免疫学在动物营养上的应用

免疫学在动物营养上的应用肖俊武[摘要]营养与疾病之间存在着非常密切的关系。一方面,动物的营养状况影响机体的免疫功能和抗病力；另一方面,动物的营养需要随动物临床和亚临床疾病而改变。二者关系的研究导致营养免疫学的发展,为营养学和免疫学开辟了新的研究领域。本文综述了免疫学在动物营养上的应用。[关键词]免疫学；动物营养；免疫营养近几年来对动物的免疫机制进行了广泛的研究，并在利用营养学方法提高养殖动物的免疫力方面取得了许多令人鼓舞的成果，已成长为一个广受关注的年轻学科一营养免疫学(NutritionalImmunology)。所讨论的营养素主要包括维生素、不饱和脂肪酸、微量元素等。动物体只有在各种营养素源源不断的供应下.才能维持其健康的体况,发挥最佳生产性能。任何一种营养素的缺乏或过剩都会不同程度地影响机体的免疫功能。人们早已认识到营养在动物体抵抗疾病中的重要作用，营养元素的缺乏或过量都会改变动物体对疾病的抵抗力和易感性(Chew，1996[1]；Lim和Kesius，1997[2])。1影响免疫力的因素1.1疾病对动物免疫力的影响在正常情况下,机体可抵抗病原体及其毒素或其它异物的危害,保护机体不患疾病。但是,由于种种病因作用,致使机体的免疫功能失调,防御功能紊乱,过高反应表现为变态反应和自身免疫性疾病过低反应表现为反复传染或容易发生肿瘤等。1.2环境对动物免疫力的影响环境条件对动物的免疫功能和免疫效果有直接作用。不良环境可降低或抑制甚至破坏动物的免疫功能,导致免疫失败和继发性疾病。适宜的环境温度有利于动物的生长发育和免疫功能的正常发挥,环境温度过高或过低都会影响动物的免疫应答力。1.3霉菌毒素对动物免疫力的影响霉菌毒素是动物日粮中的最重要的免疫抑制剂之一,霉菌毒素诱导的免疫抑制与、淋巴细胞活力下降相关,且抑制细胞的活力,且不同的霉菌毒素对动物的免疫抑制作用不同。1.3.1黄曲霉素黄曲霉素是一种免疫调节抗原,主要通过降低淋巴细胞活力,影响巨噬细胞对淋巴细胞的辅助功能,从而影响细胞调节免疫和噬菌体的吞噬功能。1.3.2单端泡霉毒素与黄曲霉素一样,单端泡霉毒素同样引起免疫抑制和免疫刺激。目前对T-2毒素研究的比较多,且主要集中在实验动物上,而在生产动物上的研究相对较少。单端饱霉毒素可引起皮肤及其它快速增殖细胞组织如骨髓、淋巴细胞和肝细胞等损伤,从而直接影响免疫细胞和免疫功能。1.3.3猪曲霉毒素它是由褚曲霉和鲜绿青霉等霉菌所产生的一类结构类似的化合物,可分为A和B两种类型。褚曲霉毒素A的毒性较大,且在自然污染的饲料中常见。1.4营养不良对动物免疫力的影响营养不良可对免疫系统的抗原特异性免疫和宿主的许多防御机制产生不良的、甚至破坏性的影响。2不同营养素对免疫功能的影响2．1蛋白质、氨基酸对免疫的影响在临床和试验方面，有关蛋白质、氨基酸营养与免疫关系的研究很广泛，得到较为一致的结论是蛋白质和氨基酸缺乏将会影响机体抗感染能力和淋巴器官发育，降低细胞免疫功能，体液免疫功能，巨噬细胞的数量与活性都降低。氨基酸能在一定程度上影响免疫机能的机制，如影响蛋白质的合成速率及类型RNA合成和抗体形成过程，氨基酸的药理作用氨基酸的代谢产物影响免疫功能，氨基酸通过影响其他必需营养物质的代谢间接影响机体的免疫功能。3维生素对免疫的影响3.1维生素A维生素A是维持正常免疫功能的重要物质，严重缺乏或亚临床缺乏可导致免疫功能紊乱。维生素A族的原形化合物是全反式视黄醇，棕搁酸视黄酯是主要的贮存形式，β一胡萝卜素是一种主要的具有维生素A原作用的类胡萝卜素(Olson,1999[3]；周歧存,1998[4])。VA在高等动物中一般是贮存在肝脏中，它的主要功能涉及到视觉、细胞分化、胚胎发育、精子形成、免疫反应和其它生理过程(Olson，1999[3])。3.2维生素E对于动物体来说，VE是一种不可缺少的脂溶性维生素，它对动物体的生长、繁殖、抗病力及组织完整性都有显著影响(McDowell等，1996[5];Thorarinsson等，1994[6])。