蛋白质、氨基酸营养与动物机体免疫机能

    许多研究都已证实营养对机体免疫机能有着重要的影响,营养学与免疫学的交叉学科营养免疫学随着研究的不断深入而不断充实。因营养不良而导致免疫功能和机能障碍的营养性获得免疫缺乏综合症(Nutritionally acquired immunedeficiency syndromes:NAIDS)已引起人们的普遍重视,对于人和动物必需的重要的营养素蛋白质和氨基酸与动物机体免疫机能的关系逐渐成为研究的重点。

1 蛋白质与动物机体免疫反应

1.1 蛋白质缺乏影响动物的免疫反应

    一些试验证实,日粮蛋白质缺乏影响动物的免疫反应。Price(1978)研究指出,蛋白质缺乏抑制小鼠对SRBC的抗体反应。Glick等(1981,1983)研究发现,小鸡饲喂极度缺乏CP的日粮时,降低机体对SRBC抗体反应和抑制T细胞型免疫力。Woodward等(1992a)研究指出蛋白质和能量营养不良时会导致小鼠胸腺上皮褪化,皮质上皮褪化主要影响在细胞大小上,髓质上皮褪化主要影响在细胞数量上,后一种褪化意味着组织难以恢复。由于胸腺髓质上皮对成熟的免疫功能极其重要,这可以解释早期蛋白质一能量营养不良对胸腺依赖性免疫反应的抑制作用。Woodward等(1992b)研究指出,小鼠后天的细胞免疫力较全身性体液免疫反应更易受蛋白质一能量营养不良的消极影响。Chandra等(1992)综述了蛋白质一能量营养不良对免疫机能的影响,包括淋巴组织特别是胸腺萎缩、迟发型过敏反应下降、T细胞特别是Th细胞减少、胸腺素活力降低、分泌型IgA抗体反应受损、抗体亲和力降低、补体成分浓度和活力降低以及巨噬细胞功能受损等。事实上,一些研究蛋白质缺乏对机体免疫反应的影响中并末考虑氨基酸的平衡性,并有试验研究发现降低蛋白质水平未能影响断奶仔猪的免疫反应(Grenshaw等,1986)。

1.2 蛋白质缺乏影响动物机体对疾病的抵抗力

    Bovd和Edwards(1962)研究指出,缺乏蛋白质增加鸡对大肠杆菌感染的易感性。Chan等(1996)研究发现,蛋白质一能量营养不良的小鼠较容易感染上结核杆菌。zhang等(1997)指出蛋白质营养不良降低对感染的抵抗力,并发现蛋白质营养不良改变了T细胞免疫反应和细胞因子的产生。

1.3 不同蛋白源对机体免疫反应的影响

    动物在摄食时实际上也是肠道在接受高浓度抗原的刺激,这就会导致机体产生相应的防御反应,包括有局部的免疫系统激活和相应的系统免疫反应。因而不同蛋白源对机体免疫反应的影响包括两个方面,即蛋白源引起全身性免疫反应的变化及引起局部免疫反应,如蛋白质抗原性引起肠粘膜局部过敏反应。EsParza等(1996)用以酪蛋白和豌豆作为蛋白源日粮饲喂刚断奶的小鼠和成年鼠,与饲喂酪蛋白相比,饲喂豌豆日粮的鼠生长受阻,其中刚断奶的小鼠更明显,这可能与某种免疫机理有关。刚断奶的小鼠摄食豆类后血清中总免疫球蛋白水平和IgG水平显著增加,小鼠和成年鼠饲喂豆类后,脾脏总T细胞和Th细胞百分比显著增加。饲喂豆类对幼龄鼠生长影响大于成年鼠,可能与其免疫系统的未完全成熟有关。Wong等(1995)试验指出,对于小鼠,牛奶乳清蛋白具有较大豆蛋白分离物及绵羊初乳乳清蛋白较强的免疫力增进作用。

