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早期断奶仔猪营养与免疫关系研究进展

作者:来源:时间:2008-06-10 15:02点击:

 在现代养猪生产中,增进仔猪健康和福利对生产经营者至关重要,仔猪早期断奶时在心理、环境及营养应激作用下,出现腹泻、生长迟滞“早期断奶综合症”(蒋宗勇,1994),危害仔猪生产,因此提高断奶仔猪免疫机能,改善健康状况必然会促进养猪生产水平的进一步提高,但仔猪免疫机能不是孤立的,受营养及环境等因素的影响,研究表明,仔猪断奶的采食量显著降低,导致营养素(尤其是维生素和微量元素)的缺乏,出现免疫机能抑制及氧化应激反应加剧现象,增强仔猪对疾病的易感性和发病率,最终又导致食欲下降和营养物质吸收不良等营养问题的再现(Semba和Tang,1999),由此可见,仔猪断奶时营养与免疫互为条件,相互影响,形成一个恶性循环,严重制约着仔猪生产。本文主要对早期断奶仔猪营养与免疫关系作一综述。

  研究表明,动物在遭受免疫攻击(Immune Challenge)(如接种疫苗、炎性反应、疾病感染等)时,采食量下降(Dritz等,1995,1996),为继续维持体内恒态反应,由巨噬细胞免疫系统诱导产生白细胞介素-1(IL-1)。白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子(TNF),结合珠蛋白(Dritz等,1996)等细胞活素生成增多(Klasing,1998),来重新分配体内营养物质,使之由原来用于生长转变为免疫系统功能的维持(Beisel,1977);肌肉降解释放氨基酸(KLasing和Austic,1984a,b)用来合成肝脏中急性期蛋白作为能源(Wannemacher,1977);同时细胞活素还可诱发其它免疫调控子(糖皮质激素、前列腺素、儿茶酚胺)影响细胞代谢与生长。因此,免疫攻击影响着机体营养物质的代谢和动物对营养物质的需要量。

  免疫攻击影响能量代谢率,提高基础代谢率和体温(Van Deuren等,1992;Johnson和Von Borell,1994),加速葡萄糖氧化与生成速率(Long,1977)提高肝脏脂肪酸的氧化,增加极低密度脂蛋白(VLDL)的合成(Blackburn,1977;Grunfeld和Feingold,1992),降低脂蛋白脂酶活性(Spurlock,1997)。作用结果是抑制脂肪合成,促进脂肪和碳水化合物分解供能,以补偿采食量的不足。Spurlock(1997)发现,肿瘤坏死因子(TNF)是脂肪分解代谢的重要调控因子。但Gentry等(1997)则报道,对照组(无抗原处理)与Cocktail抗原处理断奶仔猪的能量代谢率(ME/GE)和代谢产热量(HP)差异不显著(p>0.10)。由此有关免疫攻击对能量代谢影响结果尚不一致。另方面,饲粮能量也反馈影响免疫功能。首先,饲粮能量水平影响着免疫细胞功能,Franci等(1996)通过对兔的体内及体外试验研究发现,营养限饲能降低外周血液中单核细胞的增生能力。抑制B淋巴细胞的分化。其次,不同来源的能量形式对免疫机能产生影响,Bensen(1993)等研究表明,以淀粉为主要日粮能源可降低免疫(炎性)应激对鸡生产性能的不良影响。另外,饲粮中脂肪类型影响机体不同部位免疫细胞的免疫活性,Thies等(1999)研究饲粮添加5%不同类型脂肪(大豆油、高油酸向日葵油、向日葵油、菜油、鱼油)对生长猪免疫功能影响,结果表明,仔猪对大肠杆菌抗体滴度不受脂肪类型影响(p>0.05),饲喂鱼油显著增加循环粒细胞数量,降低巨噬细胞比例和活性,与油菜油相比,饲喂鱼油猪血液淋巴细胞中自然杀伤细胞活力下降,即不同脂肪类型对体液免疫功能没有影响,但却影响细胞免疫功能。最后,饲粮脂肪酸组成也影响着免疫抗体的生成(Friedman和Sklan,1997),研究表明,多聚不饱和脂肪酸(PUFA)缺乏会损害哺乳动物免疫功能(Gurr,1983;Johnston,1988),但PUFA摄入过多也会使淋巴细胞增生(Caledr等,1992;Soyland等,1993)、细胞活素生成(Yaqoob和Calder,1993)以及抗体生成反应(Friend等,1980)下降,从而抑制免疫机能。Heugten等(1996)即发现,断奶仔猪饲粮中添加脂肪虽提高了饲料效率和能量转化效率,但却抑制了体液免疫反应。

