史清河
(中国农业大学动物科技学院 北京 100094)
维生素A(VA)对动物正常的生长、骨骼形成、视觉、繁殖及最适的免疫功能均是必需的。动物缺乏VA时,其淋巴细胞对有丝分裂原刺激引起的反应降低,抗体生成量减少,自然杀伤细跑活性降低,对传染病的易感性增加[1]。对动物补饲VA时,可提高其抗体生成量,增强细胞毒性T-细胞活性及异体移植排斥反应[1]。
绿色植物中不含VA,但它们含有VA的前体,即类胡萝卜素。类胡萝卜素是动物日粮中天然性VA的主要来源。类胡萝卜素在自然界中广泛分布,并在保护细胞结构和功能完整性、改善畜禽产品色泽方面起重要作用。目前确认的类胡萝卜素已有600多种。过去人们认为;类胡萝卜素在动物营养中仅起VA原的作用。近来有关β-胡萝卜素可抗人体某种癌症的报道[2]再一次引发了人们的研究兴趣。活体和体外研究结果表明,它能增强机体特异性与非特异性免疫反应,改善动物的健康[3]。
Chew[3-6]曾多次综述了VA与类胡萝卜素对动物免疫反应的增强作用,主要基于对啮齿类动物的研究结果,其中也涉及了一些有关人与奶牛方面的研究内容。本文主要论述近些年有关VA与类胡萝卜素对畜禽免疫反应及健康的影响,其中也包括一些有关啮齿类与人方面的最新研究进展。
l 维生素A与类胡萝卜素在动物体内的吸收、代谢与转运
日粮中的VA与类胡萝卜素在吸收前必须在肠道中经胆汁乳化。日粮中视黄醋首先在小肠中分解为视黄醇而后被吸收进大肠粘膜细胞。在粘膜细胞中视黄醇重新被长链脂肪酸(主要为棕搁酸)醋化,然后视黄醋与部分类胡萝卜素(末转化为VA)迸人毛细淋巴管同乳糜微粒结合,并与疏水的脂蛋白结合于一起被运送至肝脏的实质细胞与附属细胞中,以视黄醋形式贮存。陈波等[7]门总结前人的研究结果,发现VA的吸收可能是一个有载体参加的主动、耗能的过程;而β-胡萝卜素的吸收不受酶或受体的调节,也不消耗能量,是一神无受体调控的被动扩散过程。
在已知的类胡萝卜素中,仅有不到10%在哺乳动物体内具有VA原活性,其中β-胡萝卜素转化为VA的效率最高。部分β-胡萝卜素在动物小肠粘膜中经15,15'-加双氧酶与视黄醛还原酶的作用转化为视黄醇,再与长链脂肪酸发生酪化,发挥VA的功能。动物种类不同,类胡萝卜素转化为VA的效率也不同。在较低摄人范围内时,lmgβ球-胡萝卜素分别相当于奶牛、羊、猪、家禽与啮齿类动物400、400∽500、5500、1667、16671U的VA。此外,日粮粗蛋白质、类胡萝卜素、Fe艹、维生素E、含-SH物质(如谷恍甘肤)、不饱和脂肪酸、甲状腺素抑制剂(硫尿嚼陡)的含量,动物本身VA营养状况、甲状腺代谢状态等均可影响类胡萝卜素的吸收与转化[7]。有关不能转化为VA的类胡萝卜素(叶黄素、角黄素、番茄红素、玉米黄素和隐黄质)在动物体内代谢的报道很少。Schaeffer[8]指出,叶黄素在鸡体内的代谢途径有两条:一是醋化,最后生成黄体素双醋;另一为氧化,产物为3'-氧代黄体素。
不同动物体内类胡萝卜素的转运载体不同。Yang的研究表明,绵羊与山羊血浆中β-胡萝卜素主要同极低密度脂蛋白和低密度脂蛋白结合,牛体内β-胡萝小素主要与高密度脂蛋白结合。也有报道指出,人体内斗胡萝卜素主要同低密度脂蛋白结合[7]。肝中贮存的视黄酪动员时,其视黄醇与肝脏主细胞内多核糖体合成的视黄醇结合蛋白(RBP)结合,而后再与其它血浆蛋白质(如前白蛋白)结合,形成蛋自-蛋白复合物,通过血流到达靶器官。RBP结合到特异性细胞表面的识别位点时,视黄醇即被释放。RBP是体内VA的主要运输形式。缺乏RBP时VA不能迸人血液,因此肝脏通过调节RBP的合成与分泌速度来控制视黄醇的动员。视黄醇与RBP结合后将丧失其抗氧化功能。
