仔猪免疫保护机制及早期断奶对仔猪免疫机能的影响

zhaoyuyong

仔猪免疫保护机制及早期断奶对仔猪免疫机能的影响
 摘要：从仔猪免疫保护机制的结构，功能特点出发，分析了早期断奶对仔猪免疫机能的影响，为乳猪料的开发和免疫调节剂的应用提供理论基础。?关键词：早期断奶；仔猪；免疫?
 仔猪免疫系统特别是来自母源的被动免疫在仔猪早期抵抗外来病原的侵害中发挥重要作用。然而3周龄以后仔猪获得的被动免疫处于最低水平，自身免疫系统要到4～5周龄才开始发挥作用。因而3～4周龄的早期断奶正是仔猪抗病力相对较低的时期。早期断奶不仅中断了母源免疫因子的提供，而且会造成仔猪自身循环抗体水平下降，抑制细胞免疫能力，从而引起仔猪抗病力下降。这是造成仔猪断奶后出现的采食量下降，饲料利用率低，腹泻等所谓“仔猪早期断奶综合症”的重要因素之一。?1 仔猪的免疫机制?1.1 仔猪的非特异性免疫1.1.1 结构屏障 仔猪抵抗外来病原微生物感染的“结构屏障”包括体表屏障和内部屏障。体表屏障由覆盖在体表的皮肤及与外界相通的腔道内衬着的粘膜构成，是机体防御微生物的第一道防线(毕爱华，1996)。如小肠粘膜上皮不仅具有消化吸收营养物质的功能同时也是一道抵抗有害物质(包括细菌、病毒、病原体、变应原大分子物质等)的重要屏障(Kato等，1994)。仔猪内部屏障主要是血脑屏障，它能阻止血液中的病原微生物及其他大分子物质进入脑组织和脑室，从而保护中枢神经系统。此外，消化道的蠕动和呼吸道粘膜纤毛的运动不仅对肠腔内微生物有机械清除作用，而且还可以阻止微生物粘附到粘膜上，粘膜上皮的定期脱落更替降低了各种微生物建群的机会。?1.1.2 化学屏障 呼吸道和消化道各器官分泌的各种分泌物(含有溶菌酶、补体、天然抗体等)构成了仔猪抗感染的“化学屏障”。如仔猪口腔中的唾液(主要含有溶菌酶)可杀死多种病原微生物，胃分泌的胃酸和胃蛋白酶能破坏日粮抗原并能有效抑制多种微生物从口咽进入小肠，而进入小肠的某些微生物对小肠中的胆汁也非常敏感；另外，胰液中的蛋白酶可破坏细菌细胞膜。肠道杯状细胞分泌的粘液既可保护脆弱的肠上皮免受机械损伤，又可作为一种粘性基质来包栽抗原物质使其更易被胰和上皮细胞分泌的酶降解(Gaskins,1999)；此外，粘液可以保护上皮免受肠道菌群分泌的消化酶的破坏和阻止病原体侵入上皮(Nevtre等，1987).1.1.3 生物屏障 肠道中的大量正常菌群又被称为“生物屏障”。Hentges等(1983)认为正常菌群的主要作用是阻止入侵微生物在肠道中建群。Gaskin等(1996)报道认为正常菌群可刺激粘膜和全身免疫机制的发育从而增强机体免疫。正常菌群分泌的各种抗菌物质如细菌素能抑制某些厌氧菌和革兰氏阴性菌定居和繁殖。此外，正常菌群与病原微生物在建群点，营养等生存条件上存在的竞争关系，也在一定程度上抑制了病原微生物的生长发育和繁殖。?1.1.4 吞噬细胞，自然杀伤细胞及体液中的抗菌物质 仔猪血液中的吞噬细胞(部分来自母乳)包括中性粒细胞和单核/巨噬细胞。中性粒细胞在机体防御细菌感染中具有重要作用。中性粒细胞中的杀菌/渗透增强蛋白(BPI)不仅对革兰氏阳性菌具有广谱抑制和杀伤作用，而且具有中和细菌内毒素，抑制细胞因子释放和抵御内毒素致死效应等作用(柯岩等，1998)。自然杀伤细胞(NK细胞)可产生干扰素，发挥细胞毒作用而杀伤感染细胞。此外，体液中的补体、溶菌酶干扰素及Tuftsin都发挥重要的非特异性免疫作用(毕爱华，1996)。?1.1.5 乳源非抗体保护蛋白 猪乳铁蛋白(Loctoferrin,LTF)是母乳中一种非抗体保护蛋白，是新生仔畜转运铁离子并作为母畜乳腺及新生仔畜肠道的一种防御屏障，此外，还具有调节非特异性免疫，促进粒细胞和淋巴细胞有丝分裂等功能(钟发刚等，1999)。?1.2 仔猪特异性免疫?1.2.1 仔猪自身特异性免疫系统 仔猪免疫系统由中枢免疫器官和外周免疫器官组成。仔猪中枢免疫器官包括骨髓和胸腺，它们是仔猪淋巴细胞等免疫细胞发生、分化和成熟的场所。