免疫应激对营养代谢的影响

第三节免疫应激对营养代谢的影响主要内容一、免疫应激下机体的总体代谢变化趋势二、免疫应激下采食量的变化三、免疫应激对营养代谢的影响四、免疫应激对生产性能和营养需要影响五、营养与免疫需要深入研究的问题一、免疫应激下机体的总体代谢变化趋势1.细胞因子通过对靶组织的直接作用或通过改变胰岛素、胰高血糖素和皮质类固醇等激素的水平，在免疫应答过程中引起代谢变化。2.代谢改变使得日粮中的部分养分不再用于动物生长和骨骼肌中的沉积，而用于支撑免疫应答和防御疾病，从而影响动物生长和饲料效率，并改变动物对各种养分的需要量。二、采食量的变化1.采食量下降：免疫应激导致动物厌食2.机制：免疫原刺激激发机体免疫反应，攻击肠道组织，引起组织损伤，消化能力减弱而厌食。三、免疫应激对营养代谢的影响（一）能量代谢（二）葡萄糖代谢（三）脂肪代谢（四）蛋白质代谢（五）矿物质代谢（六）激素调控表48细胞因子对代谢的影响应答诱导的细胞因子一般应答采食量下降静止能消耗增加体温升高葡萄糖代谢葡萄糖氧化作用加强糖原异生作用加强脂肪代谢脂蛋白脂酶活性降低脂细胞脂酶作用加强肝细胞中甘油三酯合成增加蛋白质代谢急性期蛋白质合成增加肌肉蛋白的降解作用加强矿物质代谢金属硫因的合成增加肝细胞铜蓝蛋白合成增加激素释放皮质类固醇的释放增加甲状腺素释放降低胰岛素和胰高血糖素的释放增加IL-1，TNFIL-1，TNFIL-1，TNF，IFIL-1，TNFIL-1I1-1，TNF，IFIL-1，TNFTNFIL-1，TNF，IL-6IL-1IL-1，TNFIL-1，TNFIL-1，IL-6IL-1IL-1，TNF（一）能量代谢1.静止能消耗增加2.体温升高*机制：前列腺素以较快的速度作用于下丘脑内温度敏感神经元而引起发烧，导致基础代谢速率提高（体温每升高1℃，基础代谢速率就会上升10%~15%）。（二）糖代谢1.肝糖原的异生和糖原分解过程加速，葡萄糖生成增加；2.肝外组织葡萄糖氧化、葡萄糖转化为乳酸盐以及葡萄糖乳酸盐循环增加，满足特异性细胞增殖的能量需要；3.以葡萄糖作为燃料的供应增加。（三）脂肪代谢免疫应激期中用作热能的脂肪酸利用降低，表现为血脂增高。机制：1.增加肝脏脂肪酸的从头合成，使肝细胞中甘油三酯合成增加，造成极低密度脂蛋白的增加。2.降低脂肪组织中脂蛋白脂酶的活性，降低甘油三酯的清除率。（四）蛋白质代谢1.免疫急性期中整个机体的蛋白质周转速度提高，氮的排出增加，外周蛋白的分解加速，骨骼肌蛋白沉积降低，但肝急性蛋白合成增加。2.用于糖原异生的氨基酸和白细胞蛋白质合成的氨基酸的增加，以及应激期采食量的下降，导致骨骼肌蛋白质降解的加速和合成的减慢。（五）矿物质代谢*免疫急性期矿物元素代谢发生改变，表现为血清铜的含量上升和血清铁和锌的含量下降，其机制为：1.促进血浆铜蓝蛋白合成，使血清中铜含量升高；2.肝和其他组织中金属硫因蛋白合成增加，使锌从循环池消失；3.血清铁浓度下降（粒细胞释放的脱铁乳酰铁蛋白从转铁蛋白上将铁脱去）。（六）激素调控1.皮质类固醇的释放增加2.甲状腺素释放降低3.胰岛素和胰高血糖素的释放增加四、免疫应激对生产性能和营养需要的影响（一）免疫反应对动物生产性能的影响（二）免疫应激前后的营养需求变化：1.免疫应激潜伏期2.免疫应激期3.免疫应激后的补充期（三）日粮能量来源的重要性（一）免疫反应对动物生产性能的影响免疫反应会1.降低动物的生长速度2.降低饲料转化效率3.改变胴体组成表50免疫应答程度与猪的生产性能免疫激活程度低高变化率（%）仔猪始重（kg）末重（kg）日采食量（kg）日增重（kg）F/G蛋白质沉积率（kg/d）脂肪/蛋白质生长育肥猪（体重13~245kg上市天数总耗料（kg）第十肋背膘厚（cm）眼肌面积（cm2）瘦肉率（%）6.3527.120.970.681.440.100.641262.8438.1956.55.9025.850.860.481.810.070.951613.3532.7752.9+0.24+0.44-0.37+0.087-0.31-35-92-0.20+0.84+3.6（二）免疫应激前后的营养需求变化免疫应激诱发的慢速生长阶段其养分需要量可分为三个阶段：1.