2013养猪技术资料-猪营养与免疫研究进展

猪营养与免疫研究进展李德发中国农业大学动物科技学院，北京100094报告内容营养免疫学的定义营养免疫学的研究历史国内外研究热点内容国内研究现状存在问题及发展趋势1营养免疫学的定义…营养免疫学是研究动物营养状况与免疫机能相互关系的学科，是营养学和免疫学相交叉的边缘学科。1营养免疫学的定义它包括两个方面：从营养学的角度研究免疫机能及其调控机理。（营养→免疫）即研究动物的营养状况影响机体的免疫功能和抗病力。从免疫学角度研究营养原理和营养需求模式。（免疫→营养）即研究动物的营养需要随动物临床或亚临床疾病而改变。2营养免疫学的研究历史…营养免疫学的发展经历了6个阶段：早期发展时期最早可追溯到古中国、古埃及和古印度。1810年，Menkel首先描述营养不良导致胸腺萎缩。这一发现标志着营养免疫学这门科学的诞生。维生素时期认识到维生素A和维生素C具有抗传染病作用。2营养免疫学的研究历史…二战时期战争期间，营养免疫学基础研究很少；战争过后，发现犹太难民营15%以上死亡的人是因饥饿出现结核病或斑疹伤寒症引起的.抗生素时期抗生素及其它医药的大量使用，维生素的作用被忽视。2营养免疫学的研究历史新时期本世纪60—70年代，对营养免疫学的兴趣明显增强。大部分工作集中在能量蛋白营养不良和铁缺乏或过量对免疫系统及机体防御机能的影响。营养免疫学快速发展时期迅猛发展。营养免疫学杂志于1991年的美国公开发行，标志着营养免疫学成为一门真正科学。3国内外研究热点内容从两大部分阐述：（一）营养素对猪免疫机能的影响（营养→免疫）（二）免疫状况对猪营养代谢和营养需要量的影响（免疫→营养）3.1营养素对猪免疫机能的影响…蛋白质和氨基酸ω-3多不饱和脂肪酸(PUFA)维生素微量元素3.1.1蛋白质和氨基酸…在临床和试验方面，有关蛋白质营养与免疫的研究很广泛，得到较为一致的结论。蛋白质缺乏：降低机体抗感染能力和淋巴器官发育；降低细胞免疫功能；降低体液免疫功能；降低巨噬细胞的数量与活性。3.1.1蛋白质和氨基酸氨基酸与免疫功能关系的研究主要集中在赖氨酸、含硫氨基酸、苏氨酸和支链氨基酸等几种必需氨基酸和谷氨酰胺。赖氨酸多数研究证明，赖氨酸缺乏并不降低动物机体的免疫反应。但也有部分试验发现赖氨酸影响机体免疫力。Kornegay等（1993)发现，仔猪抗体对卵清蛋白的初级反应不受日粮赖氨酸水平的影响，但是添加赖氨酸后，机体对卵清蛋白的次级反应加强。含硫氨基酸含硫氨基酸在很大程度上影响动物的免疫功能及其对感染的抵抗力。雏鸡缺乏蛋氨酸则对PHA迟发型超敏反应和绵羊红细胞抗体反应降低，吞噬作用减弱（Tisagbe等，1987a,b)。淋巴细胞为蛋氨酸营养缺陷型细胞，不能利用同型半胱氨酸和胆碱合成蛋氨酸以补充蛋氨酸的不足。在免疫反应方面，半胱氨酸可达到蛋氨酸的70~80%的效果。半胱氨酸及其衍生物还能调节淋巴细胞和巨噬细胞的功能，此外，它还作为GSH的组分，在解毒及保护细胞免受自由基危害方面起着关键性作用。苏氨酸苏氨酸是动物免疫球蛋白分子中的一种主要氨基酸，缺乏苏氨酸会抑制免疫球蛋白和T、B细胞及其抗体的产生。采食高粱的初产母猪补饲苏氨酸，可防止血浆IgG含量减少，母猪自身合成的抗牛血清蛋白的抗体也高于对照组（Cuaron等，1988)。肖长艇（1997）认为提高日粮中苏氨酸水平可提高血清IgG水平，但未影响细胞免疫和体液免疫功能（表1）。苏氨酸含量（％）0.450.540.640.74IgG浓度730.87a730.35ab730.90ab777.13bANAE阳性率（％）52494949猪瘟弱毒疫苗抗体0.9490.9430.9960.956BSA抗体＃0.6070.6150.6910.778肖长艇（1997）所有值均于BSA和猪瘟弱毒疫苗免疫后第21天测定。