关于VE的研究主要集中在它防止自由基引起的组织破坏方面。VE是一种重要的自由基清除剂，同时也是脂肪氧化酶的抑制剂，它可以防止细胞膜、血浆中极低密度脂蛋白、细胞蛋白、DNA等遭到氧化破坏(Fang等，2002[7];Avanzo等，2001，Wolf等，1998[8])，并且通过在连锁反应中清除过氧化自由基中间代谢物来抑制脂质过氧化作用(Halliwell，1998[9])。Montero(1998)[10]在其文章中指出VE也与鱼类的免疫过程直接相关，VE的缺乏可导致凝集能力、吞噬能力、血清补体活力等免疫反应下降。缺乏VE对脾脏有严重的破坏作用，还会使胰脏细胞退化和坏死等。VE的研究一般与n-3不饱和脂肪酸或硒等结合在一起进行。3.3维生素C维生素C也是一种重要的抗氧化剂,常与维生素E协同产生抗氧化作用,但作用机理不相同。除此之外，维生素C还有多种其他抗氧化特性,特别是在呼吸道能降低空气污染物（O3、NO2）的毒性。在有过渡金属（Fe、Cu）离子存在时,维生素C能起还原剂作用,特别是低水平的维生素C能诱导脂类过氧化作用,维生素C能使三价铁还原为二价铁,生成的二价铁离子又促使H2O2分解,产生自由基。但通常条件下,体内的这些金属离子含量极低,维生素C主要还是发挥抗氧化作用。维生素C还能刺激干扰素（IFN）生成,使正常细胞产生AVP阻止病毒mRNA的翻译,免遭病毒侵袭,保护维生素A、维生素E等免遭氧化。4微量元素对免疫功能的影响与维生素相似,许多微量元素,如铁、铜、锌、锰、硒等的缺乏,也可导致机体抗氧化能力的下降,这些微量元素也是机体新陈代谢过程中许多辅酶不可或缺的物质,是外源性抗氧化物的重要成分[11]。4.1锌在畜禽免疫功能中的作用微量元素锌是动物的必需微量元素,参与动物体内许多酶的组成(已知动物体内200种以上的酶含锌)、参与维持上皮细胞和皮毛的正常形态、生长和健康、维持激素的正常作用、维持生物膜的正常结构和功能。锌对免疫的影响最明显,锌的缺乏使机体的免疫功能受损,对疾病的敏感性增加,可产生食欲低下、采食量和生产性能下降、皮肤和被毛损害、雄性生殖器官发育不良、母畜繁殖性能降低和骨骼异常等临床症状。[12,13]锌对免疫器官发育有一定的影响。陈克嶙等(1998)[14]报道,缺锌不但影响胸腺和法氏囊的生长发育,而且还使作为外周免疫器官的脾脏和盲肠扁桃体也明显减小。而高锌可使免疫器官发生明显的病理变化。徐迪雄等(1995)[15]研究结果发现缺锌组和锌过量组大鼠胸腺和脾脏重量明显低于常锌组。锌对细胞免疫的影响主要指对T淋巴细胞的影响。邵凯等(2000)[16]研究结果表明,补锌可以提高绵羊外周血T淋巴细胞数量,而且蛋氨酸锌的效果优于氧化锌;蛋氨酸锌组和氧化锌组T淋巴细胞转化极显著高于对照组,且蛋氨酸锌组显著高于氧化锌组。吕广宙(1995)[17]测定了低锌日粮添加不同浓度锌对断奶前后犊牛细胞免疫机能的影响,结果表明,日粮中添加20～80mg/kg锌可明显提高犊牛外周血T淋巴细胞转化指数和淋巴细胞ANAE的染色率。锌对体液免疫的影响。赵昕红等(1999)[18]报道,给35日龄断奶仔猪饲喂高锌(基础日粮加Zn3000mg/kg)日粮,可促进仔猪的体液免疫反应。在采食高锌日粮3周(56日龄)后,高锌组仔猪血液中IgG浓度最高,说明高锌使仔猪免疫功能得到加强。耿爱莲等(1997)[19]选用8周龄海兰白蛋鸡,在锌水平39.5mg/kg的基础日粮中添加不同浓度的锌(ZnSO4·7H2O),试验结果表明,高锌(日粮锌水平891.5mg/kg)使血清中各类免疫球蛋白IgG、IgM和IgA的含量显著增加。4.2硒在畜禽免疫功能中的影响4.2.1硒在体液免疫中的作用许多试验结果证明缺硒动物的体液免疫水平低下,对疾病的易感性增大。低硒日粮使动物血清抗体浓度、免疫应答下降和抗病力显著降低。补硒可增强动物的体液免疫力。