免疫应激潜伏期，此阶段氨基酸实际需要量与NRC推荐量相当；2.免疫应激期，此阶段动物采食量和生长速度均降低，对氨基酸需要量低于NRC推荐量；3.应激后的补偿生长期，此期机体补偿生长，对氨基酸需要量比NRC推荐量高。表53家禽微量营养素营养与免疫反应微量营养素营养需要免疫反应需要肉鸡母鸡火鸡剂量效果维生素A（IU）维生素E（mg/kg）维生素C（mg/kg）硒（mg/kg）铜（mg/kg）铁（mg/kg）锌（mg/kg）1000150030601001500.10.1558030408000150002050502000.1545554060800015003060801500.27.54560≤1000~2000≥2500~5000≤5～10≥100～200≥250≤0.05≥0.15≤3≥30≥80≤50≥400抑制增强抑制增强增强抑制增强抑制增强抑制增强（三）日粮能量来源的重要性1.脂肪作为能量来源时，会增强因应激造成的生长抑制；2.用玉米淀粉作为能源时，效果好于玉米油。*因此，应激动物的合理饲养不但涉及饲粮营养水平的调整，也包括饲料原料选择。五、营养与免疫需要深入研究的问题营养与免疫属于动物营养学的新领域，大部分研究仍处于探索阶段，距成熟的实用技术尚有很大差距。下列问题需要深入研究：（1）养分缺乏或过量的免疫机能异常机制；（2）免疫反应对营养代谢和营养需要量的影响；（3）确保机体最佳免疫机能及免疫应激期和应激结束后的营养需要模式。小专题：营养对免疫应答的调控机制一、影响免疫系统的发育（亚麻酸，Fe，VA）二、为免疫系统提供底物营养（所有养分）三、宿主与病原竞争营养素（Fe，生物素）四、改变激素反应的条件（能量与蛋白）五、营养素对免疫系统的直接调节作用（VA,D,E,PUFA）六、构筑宿主屏障，减轻病理损害（VE，Se，Fe，Zn，Cu）七、饲料在消化道内的物理化学作用（寡糖，氧化的脂肪）一、影响免疫系统的发育1.胚胎期淋巴器官开始发育，白细胞群体迅速扩增，并且出现淋巴细胞特异性克隆（为将来介导免疫所必需），是免疫系统发育关键时期；2.长期严重缺乏微量养分比缺乏常量养分（如能量和蛋白质）更能削弱免疫系统的发育；3.亚油酸、维生素A、铁、硒和一些B族维生素的缺乏对免疫系统发育特别有害。二、为免疫系统提供底物营养1.从营养角度考虑，机体为支持抗原驱动的免疫细胞与补充、效应物分子（如免疫球蛋白、一氧化氮、溶菌酶、补体）和传递物（类花生酸、细胞活素）的合成等，均需要底物（如氨基酸、能量、酶辅助因子）。2.免疫应激期间免疫细胞及其产物的周转率提高。3.感染期典型特征是急性期间蛋白合成、发热、体蛋白周转加快和肝糖原异生速度提高。二、为免疫系统提供底物营养计算表明，机体中略超过体重0.42%的部分是由白细胞及其前体构成的，加上血清抗体总量和具有免疫监视功能的结缔组织及淋巴器官的细胞外液、胶原蛋白等结构，免疫系统的重量不足体重的3~4%。表55动物免疫细胞和免疫球蛋白重量的定量评估细胞类型数量克/千克体重动物种类淋巴细胞粒性白细胞自然杀伤细胞单核细胞/巨噬细胞总计用于产蛋的额外浆细胞IgC1免疫球蛋白血清IgC2血清IgC2血清IgC2蛋Ig15.2×109细胞/千克体重6.9×109细胞/千克体重0.29×109细胞/千克体重1.1×109细胞/千克体重23.6×109细胞/千克体重7.46×108细胞/千克体重5.5毫克/毫升5.5毫克/毫升2.6毫克/毫升2.8毫克/毫升0.33毫克/毫升7.9毫克/毫升2.431.390.060.284.150.150.50.50.230.250.030.16/蛋黄大鼠大鼠大鼠人鸡鸡，8周龄鸡，14周龄鸡，8周龄鸡，14周龄鸡，8周龄鸡三、宿主与病原竞争营养素免疫系统会协调一些养分快速流出体液并进入胞内存储库，从而从营养上使某些病原体处于饥饿状态，如肝脏中转铁蛋白生成量大幅度增加，介导铁从血浆中进入肝脏中。