  免疫攻击影响蛋白质代谢,免疫攻击动物在TNF及IL-1等细胞活素调控下,机体生长激素(Honegger等,1991)、IGF-1(Fan等,1994)等合成代谢激素释放减少,糖皮质激素(Navarra等,1991)等分解代谢激素释放增加,使机体蛋白质合成受到抑制,蛋白质降解速率加快(Zamir等,1992;Llovera等,1993a,b)进而影响蛋白质的沉积和机体对氨基酸的需要量。William等(1997a)在研究不同免疫激活水平对猪体氮沉积影响中,分别于10、17.5、25kg体重阶段进行4天氮平衡试验,结果表明,与低免疫激活(高压清洗、清洁圈舍)猪相比较,高免疫激活(未清洗、污染圈舍)猪胴体肌肉组织含量下降,三体重阶段体氮沉积降低4.7~7.7克/日。William等(1997b)的再次试验表明,高免疫激活(未清洗、污染圈舍)猪饲粮赖氨酸需要量较低免疫激活(高压清洗、清洁圈舍)猪降低0.15%~0.30%。相反,尚未见有关饲粮中粗蛋白质或氨基酸水平影响断奶仔猪免疫功能的报道,Heugten等(1994a)报道,给含0.30%蛋氨酸的仔猪饲粮中分别添加0.15%、0.30%、0.45%蛋氨酸,结果添加蛋氨酸未能提高仔猪对黄曲霉毒素的免疫力。Heugten等(1994b)在研究饲粮粗蛋白质水平(对照组的120%和60%)对断奶仔猪(以大肠杆菌脂多糖(LPS)处理)生产性能和免疫功能影响的试验中发现,饲粮粗蛋白水平对断奶仔猪绵羊红细胞或卵清蛋白的抗体反应没有影响,亦不能缓解免疫攻击引起的生产性能的下降。

  仔猪早期断奶时,其行为、消化和免疫都存在不成熟性,因此由免疫调控的肠道对饲粮蛋白质的高度敏感性是断奶仔猪腹泻的重要因素,断奶时仔猪80%以上死亡率是消化道失调或其它因素改变所致(Madec等,1998)。动物蛋白饲料饲喂断奶仔猪主要优点在于能够提供部分免疫球蛋白,Gomez等(1998)研究发现,猪免疫球蛋白或牛初乳可作为剥夺初乳猪的免疫球蛋白来源。植物蛋白大豆中有一些具有免疫活性(Porter和Barratt,1987),已有研究表明,不同大豆蛋白源可造成早期断奶仔猪小肠粘膜绒毛萎缩、隐窝加深、红斑直径加大(Dreau等,1994)和生产性能的下降(Barratt等,1978;Li等,1990;Miller等,1991)。Dreau等(1995)用热处理大豆和乙醇处理大豆饲喂仔猪,结果表明,热处理大豆组仔猪粘膜固有层中IgM+、IgA+细胞密度为乙醇处理大豆组仔猪的4倍,前者IgG1+和IgG2+细胞则比后者高6倍(p<0.05);与乙醇处理大豆组相比,热处理大豆组仔猪粘膜固有层和粘膜上皮中CD4+和CD8+T细胞增加(p<0.01),导致CD2+T细胞增加。同时热处理大豆组仔猪粘膜上皮WC1+T细胞亚群密度也高于乙醇处理大豆组仔猪,表明乙醇处理能大大降低大豆蛋白的抗原活性。但须进一步探讨特定饲粮组分对肠道粘膜形态结构、细胞活素的结构及内容物影响,并着重考虑细菌、饲粮等抗原刺激与肠细胞、免疫及神经系统的相互关系。