仔猪外周免疫器官是成熟T、B淋巴细胞定居，增殖和对抗原制激进行免疫应答的场所，包括肝脏、腺脏、淋巴结和粘膜相关淋巴组织(Mucosal?associated lymphatic tissue MALT)。其中以消化道相关淋巴组织(Cut?associated lymphatic tissue,GALT)的作用最为重要。如肠道粘膜分泌的分泌型IgA(Secretary IgA,S?IgA)在仔猪粘膜局部免疫和抗感染中发挥至关重要的作用，分泌液中的大部分S?IgA主要由消化道和呼吸道等粘膜下弥散分布的淋巴细胞(IgA和J链)和上皮细胞(Sc)共同形成的(王魁等，1991)。虽然粘膜固有层中有多种免疫球蛋白，但只有S?IgA和多聚IgM能透过上皮细胞而进入分泌液(Lamn等，1997)。S?IgA的主要功能是防止细菌附着于粘膜细胞上(徐光尧等，1996)，因而S?IgA一直以来被认为是抵抗病原微生物粘附并渗透到粘膜的一道十分重要的保护屏障。而最近的研究结果表明，S?IgA似乎还具有干扰病毒繁殖的作用(Lamn等，1997)。目前，关于粘膜免疫的研究逐渐涉及到上皮间淋巴球(Intraepi?thelial lymphocytes,IEL)。上皮间淋巴球在免疫应答抑制和损坏或感染上皮细胞的消除中发挥重要作用(Cenf?Bensussan等，1991)。IEL一般在仔猪5～7周龄才出现(Stokes等1994)。IEL中的γδT淋巴细胞能产生细胞动力素和生长因子从而影响上皮细胞分化、增殖、且具有细胞毒活性而且对S?IgA的发育也起着重要作用(Kagnoff,1998;Fujihashi等，1996；Komano等1995)。Boismenu等(1994)报道小鼠γδT淋巴细胞在上皮损伤修复中也扮演重要角色。因而在早期断奶仔猪时期由αβT淋巴细胞和S?IgA介导的粘膜免疫还不完全成熟的时候，γδT淋巴细胞担负着非常重要的责任。?1.2.2 乳源免疫因子 母乳(特别是初乳)是仔猪断奶前特异性免疫所需免疫细胞及免疫球蛋白的首要来源。初乳中免疫细胞包括两大类：一类是吞噬细胞占总数的90%，其中中性粒细胞占40%～80%；另一类是淋巴细胞占总数的10%，其中，B、T淋巴细胞各半(Newby,1982)。猪初乳中的淋巴细胞(经肠道转入仔猪体内后又经淋巴管转运到肠系膜淋巴结)可增强仔猪的免疫力(Williams,1993)。初乳中的免疫球蛋白占乳清中总蛋白的60%以上，其中80%为IgG，其次为IgA(单虎等，1998)。初生仔猪由于肠道通透性很大，可以完全吸收初乳中的免疫球蛋白。免疫球蛋白的吸收高峰出现在吮乳后4～12 h，随后由于“肠道闭锁”(Gut closure)而迅速降低(Westrom等，1985)。IgG具有防止败血症，作为仔猪对外界刺激免疫反应的发动剂和保护腺组织向仔猪提供被动免疫的双重作用。IgA是一种重要的肠道保护型抗体(秦加华等，1998)。2 断奶对仔猪免疫机能的影响?早期断奶仔猪面临多种应激，主要表现为显著的免疫抑制，其原因是多方面的，如母源有益因子的消失，自身细胞和体液免疫水平的下降、日粮抗原、采食量低和营养吸收不良等都会使仔猪免疫机能受到抑制和损害。?2.1 母源有益因子的消失 断奶对仔猪免疫机能最直接的影响就是乳源免疫活性物质消失 (失去了被动免疫)。另外，初乳和常乳中的乳源生长因子、激素及其它活性物质对生后仔猪最重要的免疫器官——胃肠道的分化和发育具有重要作用，断奶时，这些因子的突然消失将对肠细胞生长、分化以及细胞功能的发育产生负面影响。促进仔猪小肠发育的乳生生物活性物质有表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)、胰岛素(insulin)和类胰岛素生长因子(insulin?like growth factor,IGF)，多胺(polyamines)及谷氧酰胺(Glutamine,Gln)。?2.1.1 表皮生长因子及类胰岛素生长因子 猪初乳和常乳中EGF浓度很高，达到37～107ng/ml(林军等，1994)。