对於猪只胃道的正常解剖学及生理学，并不在本篇所探讨的范围之内。然而，关於某些重点仍旧需要注意的，因为下痢的发生主要为肠道功能的改变，也就是说常常因为身体结构及生物化学变化的结果所造成的。

A、小 肠

1.小肠的总表面积是由粘膜皱襞(mucosal folds)，绒毛以及最显着的微绒毛(microvilli)所形成的。一只十日龄、三公斤重的仔猪，其小肠的总吸收表面积为114平方公尺(将近半座网球场的大小)！

2.小肠的功能单位为绒毛，由柱状上皮细胞(肠细胞)所覆盖着，此肠细胞是由发育良好的间隙结合复体(或称细胞间隙紧密结合)所联系在一起的。此上皮细胞会不断被下层的细胞更新取代，这是因为它的更换率与其他组织相比是最快的，在成畜只维持三至四天就被新细胞取代了！由於回肠的绒毛较短，因此其肠细胞的移动较空肠来的快。成熟的肠细胞会在绒毛尖端排出。在新生的幼畜，这种细胞更换率约需七至十天。因此，如果新生幼畜的上皮细胞受到损害，则其所需要的复原时间将比成畜来的长。

3.绒毛的功能细胞──肠细胞(enterocytes)，是由未经分化的腺窝细胞所生成的。在腺窝(crypt)，肠细胞主分泌功能。当其渐渐的往绒毛前端移动时，就会发育成熟而成为吸收性绒毛细胞(absorptive villus cell)即微绒毛会变得长、薄且多，以及消化酵素的形成。因此，如果绒毛尖端受损。则其成熟的吸收细胞会流失，最後结果则只有分泌作用而已。如果尝试破坏不成熟(未分化)的腺窝细胞，在理论上会与上述情形的结果相反。但事实上会造成正常绒毛细胞更换情形的严重分裂，则其最後结果与绒毛尖端受损相同。在组织学上来看，绒毛会变短且相互间会溶合，此称为绒毛萎缩(villus atrophy)。此现象的结果为粘膜的功能性表面积会减少。

4.在上皮细胞上有3层保护层以防其受损而致功能不良：

i)最外层为粘膜层：粘膜为一种水样胶质及醣蛋白(由碳水化合物与蛋白质以共价键连在一起)，称之为粘液素(mucins)。其功能为：

a)润滑作用

b)可保护上皮细肥免於

－脱水

－吸收大分子

－物理性及化学性伤害

－酵素作用

－寄生 、微生物及其毒素之侵害

c)调节肠道菌丛

d)与阳离子的结合

e)消化蛋白质

粘液素经杯状细胞(globet cell)释放出来後，可形成一连续的粘液层覆在绒毛及绒毛之间。粘液素的释放可能是由神经性及内分泌性的机制所操纵的。它是由前列腺素刺激所生成的。此粘膜层会因为机械力量、自然肠道菌丛、胰酵素、胆汁、盐酸以及胃蛋白鶤等侵略而退化。因此这退化作用可能增加了较大分子抗原的吸收，以及微生物及其所分泌毒素会附着在肠细胞上。

ii)一层含有醣基突或称醣外被(glycocalyx)，细胞间隙(tight junction)，消化酵素(lysozyme)以及基底层(basement membrane)的上皮细胞层。

醣外被(glycocalyx)是披在微绒毛细胞膜上的一层碳水化合物。其功能被认为有：

a)离子交换

b)识别细胞及附着作用

c)含有水解(hydrolytic)及合成(synthetic)酵素

d)保护作用：

－在物理性质上具有阻止大分子及微生物功能。

－酸(csialic acid)及硫酸盐类(sulphate group)可以保护细胞蛋白免於被胰酵素所分解。

－可与抗原结合，以便将之消化吞噬。

iii)－含有肠管内附属类淋巴组织(GALT)之粘膜性淋巴网状系统(lymphoreticular system)。

5.肠道是一种液体快速流动的系统。大部份肠道内的液体是由唾液腺，胃粘膜，胰脏，小肠及结肠所分泌而来的。肠腔内的液体不断在改变中。每一天，与动物之外细胞液体接近体积的液体在小肠及大肠中进出循环。这大大超过了动物所消耗的量以及其所排泄的。在一般正常的动物，吸收的液体量会超过其所分泌的。而下痢的动物，由於分泌作用和快速脱水，以及电解质的用尽等因素干扰了流出物(flux)的平衡，甚至会因此导致休克及死亡。由於在流出物所占容量很大，因此只要些许的不平衡，就会造成下痢。