＊＃ELISA法，1：50稀释度，405nm的光吸收值表1日粮苏氨酸水平对生长猪免疫功能的影响亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸Gatnau(1995)在仔猪日粮中添加过量L-Leu及其代谢产物α-酮异已酸和β-甲羟基丁酸，对仔猪的生产性能和免疫反应不产生有害影响，但采食过高日粮Leu（3.12％)的仔猪生产性能和体液免疫反应下降。日粮中高水平的Leu低水平的Ile和Val对免疫功能功能具有抑制作用，添加Ile和Val能消除免疫抑制。因此，Leu的免疫抑制作用可能是由于高水平的Leu与Ile和Val相拮抗，造成Ile和Val缺乏所致。但郑春田（2000)的结论相反（表2)20%CP（Ile0.64%）16%CP（Ile0.41%）16％CP+0.23%Ile（Ile0.64%）P值卵清蛋白抗体滴度OD值1.07a0.94a0.59b0.003左、右腿皮褶增厚*差值1.501.591.270.67郑春田（2000），＊用PHA刺激结论：在低蛋白日粮中补充异亮氨酸抑制仔猪的体液免疫反应。表2低蛋白日粮补充异亮氨酸对仔猪免疫功能的影响谷氨酰胺…谷氨酰胺是肠上皮淋巴细胞的重要能量来源，且上皮淋巴细胞的增殖也需要谷氨酰胺。谷氨酰胺也是维持肠相关淋巴组织、分泌型IgA的产生和阻止细菌从肠的易位所必需的。此外，谷氨酰胺是精氨酸合成的前体，而精氨酸是一氧化氮合成的前体，一氧化氮是巨噬细胞活性和宿主防御的一个关键性的因素，因此谷氨酰胺与机体免疫具有密切的关系。…谷氨酰胺谷氨酰胺对于仔猪肠黏膜保护机制研究当前极为热门。张军民（2000)研究表明：谷氨酰胺对早期断奶仔猪是一种条件性必需氨基酸，日粮添加谷氨酰胺可促进早期断奶仔猪的生长发育、维持仔猪肠道正常的结构和功能，可提高仔猪机体的抗损伤能力，对肠道具有保护作用(表3)。项目1%谷氨酸组1%谷氨酰胺组2%谷氨酰胺组十二指肠绒毛高度137.89A238.54C190.61B粘膜厚度431.40541.09460.03空肠前段绒毛高度228.34266.07225.32粘膜厚度412.97392.95437.05空肠中段绒毛高度160.78A202.44B169.30AB粘膜厚度414.59419.57415.26空肠后段绒毛高度224.22212.30226.71粘膜厚度421.39428.10439.68张军民（2000）。1％谷氨酸组：含生大豆的基础日粮+1%谷氨酸1%和2%谷氨酰胺组分别为：含生大豆的基础日粮+1%、2%谷氨酰胺。表3日粮中添加谷氨酰胺对饲喂生大豆仔猪肠道粘膜形态的影响（单位：μm）氨基酸影响免疫功能的机制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;氨基酸通过影响其它必需营养素的代谢间接影响免疫功能。3.1.2ω-3PUFA…有关ω-3PUFA对动物免疫功能的影响及其机理的研究，在国外已有深入的研究，但多集中于人和大鼠、小鼠等实验动物，在家禽家畜等方面的研究则极少，尤其是在猪方面的研究，仅有几篇文献报道，且研究很不系统。3.1.2ω-3PUFA…大多数的研究表明，日粮中添加ω-3PUFA降低了动物的淋巴细胞转化率、自然杀伤细胞的活性和炎性细胞因子（IL-1、IL-6、TNF）的产生，这可在一定程度上解释ω-3PUFA对心血管疾病、自动免疫疾病或炎症的缓解作用。这些疾病的特点是免疫反应失控，从而产生过多的炎性细胞因子，对机体造成损伤。3.1.2ω-3PUFA…ω-3和ω-6PUFA的平衡具有重要意义。3.1.2ω-3PUFA…目前，有关对ω-3PUFA影响免疫的机理为：影响了细胞膜的脂肪酸组成，从而影响了细胞的流动性；改变了类二十烷酸的种类和数量；改变了细胞的信号转导系统；改变机体的脂质过氧化水平；影响免疫细胞的关键基因的表达。如细胞因子，粘附分子等的表达。3.1.2ω-3PUFA目前，有关对ω-3PUFA的免疫机理的研究热点集中于：ω-3PUFA对与免疫功能密切相关的基因表达的影响。如细胞因子，粘附分子等的基因表达。