新生仔猪幼龄单胃动物免疫力的营养调控

1、PAGE 1PAGE 222第二章 幼龄单胃动物免疫力的营养调控 一般经验认为，在幼龄动物的日粮中含有植物蛋白时，将会发生如下各种营养性疫病：l）营养缺乏；2）生长速度变慢：3）消化吸收率降低；4）肠道运动改变；5）小肠结构损伤；6）腹泻。有关这些报道的一个最好的例子是，未开始反刍的小牛断奶后改喂蒸气热处理过的豆奶代替品日粮时所发生的逆反应（sissons，1989）。但这不仅仅发生于未开始反刍的小牛，事实上，大多数幼龄动物在采食了含植物蛋白的日粮后，都会出现各种不同程度的消化性疾病。尽管人们对植物蛋白的危害及其带来的经济损失有所了解，但对这些疾病的作用机理知道的很少，要想消除是很难的。 大多

2、数豆科籽实中含有抗营养因子，对营养性能有负作用（Huisman等，1991）。多数饲料中的抗蛋白因子，如植物凝集素、消化酶抑制因子和其它有害蛋白，可以通过加热灭活。因此，我们不可能观察到抗营养因子对幼龄动物的危害。尽管其它原因也能引起消化性疾病，但体液细胞免疫、肠粘膜和抗体过敏性、植物蛋白抗原的过敏反应单独或其中几个因素的共同作用是导致营养损失的主要原因。尽管营养价值高的籽实蛋白（尤其是那些低分子量的）抗原效应很强（Hessing等，1994），但大多数籽实蛋白由于热处理而变性消化率提高，并丧失固有的抗原性。然而低分子蛋白耐热性较高，采食热处理植物蛋白的幼龄动物对抗原反应不同，在某些情况下可能

3、会比未处理过的反应更强。这样，由于蛋白抗原性和过敏性的改变，可能会引发强烈的免疫反应，尤其是肠道发育不完善的幼龄动物。 在本文的第一部分，将会把重点放在机体和粘膜的免疫反应上，对植物蛋白产生危害性的可能原因以及如何消除它的可能方法进行探对。在第二部分，就日粮控制如何减小植物凝集素含量很高的未处理生豆浆对肠道的有害作用作了方法上的说明。这种方法之所以成功，在于日粮中添加了功能活性大豆凝集素（PLisztai等1997）。尽管其对肠道的作用很复杂，但存在这种可能：那就是，高浓度的粘膜免疫球蛋白sIgA和Igm对植物肠凝集素和日粮中别的蛋白质的反应阻止了大豆抗原的吸收，从而提高了日粮的营养价值。12

4、.1解除消化障碍的方法12.1.1减小植物蛋白抗原性的途径 为使日粮中蛋白质的消化及适口性有所提高，常规的方法就是进行各种形式的热处理。工业上，蒸气热处理是最常用的一种方法，尤其应用于植物凝集素和膜蛋白抑制因子的灭活上（Huisrnan等1991）。其它方法也可以减少抗原性，如膨化、微波处理、酶的预消化、热乙醇浸提，以及酸碱处理等，从而提高代乳品中植物蛋白的含量。可是上述没有一种方法能长期或短期捎除幼龄动物的消化障碍，事实上，正如在前言中所述，植物蛋白的抗原性通常是经热处理而改变，并不能完全消除。而且各种处理引起的变化会产生什么物质也不可预测，实践中的饲喂结果更不可确定。12.1.2 肠粘膜结

5、构损伤后的修复 当幼龄动物日粮中含有抗原性的植物蛋白时，在出现消化障碍的同时，肠粘膜结构也会受到损伤，尤其是对于断奶后的仔猪。如绒毛萎缩、腺管增生等。但当改喂含乳蛋白的断奶日粮时，粘膜损伤很快就可以恢复。尽管补充多肢有助于修复（Grant等，1990），但这是有限的。事实上，唯一确定的方法就是除去日粮中的植物蛋白，因为对日粮中植物蛋白的免疫反应是造成损伤的最可能的原因。12.2 作用于机体免疫体系的有关免疫方法 显然，对食入抗原所发生的机体免疫反应亢进和粘膜分泌免疫反应不足同样都是有害的。实际上，当动物对日粮中各种抗原的反应同时达到机体耐受量和发生强烈的粘膜分泌反应时，就能避免或减少出现消化障