2 维生亲A与类胡萝卜素对动物免疫反应与健康的影响
2.1 动物自身的防御系统
抗原作用于动物时,动物自身的防御系统是抵抗外界损害的关键。这些自身防御系统包括: ①特异性细胞免疫(细胞介导); ②特异性非细胞免疫(抗体介导); ③非特异性细胞免疫(吞噬细胞);④非特异性非细胞防御系统(如溶菌酶、转铁蛋白/乳铁蛋自、补体等)。其中淋巴细胞通过特定的表面受体负责识别各种抗原,而吞噬细胞(主要是多形核嗜中性白细胞.巨噬细胞)在摄人病原体后,通过呼吸作用产生活性氧自由基将其清除,然而这些活性氧自由基如被释到细跑外的环境中,就会损害免疫细胞及周围组织。为了增强自身防御应答能力,常需要多种免疫反应共同作用。
2.2 维生素A与类胡萝h素对动物免疫反应的影响
2.2.1 特异性免疫反应
2.2.1.1 细胞免疫
Daniel等[10]向妊娠青年母牛分离的血淋巴细胞的培养液中添加β-胡萝h素(10-7、10-6、lO-5mol/L)视黄醇(10-7、10-6、10-5mol/L)或视黄酸(10-8、10-7、10-6mol/L),均明显增强了由伴刀豆球蛋白A(ConA)刺激引起的增殖反应,而对由脂多糖(LPS)刺激引起白增殖反应无改善。Michal等[11]从产前4周到产后4周给荷斯坦奶牛每天补加300或600mgβ-胡萝卜素120000IU的VA,结果表明,补加β-胡萝卜素组奶牛淋巴细胞于体外对由ConA、植物凝集素(PHA)、商陆促分裂原(PWM)刺激引起的增殖反应高于未补加组及补加VA组,而补加VA与否并未影响有丝分裂原促淋巴细胞的增殖反应。DanM等[12]向围产期(分娩前4与1周、分娩时、分娩后1与4周)荷斯坦母牛分离的外周血单核细胞的培养液中添加β-胡萝卜素((10-9与10-8mol/L)醇(10-9与10-8mol/L)或视黄酸(10-10与10-9mol/L),结果表明,向分娩前1周分离的单核细胞培养液中添加10-9mol/L的β-胡萝卜素可增强由ConA刺激引起的增殖反应;而向分娩前4周分离的单核细胞培养液中添加10-8mol/L的β-胡萝卜素可抑制由ConA刺激引起的增殖反应;向分娩时分离的单核细胞培养液中添加视黄酸可抑制由ConA刺激引起的增殖反应;视黄醇无此作用。Rajaraman等[13]给初生犊牛饲喂添加椰子油的脱脂初乳及常乳,其血液单核白细胞干扰素-γ分泌量与DNA合成量并未较采食普通的初乳与常乳牛降低。Tjoelker等[13]向干乳期前后分离的奶牛血淋巴细胞的培养液中添加视黄醇、视黄酸或β-胡萝卜素,结果表明,添加10-5mol/L的β-胡萝卜素可抑制由ConA刺激引起的增殖反应;添加视黄醇、视黄酸或β-胡萝卜素可抑制由LPS或无分裂原刺激引起的增殖反应。