    Parker等(1990)比较了酪蛋白、乳清蛋白和大豆蛋白对小鼠注射绵羊红细胞抗原的免疫反应的影响,结果显示不同蛋白质对免疫反应的影响可能与小鼠的营养需求无关,其中乳清蛋白具有最高的免疫反应增强效果。

    蛋白质抗原性可导致肠道局部免疫系统激活,引起食物过敏和肠组织损伤。大豆蛋白的这一作用在前面已进行了讨论。事实上,牛奶蛋白过敏亦经常发现在新生儿中,不成熟的肠粘膜屏障可能是食物过敏重要原因。Schreiber等(1989)指出,新生儿由于肠粘膜屏障不成熟,一些抗原(如微生物抗原、微生物毒素抗原及日粮蛋白质抗原)如允许渗透过肠粘膜,极可能引起炎症和过敏反应,出现胃肠道或全身病态,而肠粘膜的局部免疫反应旨在防止抗原穿过肠腔表面,亦即对该抗原产生全身耐受性。K1einman(1991)指出,新生儿对日粮抗原的反应受日粮抗原与母体免疫力互作的影响。由于日粮抗原影响的重要性,Kleinman(1992)提出了根据日粮抗原的免疫反应开发低过敏日粮配方的思路。

    日粮蛋白质抗原的作用机理尚不十分明确,它可能同时影响系统免疫反应和局部免疫反应。进入肠道的日粮蛋白抗原通常有极小一部分(<0.002%)被完整吸收(Swarbrick等,1979),而刺激产生血清抗体免疫反应(Lippard等,1936),但当这种系统抗体反应随后被抑制时(Thomas和Parrott,1984),局部的粘膜抗体反应则继续存在,这与降低随后的抗原吸收的特异性能力的发育有关,即与免疫排斥的形成有关(Swarbick等,1979),血清抗体的下降与口腔耐受性的成熟有关。一些研究者指出,在小鼠给饲喂接触性致敏物(Asherson等,1977)、红细胞(Kagnoff,1978)和可溶性蛋白质(Stokes等,1983)后,机体产生迟发型过敏反应,其随后被抑制。Stokes等(1987)研究指出,在大肠杆菌的大量繁殖和断奶腹泻形成之前,肠道免疫系统就对日粮抗原产生了短暂的过敏反应,这种反应导致了肠细胞周转加快和绒毛萎缩,而这种反应为细胞介导的免疫反应。它增加了对疾病的易感性。因此根据以上研究可以看出,日粮蛋白质抗原所引起的过敏反应可能为细胞介导的迟发型过敏反应。Host等(1995)指出,牛奶蛋白过敏反应主要由一类免疫反应(IgE一介导)引起,但也有证实可能与第三类(免疫复合物)与第四类(细胞介导)有关,与早期断奶相关的肠道组织学变化包括隐窝增生、绒毛萎缩以及吸收不良等是对断奶日粮中抗原的短暂免疫反应的结果,这已被Miller等(1984a、b)所证实。日粮抗原和微生物抗原在对肠道免疫系统的反应方面,两者相互影响。综上所述,食物过敏及日粮抗原过敏反应卞要可能的机制是I型过敏反应与IV过敏反应,这为我们提供了解决问题的依据。

2 氨基酸与动物免疫反应

    目前有关氨基酸对免疫反应的影响报道较少,由于赖氨酸、蛋氨酸和苏氨酸是猪和家禽大多数日粮中的限制件氨基酸,因而研究它们对机体免疫反应的影响具有重要意义。

2.1 赖氨酸与动物免疫反应

    赖氨酸缺乏是否影响动物机体免疫反应和对疾病对抗力尚没有明确结论。有试验研究证实赖氨酸缺乏的小鼠具有与赖氨酸水平适当的小鼠相同的清除被注入腹膜腔中的Salmonella typhimurium的能力,另外接种了S.typhimurium菌苗的赖氨酸缺乏小鼠和正常小鼠对随后的活菌感染具有相同易感性(Petro和Bhattacharjee,1981),赖氨酸缺乏的大鼠与正常大鼠产生相同水平的抗体(Kennev等,1970)。Cook等(1991)研究发现,即使日粮赖氨酸水平低到需要量的30%时,也未能抑制机体对SRBC及多杀巴氏杆菌的抗体反应。Komegay等(1993)试验发现,断奶仔猪日粮中添加晶体赖氨酸可以提高体液免疫反应。