  免疫攻击对维生素和微量元素的影响,主要是通过采食量的降低及营养物质吸收不良引发血浆及血清中维生素及微量元素浓度的下降,增强了细胞内氧化应激反应,损伤免疫力。其中抗氧化性维生素(维生素E、维生素C)对动物免疫功能尤其重要,主要通过清除免疫细胞内自由基,来保护重要免疫细胞的结构与功能完整性,增强免疫系统功能。研究表明,维生素C对维持补体活性(Sakamoto等,1981)、抗体生成反应(Panush和Delafuente,1985)有重要作用,并保护中性粒细胞和淋巴细胞免受氧化损伤(Anderson等,1990);维生素E影响着T细胞、B细胞和巨噬细胞功能(Meydani和Beharka,1998)。维生素E和硒影响动物的免疫机能的早期研究主要集中于体液免疫反应(Marsh等,1981)和动物对疾病的抵抗(Teige等,1982),最近有关二者免疫功能研究热点在于有丝分裂原刺激时淋巴细胞增生能力的量化(Bendich等,1983,1986)及多形核细胞吞噬侵袭物质能力的量化(Boyne和Arthur,1986)。Wuryastuti等(1993)研究饲粮中维生素E与硒水平对怀孕及围产期母猪免疫功能的影响结果表明,维生素E缺乏抑制外周血淋巴细胞及多形核细胞的免疫功能,而硒缺乏主要抑制多形核细胞的免疫功能。

  锌对中性粒细胞、巨噬细胞、自然杀伤细胞及T、B淋巴细胞的生长发育及功能维持起重要作用(Shankar和Prasak,1998)。已经知道,铁影响细胞免疫机能,机体缺铁时,T细胞诱导的细胞免疫反应下降(De Sousa等,1998,1991;Brock,1994),Shgrama等(1997)在研究血红蛋白浓度(10.0vs12.0g/dL)对断奶仔猪体液免疫反应试验中发现,仔猪对不同抗原(KLH、OA、TT)的HI抗体滴度不受血红蛋白影响,表明铁对仔猪体液免疫功能没有影响。

  综上所述,免疫攻击引起断奶仔猪代谢的改变及营养物需求的变化,但还须进一步了解有关免疫攻击或疾病影响生产性能的分子生物学机理,Welch(1990)和Morimoto等(1990)研究发现,哺乳动物在应激状态下能合成一种新的热应激蛋白(SP)来维持机体的稳恒。在非应激细胞中表达的SP结构在细胞内参与调节类固醇受体、蛋白折叠、细胞膜转运等活动(Hendrick和Hartl,1993;Georgopoulos和Welch,1993)当体内平衡受到应激挑战时,表达的应激蛋白能够结合未蛋白折叠,限制变性蛋白的聚集或沉淀,剪下严重受损蛋白使之降解,保护关键的细胞活动(如RNA加工和翻译等),但目前有关畜禽组织内SP表达情况,以及何种疾病或生理应激能够增加SP细胞浓度的研究结果尚少。Van Laack等(1993)发现猪肉组织内有一种分子量为70k道尔顿的应激蛋白。Franci等(1996)研究发现,热应激(33.5℃)及营养应激(限饲)处理家兔24天后检测到热应激蛋白(HSP70)的抗体。McComb和Spurlock(1997)以免疫杂交技术检测发现,仔猪经受LPS免疫攻击时,肝脏及小肠粘膜组织内会有一种分子量为70k道尔顿的应激功能蛋白(HSP70)的表达,同时发现,HSP70的表达在肝脏中不受LPS的影响,而在空肠粘膜中加倍(p<0.01)。因此结果能在免疫器官组织内或某些特定细胞及细胞内的小室检测SP结构,并将之与神经内分泌、免疫功能结构基础(主要是细胞活素)及营养物质联合起来,必然会有利于我们阐明免疫/疾病和营养影响断奶仔猪生产性能的内在机理。

----张振斌 蒋宗勇 林映才 郑黎

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