EGF的主要功能是刺激上皮隐窝细胞增生(Drucker,1997)，还具有刺激胃酸分泌，激活多胺合成第一限速酶鸟氨酸脱羧酶(ODC)活性，促进组织修复等作用(林军等，1994)。IGF?Ⅰ和IGF?Ⅱ是乳汁中仔猪胃肠道生长发育的激素类生长因子。吮乳仔猪可以从母乳中获得大量的IGF?Ⅰ，IGF?Ⅰ对正常或损伤的肠道细胞增殖起重要的调控作用(Drucker1997)。Burrin等(1995)报道在代乳科中添加IGF?Ⅰ与不添加IGF?Ⅰ相比，仔猪小肠增重28%，空肠绒毛高度增加78%。?2.1.2 多胺 多胺(腐胺、精胺、精脒)及控制其合成的关键酶(ODC)对出生后仔猪肠道细胞增生和分化具有重要作用(kelly,1994)。由于新生仔猪的肠细胞鸟氨酸脱羧酶(ODC)活性很低(Blachier等，1992)。因此乳汁中外源性多胺对仔猪肠道的发育意义重大。乳汁中外源性多胺的作用是非特异性的，即作用于损伤细胞而产生效应，同时也作用于非损伤细胞，有人认为外源性腐胺可抑制或降低豆粕中抗营养因子对小肠粘膜的负面作用(Gordon,1998)。近来多胺被认为是一种细胞保护剂，具有调节细胞内离子平衡，维持细胞内Ca??2+?稳定，促进细胞修复等生理功能(赵东等，1994)。关于多胺的作用机理一般认为多胺通过对DNA、RNA及蛋白质等大分子物质代谢的调节而发挥其生理功能(程忠刚等，1998)。但许多报道认为高浓度多胺是有害的。?2.1.3 谷氨酰胺 Gln作为胃肠道粘膜细胞的特殊营养物质，具有维持肠粘膜组织结构，提高肠道免疫力，减少胃肠外营养(TPN)支持等出现的肠粘膜萎缩和细菌移位等作用(罗文福等，1993)。Souba等(1988)建议在应激状态下，谷氨酰胺应作为一种保护肠道代谢、结构和功能的日粮必需成份，如Wu等(1996)报道在仔猪豆饼—玉米型日粮中添加1%Gln可阻止断奶后7 d空肠绒毛形态异常。另外，Gln缺乏能明显降低肠腔中?S?IgA?含量。Bwrke等(1989)研究报道接受没有加入Gln的全肠外营养(Tofal Parenteral Nutrition,TPN)的动物胆汁中S?IgA的分泌下降35%。而加入Gln的动物胆汁中S?IgA的水平与正常动物比较无差别，肠粘膜浆细胞计数也证实谷氨酰胺能阻止产生S?IgA细胞的减少(Alverdy,1990)。Gln还具有增强肠道免疫组织细胞抗氧化性损伤和改善创伤后免疫功能抑制(杨俊涛等，1999)。谷氨酰胺已被认为是一种条件必需氨基酸，它的作用机理主要是为其它氨基酸、蛋白质合成提供氮源，参与机体还原剂—谷胱甘肽的合成，参与DNA、RNA前体—嘌呤和嘧啶的合成、为免疫细胞分裂和分泌免疫蛋白提供氮源和能源(罗文福等，1993)。断奶中断了外源(母乳)谷氨酰胺的供应，而且仔猪断奶后短期内采食量低会引起Gln摄入不足，因而在断奶仔猪日粮中添加Gln的研究引起了足够的重视(NRC，1998；彭健，1999；刘涛、彭健，1999)。?2.2 自身体液和细胞免疫水平的下降 断奶会对仔猪还不完善的自身免疫系统造成损害。Blecha等(1983)报道认为5周龄以前断奶会造成对仔猪细胞免疫有害的一系列生理变化：如2周龄和3周龄断奶仔猪与吮乳仔猪相比，对皮下注射PHA的应答下降32%和16%(P＜0.01)体外淋巴细胞对PHA刺激转化率降低。而且断奶亦会造成体液免疫中抗体合成减少从而损害抗体介导的免疫。Gwazdauskas等(1978)研究了断奶对用猪和马红血细胞免疫的牛产生凝集抗体能力的影响，结果表明断奶使牛对异种血红细胞免疫后而合成抗体的水平下降。Blecha和welly(1981)做了类似的实验表明断奶前1 d免疫的仔猪在感染后7～14 d体内巯基乙醇敏感凝集抗体滴度下降(P＜0.5)，而且γ?球蛋白的浓度在断奶时升高。?2.3 断奶日粮的改变 断奶仔猪由吮吸母乳转变到食用固体颗粒料造成仔猪过敏反应，采食量下降，营养吸收不良等应激反应，这些因素也在一定程度上损害了仔猪的免疫功能。?2.3.1 日粮抗原〖HT〗 断奶使仔猪胃肠道系统遇到来自饲料抗原物质的巨大挑战。