机体生长是一种受多种因素影响的高度协同的复杂生理过程,在动物生长发育的调控中神经一内分泌轴起着最关键的作用。作为调控生长的核心,生长激素(Growth Hormone, GH)的分泌主要受下丘脑分泌的生长激素释放因子和生长激素释放抑制因子的双向调节,其中生长抑素(SS)是抑制垂体GH分泌的主要下丘脑激素。SS的抑制作用最终表现为使机体代谢降低,生长受阻。目前,生产上采取的一些调控SS水平的措施,如免疫技术。基因工程疫苗和利用半胱胺等已取得明显效果,其基本原理就是通过降低机体内SS含量,解除SS对消化系统及GH、IGF-I等的抑制,达到促进动物生长的目的。现就生长抑素调控技术的一些研究进展作一综述。
一、免疫调控技术的在动物研究中的应用。
SS免疫调控技术在畜牧生产上是一种很有发展潜力的技术。它包括利用疫苗诱发机体产生免疫反应的主动免疫和通过SS抗血清及SS单克隆抗体免疫动物的被动免疫两种方式。通过免疫SS增加血液GH水平,改善动物生产性能,前人曾做过一些探索,并取得一定效果。
1.1 SS主动免疫促进动物生长。
主动免疫SS可增加动物血液中GH水平,提高GH细胞对生长激素释放因子(GRF)的敏感性。在生产上SS主动免疫的效果主要表现为延长进食时间,提高饲料利用效率,促进动物生长,改善生产性能如增加乳产量等。
因SS相对分子质量很小,无免疫原性,因此主动免疫动物时必须把SS和蛋白质(如人血清蛋白。甲状腺球蛋白、牛血清白蛋白和卵清蛋白)载体连接后,形成复合抗原才能激发动物产生相应抗体。SS作免疫原时,动物的一般增重规律是:第1次免疫注射后,因SS对GH具有抑制作用,而此时畜禽自身尚未形成SS抗体,因此在试验初期体重有所下降,以后随着抗体逐步形成,通常在4个月左右开始见到增重效果(免疫注射3次后)[1]。
采用主动免疫促进动物生长的研究多见于羊[2],其他动物(如猪)也有少量报道[3]。Spencer在20世纪80年代初将合成的SS连接在人血清α一球蛋白上,制成肽疫苗给绵羊免疫,首次证实主动免疫能促进动物生长。进一步免疫妊娠母绵羊的结果表明,主动免疫不仅显着增加了母羊泌乳量和羔羊出生重,而且羔羊的生长和饲料转化率也有明显改善。徐文忠[4]报道,将SS基因片段连接于乙肝表面抗原HBsAg上,再插入痘苗病毒(Vv)的TK基因中,构建了VV-SS/HBsAg重组痘苗病毒,对动物直接免疫。明显改善了羔羊生长,且母羊增重优于公羊。
1.2 SS被动免疫促进动物生长。
被动免疫在一定程度上克服了主动免疫易受动物条件、营养状况以及螫合物性质等多种因素影响,导致试验结果变异较大的缺点,对提高日粮养分的消化率,改善动物生产性能具有良好的作用。被动免疫SS能显着延长食糜在消化道中的停留时间,利于机体对营养物质的消化吸收。Sun(1989)发现,分娩前10天被动免疫SS能提高母羊产奶量和饲料利用率,显着增加净毛量和毛纤维直径。究其原因,可能是因为SS能抑制胆囊收缩素(CCK)(其水平与动物的食欲呈负相关)的作用,增加动物采食量的缘故。对猪的试验也发现,初生仔猪和绵羊一样可完整吸收母猪初乳中的SS抗体[3],故给妊娠母猪免疫SS能增加仔猪初生重,促进仔猪生长。
1.3 影响免疫效果的因素。
目前利用免疫SS促进动物生长尚存在一定争议。许多因素包括品种(血缘纯度)、性别、免疫时间、试验设计、日粮、抗原针对性、动物本身以及免疫剂量等都对免疫SS的效果有不同程度的影响。还有研究发现,免疫SS虽增加了血浆GH水平,但有时在促进动物生长方面并未表现出显着作用,或GH浓度和生产性能都无明显变化,有的甚至出现相反结果。因为SS的生理作用并不局限于调控GH的分泌,它对其他一些激素如胰岛素、胰高血糖素、促甲状腺激素和肾上腺皮质激素的分泌也具有一定的调节作用[1]。此外,胃肠道和胰岛的D细胞也可以分泌SS,通过旁分泌或内分泌途径发挥作用,这就更增加了问题的复杂性。
1. 4 有待解决的问题。