6.吸收及分泌

离子的移动

与水分吸收不同的是，电解质主要经由绒毛尖端的成熟肠细胞吸收。

钠帮浦在整个过程中为主要角色。它位於肠细胞的basolateral membrane，并且需要消耗能量──利用活化钾的ATP ase。3个钠离子，会被运送到细胞质外(经细胞膜)，进入细胞间隙以与2个钾离子交换。这就诱导细胞质成为负电性，以及增加细胞间隙的钠离子浓度。这也致使水分及其他离子(钠离子，氯离子，钾离子，重碳酸盐)朝浓度及电的梯度被动移动。

电解质经过肠细胞膜的运送有3种机制：

钠的进入

钠离子会以两种和机制经细胞膜顶端进入细胞：

1.A uniport system钠离子会沿着钠帮浦所产生的电子化学梯度(electrochemical gra dient)进入细胞。

2a.A symport system此系统是由－蛋白质携带者(carrier)所控制──钠离子及氯离子可一起进入细胞内。(缺乏管腔的氯离子及细胞内的调节器可以抑制此系统的进行──请参考下列所述)。

钠的运出

钠会在两个地方离开肠细胞。

a)经由basolateral membrane的 2 个antiport systems处：

1. 在未成熟腺窝的分泌性细胞之钠／氢离子antiport，及
2. 钠帮浦；以及

b)在细胞膜顶端的2个symport system处；

1. 钠／氯离子的symport，及
2. 钠／重碳酸盐的symport。

此两种symport是由细胞内调节器：环状腺7嘌呤核鶺单磷酸(cAMP)所刺激，并因此使其参与过度分泌性下痢。

氯的进入

氯离子会以两种机制经由细胞膜顶端进入细胞：

1. 钠／氯离子的symport(与上述钠同)。
2. 钠／重碳酸盐的antiport symport，由一蛋白质携带者作为媒介。

氯的运出

氯会沿着电子化学梯度经由basolateral membrane及细胞膜顶端扩散出去。

钾的进入

钾以Na⁺／K⁺antiport(钠帮浦－见前述)经由basolateral membrane进入。

钾的运出

钾会经由basolateral membrane扩散出细胞外。

调节器

这些调节器为：

1.环状腺嘌呤核鶺单磷酸(cAMP)

cAMP影响吸收及分泌作用：

a)吸收作用：在绒毛细胞的cAMP会抑制钠／氯离子在细胞膜顶端的symport，但不会对钠离子／葡萄糖／氨基酸symport及钠帮浦有抑制作用。

b)分泌作用：在腺窝细胞的cAMP，会增加氯离子在细胞膜顶端的通透性，并且刺激钠／氯离子及／或钠／重碳酸盐的symport经过细胞膜顶端。

2.环状鸟粪核糖鶺单磷酸(cGMP)

cGMP可能与cGMP的作用机制相近。

3.钙

钙离子是调节器之其中之一，唯其在疾病中扮演的角色仍不确定。

4.促进分泌

有一些肠道激素如：强血清素(seroronin)，神经牵强素(neurotensin)及碳酸胆硷(carbachol)很明显的会刺激腺窝细胞分泌NaCl及／或NaHCO₃，因此具有加重恶化下痢的能力。

B、大肠

大肠在解剖学上与小肠不同处包括：

i)没有绒毛，但微绒毛仍存在。

ii)长而直的腺窝。

iii)有许多杯状细胞(goblet cells)──假定此为大肠慢性疾病的粪便中含有粘液的原因。

iv)淋巴小结(lymphatic nodules)的数目增加。

v)有些腺窝会扩张至粘膜下层(submucosa)以及淋巴组织。

(iv)及(v)项常常可观察出来，这也可能被推测为大肠含有大量的微生物菌丛的结果。

与小肠相同的是，大肠亦有二种吸收方式：

(a)经由细胞的：经由钠帮浦，从可以产生电子化学梯度使钠离子移走的basola-teral membran穿过细胞膜顶端，以及：

i)一种高电子阻力，正好与钠帮浦所产生的电子梯度相反(可以逼使阴离子排出至肠腔中)，及

ii)一种低水力传导性(low hydraulic conductivity)，即与钠帮浦在细胞空隙之间所产生的高渗透压相反。Basolateral的空间会膨胀而其内部压力增加，而此压力所造成的细胞间隙紧密会逼使水分及溶质从基底流到微血管去。