6、碍，但这种情况很少发生。主要有以下儿个原因：第一就是食入抗原常常同时对机体及粘膜免疫系统产生影响。虽然这两个系统相互有联系，但这种联系尚不能确定。第二，尽管机体免疫系统能对抗原的剌激发生反应，但口服免疫反应不明显，尤其是当抗原不经过肠道而进入时。更严重的一个问题是食物抗原引起的粘膜分泌反应通常很微弱。 普遍认为，在肠腔内存在植物抗原时，尤其对幼龄动物而言，将会影响机体免疫（chase，1946）。日粮中的抗原或是发动机体免疫体系，或者诱发机体对其的耐受力，以体液和细胞为媒介的反应都受到影响。抗原的性质是决定发动免疫体系还是诱发产生耐受力的主要因素之一。肠腔内的可溶性抗原，尤其是低浓度时，常会诱

7、发机体的耐受力，而颗粒抗原或者是易聚积的可溶性抗原常会启动机体免疫体系（chalkcombe等）。当颗粒抗原（如菌类的细胞壁）在诱发机体提高耐受力时需要的量很大，而且，耐受力只能是短期存在。另外，诱发耐受力还是启动机体免疫还与抗原是蛋白质还是多糖、其在消化道的消化率、抗原剂量、食入频率及存在时间等有关系。 例如，喂给老鼠极大或极小剂量的卵自蛋白时会提高耐受力，而剂量适中时则发动免疫体系。多数情况下，免疫状态和在此之前出现的抗原会实质性地影响结果；如接触抗原后发生肠内免疫反应，那么常常表现出耐受力提高；而当胃内接触抗原引起腹膜内的免疫反应时，则体液IgG反应将会急剧增强。普遍认为，某些动物易产生

8、耐受力，而且动物年龄除影响分泌反应外，也会影响耐受力，只是程度不同。因此，尽管幼龄动物对卵自蛋白产生耐受力但与成年动物相比还相差很大。另外，肠道内的微生态区系和细菌脂多糖（LPS，bacterial lipoplysaceharide）的存在都有助于耐受力的产生。虽然对这些因素如何决定最终的反应尚不清楚，但人们己经知道耐受力受到包括血清抑制因子在内的各种体液因子的调控，其中也可能有抗异质型（antiidiotypic）一抗体的影响，但最重要的参与细胞是抑制细胞。 在实践中，有关耐受力的最典型的例子就是在断奶前的仔猪日粮中添加大豆抗原（stokes，miller等，1987）。在实验中，仔猪在断

9、奶前分为三组，第一组不添喂任何饲料，第二组喂以少量的大豆，而第三组喂以大量的断奶后大豆饲料。当在第三个星期断奶后改喂断奶后大豆基础日粮时，第二组腹泻率最高，木糖吸收最差。比较而言，第三组儿乎不出现腹泻，木糖吸收只稍受到影响，而第一组居中。如仔猪不断奶或断奶后饲喂无抗原性的日粮（如预消化的乳蛋白），就不会出现营养障碍。此实验充分说明在断奶前喂给断奶日粮的益处，也说明耐受力作为一种二线防御是必要的。但是这种方法在实践中有很多问题，因为在断奶前控制采食量比较困难，而且，不可避免地会发生粘膜损伤，断奶后的过敏反应等。这种方法的另一个主要弊端就是过高的耐受力可能引起分泌反应兴奋性降低和负面效益。12.3

10、 作用于粘膜分豁免疫体系的免疫方法 一般认为，粘膜分泌抗体的增加是必要的，这能起到抵御病原的第一道屏障的作用，它能引起免疫排斥及阻止食物抗原进入机体循环。但是在提高对口服可榕性抗原、过敏原的免疫力上有困难，而且对于粘膜免疫反应的研究也不如机体免疫深入。粘膜免疫反应的特点之一就是能引起其反应的剌激在有些情况下不能引起机体免疫，这是因为引起粘膜免疫作用的抗原T细胞和B细胞都存在于胃肠道中有特定免疫区（challacombe，1987）。此处，功能性的免疫球蛋白为sIgA，它是存在于包括肠道在内的所有粘膜组织中的一种特殊分泌抗体。 对摄入抗原的分泌抗体反应是否发生则取决于抗原的性质、剂量、以及抗原的

11、频率和存在时间，另外还与抗原是可溶性的还是微粒状、免疫反应发生的部位、动物的种类和年龄有关。在多数情况下，既使是口服剂量相当大的情况下，微粒抗原在增强分泌反应方面也比可溶抗原更为有效。在人体内，分泌sIgA的体系比机体免疫体系成熟得更快，然而，对于老鼠则恰恰相反（Chailcombe，1987）。宿主在以前接触过抗原对粘膜免疫的成功也有很重要的影响，但对于反应如何进行还不能确定。羔羊在机体免疫系统启动和耐受力增强的情况下可以免受沙门氏菌的感染（Husband，1978）。然而，在很多情况下，如机体常受到同一抗原的重复作用则会增强粘膜反应（Pierce和Koster，1983）。决定粘膜分泌反应