在急性反应期肝脏中金属硫蛋白合成量增加。体内受到刺激的巨噬细胞可分泌抗生物素蛋白。四、改变激素反应的条件1.免疫系统的细胞对于通常由日粮调控的激素，如胰岛素、类胰岛素生长因子、胰高血糖素、甲状腺素、儿茶酚胺、皮质酮）等，都具有受体。2.内分泌系统有调节免疫应答强度和类型的急性作用，也有影响免疫系统重要发育过程的慢性作用。3.营养反应性激素很可能既可调节不采食饲料或过度采食饲料引起的急性免疫作用，也可调节养分水平对动物易感性产生的慢性免疫作用。五、减轻病理损害1.免疫系统细胞成分（如细胞毒性T细胞、自然杀伤细胞、巨噬细胞和异嗜细胞）的激活可导致多种具破坏性的分子进入周围的微环境中，这些防御因子具细胞毒性，既能杀死细菌、寄生虫和受侵染的宿主细胞，也可损害邻近的未受侵染的宿主细胞。2.细胞膜中足量的维生素E和细胞液中高水平的维生素C有利于局部的抗氧化防御。六、饲料的物理和化学作用1.肠腔中存在大量致病性微生物和非致病性微生物（每千克体重含15×1013个）2.肠道密集分布着宿主防御体系（肠道相关淋巴组织）。3.所有动物肠道传染病的发生率都很高。4.肠道上皮为防止病原大量进入体内必须保持极高的组织完整性，但它又必须足够薄以便于养分的有效转运。5.日粮的物理和化学特性能调节胃肠道微生物群落、病原附着于肠细胞的能力及肠道上皮的完整性（NSP、寡糖、酸败脂肪）。七、利用营养措施提高断奶仔猪的免疫功能早期(3～4周龄)断奶可以提高母猪的繁殖性能并阻断一些疾病由母猪向仔猪的传播。但是早期断奶仔猪消化系统和免疫系统发育不完全，再加上早期断奶引起的心理、环境和营养应激，容易使断奶仔猪出现免疫功能降低和断奶后腹泻等一系列问题，甚至造成仔猪死亡，影响养猪经济效益。因此，提高早期断奶仔猪免疫功能，改善其健康状况，是提高养猪生产水平的重要一环。大量研究表明，合理的营养可提高早期断奶仔猪的免疫功能和健康水平。1、减少饲粮蛋白质的不利作用1．1对饲粮中豆类进行膨化处理对豆类进行膨化处理可以减少豆类中的抗原物质，还可以破坏其细胞壁，增加豆类物质的消化率。1．2添加合成氨基酸来配制低蛋白饲料通过添加合成氨基酸来配制低蛋白质氨基酸平衡饲粮可减少饲粮抗原物质，也可使大肠内蛋白质的腐败作用降低，有利于降低肠道内有毒细菌的代谢而保持肠道健康，有效地提高仔猪的健康水平。1．3用优质动物性蛋白质饲料代替部分豆粕动物性蛋白质饲料(如脱脂奶粉、鱼粉、喷雾干燥血浆蛋白粉和肠膜蛋白粉等)具有较高的可消化性，是优质的蛋白质饲料。血浆蛋白粉含有丰富的免疫球蛋白(占蛋白总量的20％～26％)，是一种天然抗体源。1.4添加脂肪仔猪断奶后头几天采食量较少，常可导致摄入代谢能不足。添加脂肪可提高饲粮能量浓度，延缓食物在胃肠道中的排空时间，增加碳水化合物和蛋白质等营养物质在消化道的消化吸收时间，减少因蛋白质在大肠内腐败而导致的仔猪腹泻。共轭亚油酸(CLA)有改善断奶仔猪生长性能和增强免疫功能的作用，添加CLA可降低早期断奶仔猪因肠炎引起的肠道粘膜损伤，维持细胞因子水平，CLA的最佳添加剂量为2％。3控制饲粮纤维水平长期以来，由于粗纤维能降低仔猪的采食量和饲料的消化率，被认为是一种抗营养因子。饲粮中粗纤维含量过高容易使胃肠道粘膜发生机械损伤，使仔猪对营养物质的消化吸收减弱，从而导致仔猪腹泻。但是大量研究表明，适当增加饲粮中的粗纤维水平不会影响早期断奶仔猪的生产性能，但可有效地降低仔猪腹泻率。一方面，粗纤维有利于仔猪消化系统的发育，尤其是粗纤维分解产生的丁酸，是肠上皮细胞不可缺少的能源，还可以减少大肠内有毒胺类(如尸胺、腐胺、组胺和色胺等)的生成，从而减少腹泻；另一方面，纤维可通过促进胃肠蠕动和食糜流动，加快病原菌的排出，减少仔猪发生病原性腹泻。4使用添加剂4．