在大肠部份没有钠离子－葡萄糖symport，因此葡萄糖无法在大肠有疾病时来刺激它吸收水分。事实上在大肠多馀的糖类会被细菌分解成乳酸盐(lacttate)而降低其pH值，反而抑制它对离子的吸收。

病理生理学

下痢的作用机制

所有的下痢病变都与肠腔内主动渗透粒子之大量存在有关。因此水分会渗透进入腔内液体中。

1.最简单的渗透性下痢，可以由轻泻剂(如硫酸镁)的作用描述，因肠道对此泻剂不易吸收。

2.喂食幼畜过多的牛奶或代奶粉可以造成消化不良性下痢。这是因为食入之物质未完全消化而使得小肠无法吸收。这造成肠腔内的主动渗透粒子数目的大量增加，使得水分流入肠腔内。当消化物质到大肠时，其常在菌丛使乳酸发酵，这更增加渗透压力以致使更多水分流入腔液中。对於健康正常的动物而言其大肠具有很大的储存空间，能够吸收3至5倍於小肠释出的水分。然而，当乳酸等物质经发酵後，使其局部缓冲系统负荷过度以及腔液pH值大幅下降，因而大肠无法再具有正常的再吸收功能，使得下痢因此发生了。

3.小肠上皮细胞表面积的减少，也会导致小肠消化及吸收肠腔内的物质之能力。这种情形与渗透性下痢相关，也因而常常被称为消化不良症／吸收不良症。例如：传染性胃肠炎病毒及轮状病毒对仔猪绒毛尖端的成熟肠细胞素有偏好(喜欢侵害之)，这会造成绒毛变短及溶合在一起，使得绒毛萎缩，以及小肠上皮细胞的表面积显着的减少。这种情形即为与喂食过多的牛奶或代奶粉相类似的渗透性下痢。

通常，乳酸在空肠中会分解为葡萄糖及半乳糖，但它们会很快被吸收以免增加腔内的渗透压。当成熟肠细胞消失时(如罹患病毒性肠炎时)，双糖鶤(disaccharidase)会缺乏，糖类以及水分(为了维持渗透平衡)会未经消化而到达大肠，大肠细菌经由粕酵作用将它们转化成挥发性脂肪酸。下痢的发生与摄取的物质(糖)，细菌消化程度以及粘膜吸收的容量之平衡有关。如果大肠发育良好，粘膜很健康以及摄取量很小(与食物摄取及小肠受损程度成正比)，则发挥性脂肪酸将会和钠离子及水分一块儿被吸收。年幼的动物其大肠未完全发育，糖类无法完全消化，水分会留在腔中而使得下痢发生。甚至在成畜，如果突然在大肠增加大量的糖类也会造成过度的粕酵作用以及乳酸的产生。这些物质都不易被吸收，反而肠细胞内之水分会因渗透作用跑入腔中，以致下痢发生。

吸收不良或消化不良性下痢可经由禁食法来减轻或使动物停止下痢。粪便为高渗透度物质，其容量在过度分泌下痢时会变得较小，且带酸性，这是由於氢离子及氯离子分泌的结果。这些资料可以帮助区别诊断过度分泌性下痢。

4.当离子主动的分泌致使肠腔内容物之渗透压大量增加时，就会发生严重的下痢。这就是所谓的过度分泌性下痢，由於正常分泌活动的增加所致。大肠杆菌的肠毒素菌株是此类下痢最常发生的原因。这种微生物不会侵害肠粘膜或使其组织受损，但它会产生两种毒素以发挥一种深奥的生化效应：

一种为不可耐热毒素(heat-labile toxin；LT)，在结构上及功能上与霍乱毒素相似，并会刺激在小肠上皮细胞的cAMP的活动；另一种称为耐热毒素(heat-satbletoxin；ST)，可刺激小肠上皮细胞的cGMP活动。目前研究证明此两种毒素会刺激腺窝细胞分泌氯化物，并抑制绒毛顶端吸收钠及氯离子，以及刺激重碳酸盐的分泌(虽然此途径仍不清楚。)如图一所示：这些效力可能靠细胞内的钙离子为媒介，钙离子的细胞内为环状核鶺酸(cyclic nucleotides)的第二带讯者(a second messenger)。