12、的最要因素是接种疫苗的有机体是活的还是死的，尤其是佐剂的使用。AB毒素，如霍乱毒素（CT）和大肠杆菌热不稳定毒素（LT），这两种毒素都含有一个核糖体灭活A亚基和一个五聚体的植物凝集素B亚基，有力地增强sIgA反应（Challcombe，1987）。用不产生AB毒素的病体或CT和LT的无毒B亚基单独作为佐剂，效果不大，必需一定量的完整毒素共同使用（Salmonella等，图2.1）。别的口服制剂有胞壁酰基二肤、多阳离子DEAE、葡萄糖、脂质体，尤其当有胞壁曹先基二肤存在时，都是增强分泌反应的有效佐剂。注：左纵坐标表示保护性，右坐标表示抗毒素IgA（细胞数107淋巴细胞图121免疫小鼠相对于未免疫

13、小鼠的保护暗搜及免疫小鼠抗毒素蝠A细胞的数量 当可溶性抗原和一定量的CT和LT共同使用时，可提高sIgA的效价，但这种方法并没有被充分的验证，而且在实际应用中可能会有困难。口服CT和LT可能会启动机体免疫体系而不产生耐受力。另外，如果机体在以前也受到同种抗原的影响，那么sISA的产生是被增强还是被抑制就很难确定。 当口服抗原时粘膜的细胞免疫反应也会发生，但相对于分泌反应来讲，对其了解较少。12.4 增强sIgA反应，减少抗营养作用的日粮调控 当喂给幼龄动物以豆柏为基础日粮的饲料时，会出现许多问题。因为热处理在灭活了植物凝集素和两种蛋白酶抑制剂的同时也引起大豆蛋白抗原性的改变。据一般经验，经一系

14、列处理的大豆产品可能导致免疫反应的破坏，通常解决这个问题的方法就是，在日粮中减少大豆产品的量，而减小有害作用，但这种方法常常造成浪费。在寻求一种新的方法时，人们就想到是否可以增强小鼠对日粮中大豆蛋白的分泌sIgA反应从而防止饲料有害的抗原性和过敏性的影响。象CT和LT以及它们的无毒的植物凝集B亚基就是很好的佐剂，因为它们不仅可以增强对毒素粘膜的sIgA反应，而且在和其它蛋白质配合使用是也能增强粘膜sIgA反应。所以，人们希望存在于生大豆中的未变性的功能活性凝集素能起到类似佐剂的作用。而且，如果还能同时保持大豆植物凝集素对肠道的有益剌激作用，这种日粮的营养价值会很高。用未处理生大豆白蛋白和高质量

15、的蛋白质（如乳白蛋白）二者轮流饲喂小鼠，有可能诱发对大豆凝集素的粘膜分泌抗体反应，这有利于提高富含营养因子的大豆白蛋白的营养利用率。12.4.1 试验设计 在试验中，以19天断奶雄性HoodedLister小鼠（Rowett品系）为实验动物，分成二组每组5只（Pusztai等，1997），试验组以大豆白蛋白为基础日粮（SBALB），每千克中含蛋白质100克，包括脱脂豆粕的水溶液浸提物经等电沉淀法移去球蛋白后的其余所有可溶蛋白质。这部分蛋白富含抗大豆凝集素（40-60g/kg）和两种胰蛋白酶抑制因子（达300克kg）。 对照组小鼠在整个实验中喂给乳清蛋白（LA）日粮（100g 乳白蛋白1kg日粮

16、），自由采食。实验组最初7天喂给大豆日粮，后改喂LA日粮8天，接着再喂给大豆日粮7天，后喂LA日粮7天，再喂大豆日粮7天后喂LA日粮20天，最后喂大豆日粮5天，再用过量氟烷致死，待剖，然后把所有的组织都冻干称重，分析确定蛋白质和液体含量。在整个实验期间，每天收集粪便测定粪氮含量和粪中抗大豆凝集素（SBA）抗体。每一阶段，从小鼠尾部静脉采血，测定血清抗SBA IgG的含量。同时还进行了一组对比试验，日粮及循环饲喂方法同上述试验组，只是大豆日粮中的植物凝集素已被除去。然后用Minitab程序经方差分析得出结果，处理组间差异显著。12.4.2 营养上的优点和免疫效应 在饲喂周期中，小鼠在有植物凝集素