他们还发现,向来食添加棕榈酸视黄醋(213000IU/d)日粮的泌乳奶牛分离的外周血单核白细胞的培养液中添加视黄酸(10-8mol/L)或视黄醇(10-6mol/L)抑制了由ConA刺激引起的DNA合成;而向来食添加棕榈酸视黄醋(213000IU/d)+β-胡萝卜素(400mg/d)日粮的泌乳奶牛分离的外周血单核白细胞的培养液中添加视黄酸(10-7mol/L)或视黄醇(10-7mol/L),却增强了由ConA刺激引起的DNA合成[14]。这主要是由于采食添加β-胡萝卜素组奶牛血浆β-胡萝卜素浓度的升高阻止了视黄酸对淋巴细胞转化的抑制作用[14]。Tjoelker等[15]于干乳期前后给奶牛补加VA(213000IU/d)或VA(53000)+β-胡萝卜素(400mg/d),均未影响由ConA或LPS刺激引起血淋巴细胞的转化反应。这可能是由于奶牛从饲草中摄人的β-胡萝卜素已足以满足其淋巴细胞的需要[16]。Nonnecke等[17]于体外向非妊娠母牛分离的单核白细胞培养液中添加不同浓度的9,13-二-顺-视黄酸,未明显影响其中淋巴细胞白DNA合成量或干扰素-γ形成量。Franklin等[18]连续7日给非妊娠母牛肌肉注射100、200或400d的13-顺-视黄酸,虽提高了血浆与单核白细胞中13-顺-视黄酸的浓度,但却未影响其外周血单核白细胞于体外的DNA合成量;而直接向牛单核白细胞培养液中添加10-8mol/L的13-顺-视黄酸,可抑制其DNA的合成。Nonnecke等[19]于体外向牛单核白细胞培养液中添加10-8mol/L的13-顺-视黄酸,可特异性地抑制由PWM刺激引起的CD4+T细胞的转化、白介素-2受体与MHCⅡ型抗原的表达。
对成熟[20]和新生[21]猪于肌肉内注射20或40mgβ-胡萝卜素,与仅注射载体的猪相比,提高了血浆β-胡萝卜素和视黄醇浓度,并促进了PHA、ConA、PWM 刺激引起的淋巴细胞增殖。而Blair等[22]对体重为lOkg的仔猪日粮分别添加NRC(1988)推荐量的l、10或l00倍的VA或β-胡萝卜素,均未明显影响其血淋巴细胞在ConA、PHA、PWM刺激条件下的增殖反应。上述差异可能与补加VA或β-胡萝卜素方法的不同有关。
Boss等[23]还发现,给兔补加高水平的VA可使其产生皮肤自体移植排斥反应。
锡林[24]给1日龄肉仔鸡日粮分别补加0、3000、15000或50000IU/kg的VA各处理外周血淋巴细胞对PHA刺激引起的转化反应存在极显著差异(P<0.01)。其中以添加50000IU/kgVA组最强,未添加VA组最低。Cheng和Pang[25]向鸭外周血淋巴细胞培养液中添加高剂量的β-胡萝卜素(0.1μmol/L),可明显增强其转化反应(P<0.05),减弱由高剂量黄曲霉毒素Bl所致的淋巴细胞转化受抑的程度;Friedman等[26]报道,采食VA过量日粮鸡的T淋巴细胞在病原性大肠杆菌攻击后的6日内引起的增殖反应明显强于采食VA缺乏日粮鸡的相应指标(P<O.0l),随后两者差异逐渐减少。Sklan等[27]给21~39日龄幼鸡日粮分别补加0、0.8325、1.50、3.33、6.66与13.2μg/g的VA,结果随日粮补加VA量增至6.66μg/g,鸡的T细胞对结核杆菌性丙酮沉淀物抗原或β-酪蛋自刺激引起的转化反应增强。Haq等[28]对母鸡日粮分别添加O.04%的β-胡萝卜素、0.04%的黄体色素、0.03%的α-生育酚醋酸醋或0.04%的β-胡萝卜素+0.03%的件生育酚醋酸醋,均明显增强了其后代鸡的脾淋巴细胞在ConA刺激下的转