采用免疫调控技术(包括主动免疫和被动免疫)来调节动物机体组织中的SS水平,增加血液中GH含量和对GRF的反应敏感性,在提高生产性能上有一定效果,但木足之处也较突出。例如主动免疫虽作用时间长且无激素残留,但免疫反应低下,免疫初期抗体亲和力与抗体液度之间存在一定负相关,因而削弱了其在改善动物生产性能上的效果。SS被动免疫在一定程度上克服了主动免疫的不足,但也存在过敏反应、抗体应用前需要酶切处理及多次注射等缺点,而且人工合成的肽疫苗成本过高也限制了它在生产中的推广应用。这些问题均有待进一步研究。
2 SS基因工程苗的研制与应用。
SS基因工程疫苗是应用基因工程方法研制的一种新型生长调节疫苗,它通过SS疫苗免疫的方法增加动物内源性GH的分泌,促进动物生长。曾义祥[5]首次研制了SS基因工程疫苗,通过将外源性基因(如SS基因)和乙型肝炎病毒抗原(HBsAg或HBcAg)基因嵌合在一起,提高所表达的外源产物的免疫原性。
SS基因工程疫苗在生产应用中表现出良好的效果。据王子荣[6]报道,SS基因工程苗免疫可提高羔羊的增重,效果在6周左右出现。在低营养水平条件下,应用SS基因工程疫苗能显着提高商品猪的生长速度(7.3%,P<0.01)。杜念兴等[7]进行了4万余头动物(猪、牛、兔、山羊和绵羊)的区域试验,结果:①SS基因工程苗免疫能有效促进动物生长,其中猪、牛、中国美利奴羊、杂交绵羊以及山羊的日增重分别提高22%、27 .8%、33.6%、 7.4%和23.53%;②证实了肌肉注射的可行性,而且从对猪、牛、羊、兔的最佳免疫量试验中发现,大剂量免疫SS(除牛外)的效果并不好,甚至出现负增重。最适免疫剂量的弹性也比较大(即剂量过大和过小之间的差距很大);③肉牛和绵羊免疫后第3个月时,生长速度已趋于下降,提示其免疫持续期为3个月左右。可见,与SS免疫方式(主动免疫和被动免疫)相比,SS基因工程疫苗注射更为简单(只注射一次疫苗即可),持续期也较长(一般3个月左右),并且无激素残留,因此是一种很有发展前途的技术。
3 利用生长抑素抑制剂——半胱胺(CS)改善动物生产性能CS能降低多种动物中枢神经系统及外周组织中SS的免疫活性和生物活性,通过调节动物体内GH水平,协调相关代谢激素的变化,以促进和适应动物的快速生长。实践中,CS在改善大鼠[8]。幼兔。肉用仔鸡[9]、猪[10]以及鹅[11]等多种动物的生长方面表现出良好的效果。
CS在改善反刍动物生产性能方面也具有良好的作用。绵羊经十二指肠层管灌注CS可降低外周血浆中的SS水平,提高GH的浓度。而口服CS可使绵羊血液 SS含量明显降低,同时 GH和 IGF- I浓度相应升高,血浆胰岛素及T3、T4水平明显上升[12],导致较多的碱性唾液进入瘤胃,瘤胃液分泌量和皱胃胃酸分泌量增加,微生物生长加快,对NH3-N的利用率明显提高,微生物蛋白合成率增加。山羊瘤胃灌注CS后也取得了相似的结果。给空怀和妊娠山羊饲喂CS后,乳腺组织DNA含量明显增加,RNA/DNA值显着下降,这表明,CS能明显促进奶山羊乳腺发育和导管生长。
CS对SS的作用具有剂量和时间的双重依赖性。一般, CS对SS的耗竭大约从给药后0.5 h生效,作用高峰在4-72 h,l周后SS含量就可恢复到给药前水平[1]。不同剂量 CS对消化道部膜的作用不同,高剂量可诱发消化道溃疡,低剂量却对消化道部膜有保护作用,因此,在用CS作生长促进剂时,剂量大小十分重要。多种动物的研究结果表明, CS有效剂量为 100 mg/kg BW时效果最佳,动物体内GH的反应也最明显;使用时每隔5-7天一次,连续使用2-3周的效果较好。其中猪的使用剂量略低于禽,约 70-80mg/kg BW[8-12]。
CS可直接掺合于饲料中,适合在生产中推广。但CS分子内的二硫键易受空气、水分以及某些微量元素的影响,导致其氧化变质而影响效果。而把CS胶囊化,即将CS包埋在微小而密封的胶囊中制成胶囊微粒,使其只在特定条件下,以一定速率释放。这大大增强了CS的热稳定性、抗氧化和抗酸能力,有效解决了CS在饲料工业中的给药技术难题[13]。半胱胺作为SS的特异性耗竭剂,与注射外源GH、GRF及免疫调控技术相比,具有适用范围广、价格低廉和使用方便等优点,相关技术发展比较成熟,因此在畜牧业生产上有着良好的应用前景。
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