17、阶段生长变慢，但在LA日粮停喂时，实验组的生长也比得上整个喂给高质量LA日粮的对照组小鼠（图12.2）。实验组在抗营养阶段由于SBA的存在饲料转化率降低，但这不是因为大豆日粮不容易被消化而引起。除了第一次饲喂SBA外，在接下来的循环饲喂中两组小鼠的日粮消化率没有明显的差异（图12.3）。况且，SBA的大部分在消化道内没有被消化。（图12.4）注：Control-对照，Intake-采食量；左纵坐标表示体重变化图12.2交替采食大豆蛋白及乳蛋白的试验小鼠相对于只采食量乳蛋白的对照小鼠体重的变化注：Control-对照组，Test-试验组；横坐标表示天数，纵坐标表示表现消化图12.3 在日粮交替变

18、换试验中小鼠的表现消化率的变化注：横坐标表示天数，纵坐标表示SBA（g/100mg粪）图12.4 试验小鼠在试验过程中粪中植物凝集素SBA的含量 然而，小鼠在抗营养阶段的较低的饲料转化率在随后的高质量日粮阶段得到补充，因为在这阶段，它们相对于对照组以更高的效率利用LA日粮（表12-l）。但从SBALB中选择性地将SBA除去，则在LA日粮调控阶段不会增重。显然，这种方法之所以成功，就在于大豆日粮中含有完全活性的SBA，并能使其结合到肠道表面。表12-1 对照组及试验组小鼠在试验过程中体重变化及饲料转化率处理初始体重g最终体重g饲料转化率初始体重g最终体重g饲料转化率1-7天8-15天对照组88.

19、83.5a92.21.0 a0.080.02 a92.21.0 a133.03.0 a0.430.03 a试验组86.62.1 a81.73.2b负值b81.73.2 b129.03.0 a0.490.03 a16-22天23-29天对照组133.03.0 a137.02.8 a0.060.04 a137.02.8 a168.53.7 a0.380.04 a试验组129.03.0 a120.03.9 b负值b120.03.9 b163.53.7 a0.520.04 b30-35天36-55天对照组168.53.7 a174.04.0 a0.110.08 a174.04.0 a282.57.5

20、a0.360.02 a试验组163.53.7 a153.055.0 b负值b153.055.0 b281.65.1 a0.430.02 b56-61天对照组282.56.0 a283.56.0 a0.110.08 a大豆日粮281.65.1 a263.67.2 b负值b结果表示每组5只小鼠的平均值土SD竖行不同上标表示差异显著（p0.05）。 尽管SBA的作用机理尚不清楚，但植物凝集素和肠道表皮的相互作用可能是导致其最终作用结果的原因。由于肠道，尤其是小肠的增生，以及其具有的可逆性，那么在抗营养阶段聚积在肠道组织的蛋白质，在有益阶段可能会增进机体代谢。同时，肠道恢复到被剌激以前的状态，其更新所

21、需营养减少，蛋白质及能量的大部分被机体所吸收。而且，在有益阶段，由于新的肠道上皮生成，营养吸收增加，具备了各种有利于营养吸收的有利条件，从而能达到最大的利用率。 小鼠日粮中SBA在肠道中引发的特定抗SBA SIgA和IgM反应也有利于其生长性能的进一步提高（图125）。这些粘膜抗体所以能起到保护作用，是由于它们的免疫排斥作用和阻止功能性SBA被吸收而进入血液循环，这样，有害的机体代谢和免疫反应就受到抑制。实际上，小鼠血清中抗SBA sIgA的低水平也反映了机体对SBA吸收率低。但粘膜分泌抗体反应不仅仅局限于抗SBA SIgA（图126），而且也包括对两种腆蛋白酶抑制剂的反应。另外，SBA在提高对日粮中别的大豆抗原的粘膜反应中，起着类似AB毒素的佐剂作用。这样就抑制了肠腔内这些抗原的吸收而进入血液循环，从而减少机体的有害反应。注：横坐标表示天数，纵坐标表示抗体水平（任意单位）图12.5 日粮交替试验中试验组小鼠粪中抗 SBA 和 IgM 水平注：横坐标表示天数，纵坐标表示抗体水平（任意单位）图12.6 采食大豆凝集素SBA的小鼠血清IgG水平12.5 结论 上述机体和粘膜免疫体系对日粮中抗原的反应都是非常复杂的，如再考虑上直接的（以IgE为媒介）和以细胞为媒介所延迟的过敏反应，它们将更加复杂。虽然这些反应在肠道发生（Brmdtzaeg，198