2.2 蛋氨酸与动物免疫反应

    与赖氨酸不同,蛋氨酸似乎对动物免疫反应影响较大。Tsiagbe等(1987a、b)试验发现小鸡饲喂蛋氨酸缺乏日粮降低了鸡对SRBC的抗体反应及对PHA的迟发型过敏反应,火鸡亦如此。并进一步指出,鸡为获得最大免疫反应所需要的蛋氨酸水平高于为取得最大生长所需要的蛋氨酸水平。无论是胆碱还是胱氨酸均不能节省免疫所需要的蛋氨酸量。Hall等(1986)使用小鼠所进行的试验解释了这一现象的机理,这是由于淋巴细胞不能利用高半胱氨酸和gR碱等前体物合成蛋氨酸,而这一机制存在于骨骼肌细胞中。因而在淋巴细胞中,蛋氨酸被转甲基后不能重新合成蛋氨酸,这就导致了免疫系统对蛋氨酸的需要较其它组织高,并且这种需要不能被胱氨酸和胆碱所节省。

    Williams等(1979)研究指出,母鼠在妊娠或泌乳时期蛋氨酸与胆碱处于临界缺乏水平时会影响小鼠免疫系统的发育。蛋氨酸对免疫机能的影响似乎有一个最佳水平,过高甚至有害。Tsiagbe等(1987a)试验显示,在含有0.35%蛋氨酸的基础日粮中,添加蛋氨酸0.85%甚至更高时,显著降低SRBC抗体滴度及皮厚反应。Van Heugten等(1994)试验发现,在含有0.33%蛋氨酸的断奶仔猪基础日粮中,添加蛋氨酸对体液免疫反应无影响,而淋巴细胞blastogenesis assay则显示添加蛋氨酸导致淋巴细胞blastogenesis下降。Dabbert等(1996)亦指出,蛋氨酸对免疫机能的影响有最佳水平,过高则无明显影响。

2.3 苏氨酸与动物机体免疫反应

    由于苏氨酸在禽类免疫球蛋白分子中数量上占主导地位(Tcncnhouse和Deutsch,1966),因而Bhargava等(1971)推测它可能在雏鸡的免疫反应中起重要作用,在苏氨酸缺乏小鸡日粮中,提高苏氨酸水平直至0.7%,小鸡对新城疫病毒抗体滴度直线增加,这一水平时,小鸡亦获得最大生长,似乎表明最大免疫反应所需要的苏氨酸水平与最大生长一致。在哺乳动物中也有试验发现动物缺乏苏氨酸表现出对肿瘤和疟原虫感染的易感性增加(Jose和Good,1973;Keshavarz-Valian等,1985)。

2.4 其它氨基酸与动物机体免疫反应

    有试验证实,缬氨酸缺乏抑制小鸡对新城疫病毒的抗体反应(Bhargava等1970,1971),颊氨酸和亮氨酸及异亮氨酸同时缺乏增加小鼠对沙门氏菌的易感性 (Petro和Bhathchargee,1981)。动物日粮通常不易缺乏缬氨酸,但常规七米日粮中通常含有高的Leu,由于Leu-Val拮抗作用的存在,所以高亮氨酸对免疫反应的影响可以通过添加异亮氨酸和缬氨酸加以克服(Aschkensay,1979)。Bounous等(1978)研究发现,小鼠饲喂轻度缺乏Phe-Tyr的日粮时,显著增强体液免疫反应。

3 营养影响动物免疫反应的机理

    关于营养对动物免疫反应的影响机制不能一概而论。如前所述,各种营养素的作用机理不尽相同。Munoz等(1995)指出细胞因子在营养与感染的合并作用中起关键作用,蛋白质、能量营养不良,缺乏脂肪酸、维生素及微量元

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