给妊娠母猪注射硒溶液后,血清和初乳IgM含量显著升高,其所产仔猪在初生时IgM含量显著高于对照组,以后IgG水平逐渐高于对照组。黄克和等(1996)[20]比较了低硒和补硒日粮对1日龄雏鸡免疫力的影响。在补硒日粮组,血清新城疫抗体滴度升高,血清IgG水平升高,雏鸡的总死亡率和传染性法氏囊病死亡率明显下降。4.2.2硒在细胞免疫中的作用硒对细胞免疫功能有增强作用。当机体缺硒时,其细胞免疫水平降低,机体抗感染能力下降,嗜中性白细胞及依赖T淋巴细胞功能下降(Spallholz,2001)[21]。低硒日粮使淋巴细胞对非特异性促有丝分裂原(如PHA、ConA、PWM)刺激的反应性下降,转化率降低。体外细胞试验结果也证实,在缺硒羔羊的淋巴细胞培养物中加入正常羔羊血清或直接加硒都能恢复其转化率。4.3铁在畜禽免疫功能中的影响铁是一种重要的营养素，可激活多种酶。血浆铁以铁传递蛋白和铁蛋白的形式被大虽转运到组织,并有血浆铜蓝蛋白(铁氧化酶)回收组织的铁到血液以供再分配。铁的缺乏,核糖核酸酶活性降低肝、脾和胸腺蛋白合成减少，IL-1,IL-2及干扰素分也减少，免疫细胞分化成熟及整个免疫应答过程受损；巨噬细胞和NK细胞功能下降,并降低分裂原或抗原的增殖反应。铁对宿主的免疫功能的影响与以下4种因素的互作有关:a、游离铁对微生物有促进生长作用;b、未饱和铁结合蛋白有抑菌作用；c、对免疫应答的直接作用，包括对体液免疫,细胞免疫和对吞噬细胞作用的影响；d、对非特异免疫的影响,如维持正常的上皮屏障和铁酶的活性。4.4Cr影响免疫功能的机理当机体受微生物侵袭及感染时，机体内的“营养免疫”机制即会启动，单核—巨噬细胞系统及血液循环里的吞噬细胞被激活，分泌类似内源致热原样物质，促使血清铬降低，肝脾等器官增加铬的摄取，导致血清铬水平进一步下降。血清铬的降低，能激活吞噬细胞的吞噬作用及杀菌能力。另一方面，血清铬水平的降低，使微生物得不到足够的铬，使其生长、繁殖等过程受到干扰，降低其毒素的分泌和释放。肝脏摄取铬增加，有利于合成各种金属酶、DNA、RNA、核蛋白等，提供免疫过程所需的物质。另外，目前认为[22],核苷和核苷酸作为生物反应调节物,在免疫营养中起着重要作用。5小结从微量元素对动物机体免疫方面的影响的研究还不是很充分，需要进一步研究动物营养与免疫功能的关系,这是是营养免疫学研究的增长点,。并且，各种微量元素之间对免疫影响的关系，也缺乏充分的研究，也是揭示营养代谢疾病发病机理的一个新的突破点。它将为进一步丰富动物营养免疫学理论,制定合理利用微量元素的新标准以控制营养代谢疾病的发生等提供重要的依据。参考文献[1]ChewB.P1996.ImPortanceofantioxidantvitaminsinimmunityandhealthinanimals.AnimalFeedScienceTechnology,59:103一114.[2]Lim，C，Klesius，P.H，1997.Responsesofchannelcatfish(ICtalurispunctatus)fedinron-eficientandrepletedietstoEdwardsiellaictalurichallwnge.Aquaculture,157:83-93.[3]Olson，J.A.，1998.维生素A，inPresentknowledgeinNutrition,ed:Ziegler，E.E.andFilerJr.，L.J，人民卫生出版社出版.[4]周歧存，1998。皱纹盘鲍（HaliotisdiscushannalIno)对脂溶性维生素A、D、E营养需求的研究。硕士学位论文，青岛海洋大学。[5]MeDowell，L.R.，Williams，S.N.，Hidiroglou，N.，Njeru，C.A.，Hill，G.M.，Ochoa,L.，Wikinson，N.S.，1996.VitaminEsupplementationfortheruminant.AnimalFeed[6]Tho