前列腺素会刺激小肠的分泌，这与其增加上皮细胞内的cAMP浓度有关。由於前列腺素的产生与炎症反应有关，它会促进有些入侵的细菌(如有些沙门氏菌菌株)的分泌功能。

图一 大肠杆菌之热安定素(ST)及热不安定素(LT)所引起下痢的可能途径。

整个作用效应为阻止绒毛尖端的吸收以致使水分不断流入肠腔中，

尽管禁食，有时过度分泌性下痢仍会发生。粪便的特徵为多量及水样化。由肠腔产生的渗透性梯度会有钠离子及氯离子的堆积，这会造成血液中大肠的水分流入腔内。粪便因此与血浆为等张性而它们皆属鶸性(此可区别消化不良／吸收不良性下痢的特点，例如由轮状病毒所引起之下痢)是因为大量碳酸盐的分泌结果。最主要的影响是患畜会快速脱水及有酸血症。急性的过度分泌性下痢常常因细菌感染所引起的。

为了实际的目的，细菌性肠毒素会永久的附着在肠腔表面的上皮细胞。因此欲自然的解除此下痢就必须靠更换作用来取代被感染之细胞。当此情形发生时，动物必须给予大量水分及电解质以维持体力。有一项重要发现显示：钠离子及非电解质(如葡萄糖及氨基酸)的吸收未受过度分泌性下痢的影响。患畜因而可经口投与含有葡萄糖及钠盐的液体，可经济有效的维持其体力。

6.对於大小肠蠕动不正常的原因所知不多，但小肠蠕动的增加不会造成下痢。在因肠毒性大肠杆菌症及传染性胃肠炎所引起的下痢，曾有描述有关蠕动的改变。然而，这二种疾病中蠕动的改变，并非促成下痢的直接原因。

生理性结果

1.细胞外液

细胞外液的流失造成的效果最为显着，只要失去15％就开始有临床症状出现，而失去30％就会造成死亡。

有些动物其每二十四小时正常分泌入肠腔内的液体相当於其总的细胞外液量，因此当吸收／分泌不平衡时就很容易致命。在此情况下，补充水分为治疗下痢的首要步骤：

(a)在严重情况下，静脉补充水分是必须的，但一般来说对哺乳仔猪是不实际的。

(b)经口补充水分是否成功就要看下痢的种类了。因细菌之内毒素所引起之过度分泌下痢，由於其钠离子／葡萄糖symport不受到影响，因此含有葡萄糖之电解质液对治疗之很有效。至於温和性病毒下痢，可能经口补充水分的方法会有效，唯严重的病毒性下痢就没有效果了！经口补充的液体须与血浆一样为等张性，并含有足够的钾离子及重碳酸离子以取代已经流失的，加上同莫耳数的钠离子及葡萄糖，其最适当的比例如下：

在一公升乾净的水中，加入

－1.5公克氯化钾

－3.5公克的氧化钠

－2.5公克重碳酸钠

－1.5公克总氧化钠

－20.0公克葡萄糖

不论造成下痢的原因为何，在血浆中及细胞所发生的变化大致相似。然而，血浆的液体容积及代谢物的浓度可能不会反映到细胞上，以致於对疾病发生过程的指南并不很有用处。

血浆容积的减少会降低动脉压，因而刺激周边血管的收缩，造成周部性贫血和减少代谢活动，以及降低周边组织的温度。当肛温快速降至正常体温之下後，又渐渐上升直到濒临死亡为止。

2.电解质浓度

通常严重的酸血症(acidosis)是由许多因素造成，但最主要的还是在粪便中失去重碳酸离子。由於氢离子移入细胞内促使钾离子或钠离子离开细胞，或氯离子的进入，以便维持电性中和。最显着的效果为高血钾(hyoerkaemia)的进展：当血浆中钾离子浓度增加，则心跳速率会下跌。如果细胞外及细胞内钾离子比例改变，将会减少其馀细胞上的细胞膜电位差，因而影响心肌功能导致死亡。

3.代谢改变

低血糖症常常发生在急性严重下痢，因而会有食欲不振，减少营养份的吸收，抑制糖新生(gluconeogenesis)以及增加糖分解(glycolysis)。