非手術取卵顯然很難實現。Bj?rkman等（2017b）和Yun等（2017）最近的技術報道令人鼓舞，因為經陰道超聲引導的卵巢活檢可能不會對未交配的母豬造成明顯的疼痛或痛苦。然而，除了Hazeleger等（1989）和Kobayashi等（1989）的早期研究外，尚沒有關于豬在手術切除子宮角后成功進行非手術胚胎采集的報道。造成這種限制的主要原因是豬生殖道的解剖結構。由于母豬的子宮角較長，直腸腸系膜長度有限，對母豬卵巢進行直腸觸診可能具有挑戰性。

多個研究小組致力于開發非手術ET程序，使該方法能在現場條件下實施。不過，在將ET作為商業育種工具之前，還需要進行大量的研究。

總之，關于豬的生殖生物技術，隨著卵母細胞和胚胎冷凍保存的最新進展，豬的ET前景有所改善。然而，盡管最近取得了一些進展，但從活體動物中反復采集卵母細胞以及需要進行外科ET仍然是ET在基因改良和國際貿易中廣泛商業應用的瓶頸。

3? 結論

作為“全健康”的重要組成部分，當前的世界狀況對豬繁殖提出了挑戰。隨著高溫等季節性應激因素變得越來越普遍，母豬的繁殖性能受到了影響，氣候變化對豬的繁殖提出了挑戰。因此，應重視抗逆性育種，使未來的母豬更具抗逆性，能夠應對極端天氣，同時保持較高的產仔數。雖然鄰苯二甲酸酯對豬繁殖的不利影響已經得到了證實，但未來還需要對鉛和鎘等重金屬的日益接觸對繁殖功能的影響進行更多的研究。與繁殖相關的疾病在抗生素的使用中發揮著重要作用，關注畜群的外部和內部生物安全則是減少抗生素使用的有效手段，從而降低選擇壓和抗生素耐藥性基因的傳播。窩產仔數育種大大提高了豬的繁殖效率，但產仔過程和母豬向新生仔豬傳遞免疫力的相關過程，以及為改善繁殖功能而對新生仔豬進行編程規劃的影響，都值得在未來進行研究，以確保養豬生產的可持續性。豬繁殖的可持續性也支持胚胎移植和相關技術的進一步發展。目前，盡管基于大量研究工作的前景有所改善，但這些技術在全規模商業利用前仍有待突破?？茖W家需要進行跨學科合作，開展動物繁殖研究，以應對環境變化、抗生素耐藥性和新出現疾病等復雜的“全健康”挑戰，為人類、動物和環境建設一個可持續發展的未來。

原題名：One Health challenges for pig reproduction（英文）

原作者：Olli Peltoniemi、Topi Tanskanen、Maria Kareskoski