陈代文等(1996)研究了仔猪补充不同类型的饲料蛋白质对3周龄断奶仔猪小肠粘膜形态结构的影响，认为豆饼造成的损害最严重，玉米?豆饼混合型次之，而乳蛋白引起的损伤程度最轻。大多数报道认为断奶仔猪日粮中的大豆蛋白如大豆球蛋白(Phycincin)、β?聚球蛋白(β?Conglycicin)具免疫活性可引起仔猪肠道过敏反应，导致小肠绒毛萎缩、隐窝细胞增生，血液中抗IgG滴定升高，水分及营养吸收不良，腹泻增加等症状。但关于饲料蛋白质抗原引起过敏反应的机制众说纷纭。现在一般认为是混合型过敏反应包括Ⅰ型过敏反应(水分，营养吸收不良和腹泻的原因)和Ⅳ型过敏反应(绒毛萎缩，隐窝增生的起因)(侯永平，周毓平，1996)。然而Hampso等(1986)认为抗原性饲料蛋白质对绒毛高度和隐窝深度到底有多大影响还无法确定。Kenworfhy等(1976)认为此种肠道异常变化是饲料抗原和肠道微生物菌群共同作用的结果。有人认为采食量是造成断奶后仔猪肠绒毛形态异常的主要原因(Beers?Schrewrs等，1995)。另外，抗原性大豆蛋白对小肠组织中T、B淋巴细胞含量、小肠电解质的分泌均有重要影响。除了抗原性大豆蛋白外，日粮中还有许多抗营养因子如植物凝血素(Lectins)、单宁(fannir)以及α?淀粉酶抑制剂等。?2.3.2 采食量低和营养吸收不良 近来，早期断奶造成仔猪采食量下降营养吸收不良而对仔猪免疫机能的影响也引起了重视(高士争等，1999)，断奶后仔猪采食量低下且变动性极大以及自身消化酶水平的急剧下降而造成仔猪能量和各种营养吸收不足。Chandra(1992)报道认为蛋白质?能量不足影响许多非特异性免疫机能，导致组织屏障萎缩、粘液分泌减少、蛋白质诸如补体系统组分、转铁蛋白和干扰素生成量降低，且会造成T细胞受损。采食量不仅对于早期断奶仔猪免疫力高低至关重要(蒋宗勇，1994)，而且与断奶仔猪肠道结构形态变化密切相关(Pluske等，1996)。脂肪酸摄入不足会造成淋巴细胞萎缩，降低对T依赖和非T依赖抗原的抗体反应(陈晓春等，1999)各种维生素及微量元素在仔猪免疫机能的发育和功能的发挥上同样起着非常重要的作用(徐世文等，1999)。如维生素E在保持仔猪体液免疫和细胞免疫中起着十分重要的作用。硒，镁，铁等微量元素与仔猪自身免疫系统的发育密切相关。?3 结语早期断奶前后是猪一生中免疫能力相对较差的时期。断奶无疑是“雪上加霜”。断奶造成仔猪免疫力下降而给养猪业带来的经济损失是非常巨大的。随着早期断奶技术的推广，解决这一问题越来越显得刻不容缓。断奶仔猪营养调控将面临巨大的机遇和挑战。早期断奶仔猪免疫调节剂及保护剂具有广阔的前景。?参 考 文 献?1 单虎，等.中国兽医学报，1991，18(1)：32～35.?2 刘涛，等.华中农业大学学报，1999，18(5)：457～460.?3 陈代文，等.动物营养学报，1996，8(2)：18～24.?4 Boismenu R,et al.Science,1994,266:1253～1255.?5 Blachier F,et al.Biophysical Acta,1992,1175:21～26.?6 Blecha F, et al.J Anim Sci,1983,2:396～404.?7 Blecha,et al.J Anim Sci,1981,vol.53.No 2:439～447.?8 Chandron R K.J nutr,1992,122:597～600.?9 Drucker D J.The American Physiological Society,1997,G3～G6.?10 Gwazdansker F c,et al.Can Vet 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zhaoyuyong 于 2010-7-8 09:10 补充以下内容

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