3.1.3维生素…研究最深的领域，在医学上，已深入到细胞、分子水平；所有维生素都直接或间接地参与免疫过程；在家禽家畜方面的研究较少。3.1.3维生素…研究较深入的维生素：维生素A和β-胡萝卜素维生素E维生素D维生素C维生素A和β-胡萝卜素…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导致免疫功能紊乱。姜建阳（1999)研究表明，高剂量维生素可提高仔猪细胞免疫功能,但对体液免疫功能无显著影响（表4）1NRC10NRC50NRC100NRCP值PHA150刺激指数SI138.19111.32174.91199.600.04PHA200刺激指数SI176.50152.00203.80277.400.04BSA抗体0.520.760.990.840.75姜建阳（1999）PHA150和PHA200指PHA含量分别为150和200μg/mlBSA抗体滴度：ELISA法1:100稀释度405nm的OD值表4VA水平对仔猪PHA刺激的外周血淋巴细胞转化率和BSA抗体水平的影响维生素A和β-胡萝卜素β-胡萝卜素除作为维生素A的前体物外，还具有自身独特的功能：抗氧化功能；促进辅助性T淋巴细胞增殖、NK细胞上IL-2受体的增加、诱导细胞毒性T细胞的活力。维生素E…VE是一种生物抗氧化剂，可增强动物机体的免疫功能，具有免疫佐剂的作用。VE在影响免疫功能方面与硒具有协同作用。饲料中添加VE可有效提高猪抗体生成量。向猪日粮中添加100IUVE提高了猪对大肠杆菌的血清学反应。维生素EVE影响免疫的机制：抗氧化功能；影响花生四烯酸代谢产物的合成；抑制前列腺素和皮质酮的生物合成。维生素C…具有抗应激和抗感染作用，与机体免疫功能密切相关。赵君梅（2001）表明日粮中添加VC能提高血浆球蛋白含量和球/清蛋白比，改善仔猪免疫功能。VC添加水平（mg/kg）0300P值球蛋白1.001.820.04球/清蛋白0.320.580.06卵清蛋白抗体滴度OD值1.171.230.57左、右腿皮褶增厚*差值(cm)0.23310.27320.44赵君梅（2001）*用PHA刺激表5日粮VC添加水平对30日龄断奶仔猪免疫指标的影响维生素CVC通过四个途径影响免疫功能：影响免疫细胞的吞噬作用；降低血清皮质醇，改善应激状态；抗氧化功能；增加干扰素的合成.维生素DVD以活性形式1,25(OH)2D3参与调节免疫功能：调节造血细胞、淋巴细胞生成细胞、骨细胞的增殖和分化，修饰T、B淋巴细胞活性；通过调节IL-1、IL-2、IL-3、α-TNF以及免疫球蛋白修饰免疫反应；调节单核细胞、多形核巨噬细胞以及淋巴细胞由胸腺和脾脏向血液转移；调节体外单核白细胞的增殖和分化3.1.4微量元素研究比较深入的是锌、硒，其次是铜、铁、锰等。这五种元素的共同特点是起着生物抗氧化的作用。锌硒铜铁铬锌…大量研究表明，锌对免疫系统的发育、稳定、调节有重要作用。缺锌导致免疫器官萎缩、免疫细胞减少和抗体水平下降。研究发现，用含锌1mg/kg和100mg/kg的两种日粮喂猪，其胸腺重量相差15倍。Miller等（1968)观察了锌缺乏仔猪的免疫状况，胸腺重量显著下降，白细胞数量增加，但淋巴细胞在白细胞中的比例下降，带状中性细胞（一种未成熟的白细胞）的百分比升高。…锌锌与免疫有关的功能：是维持胸腺素活性的必需因子；与巨噬细胞膜ATP酶、吞噬细胞中NADPH氧化酶等的活性有关；细胞内的锌浓度对巨噬细胞的活力和噬中性白细胞的杀菌能力起决定性作用；是超氧化物歧化酶的辅助因子，具有抗氧化功能。促进外周血单核细胞产生肿瘤坏死因子。硒…硒与动物的免疫状况密切相关，被称为免疫促进剂。硒对免疫功能的影响与VC有协同作用。硒能刺激免疫球蛋白及抗体的生成，提高机体体液免疫、细胞免疫和非特异免疫功能。…硒硒对免疫的影响主要在四个方面：缺硒降低嗜中性白细胞和巨噬细胞谷胱甘肽过氧化物酶活性，降低细胞的抗氧化能力，从而降低免疫细胞活力；硒通过影响谷胱甘肽过氧化物酶进一步调控5-脂氧合酶活性