畜禽免疫應激模型的研究進展

蘇 嶄，田 河

（沈陽農(nóng)業(yè)大學畜牧獸醫(yī)學院，沈陽 110161）

在畜牧業(yè)規(guī)?；a(chǎn)中，生產(chǎn)者為提高畜禽生產(chǎn)效益，所采用的高強度飼養(yǎng)生產(chǎn)工藝體系和技術(shù)措施往往違背了畜禽的生理需要。因此，在高密度集約化飼養(yǎng)條件下，畜禽不可避免的要承受夏季高溫應激和免疫應激。當畜禽受到應激刺激時，這些應激因素增加了機體對疾病的易感性，導致畜禽生長遲緩、生產(chǎn)性能下降、免疫功能減弱等，給畜牧業(yè)生產(chǎn)造成嚴重的影響和巨大的經(jīng)濟損失。免疫應激能通過對靶組織的直接作用或通過改變動物體內(nèi)某些激素的水平，來調(diào)節(jié)動物體內(nèi)各種養(yǎng)分的代謝，影響畜禽的生產(chǎn)性能及生產(chǎn)成績。

1 免疫與應激

1.1 免疫

免疫（Immune）一詞來源于拉丁文Immunis，即免除奴役。很早以前人們就觀察到了機體發(fā)生免疫的現(xiàn)象，如傳染病患者痊愈后，對該病可產(chǎn)生不同程度的不感受性。人們將這種不感受性稱為“免疫”，指機體對病原微生物抗感染的能力。

隨著免疫學的不斷發(fā)展，人們對免疫的理解不僅僅限于機體對病原微生物抗感染的能力，而是形成了較完善的現(xiàn)代免疫學概念。即免疫是機體的一種特異性生理反應，可通過識別和排除抗原性異物，維持體內(nèi)外環(huán)境的穩(wěn)定，也可能對機體產(chǎn)生不同程度的影響。動物機體的免疫功能是在淋巴細胞、單核細胞等相關(guān)細胞及產(chǎn)物的相互作用下完成的，這些具有免疫功能的細胞及組織構(gòu)成了機體的免疫系統(tǒng)。正常情況下，免疫功能使機體內(nèi)環(huán)境得以維持穩(wěn)定，對機體具有保護作用，異常情況下，免疫功能可能導致某些病理過程的發(fā)生和發(fā)展。

1.2 應激

應激是指機體受到外界或內(nèi)部的各種異常刺激所引起的非特異性反應的總和，包括一系列神經(jīng)、內(nèi)分泌反應以及由此引起的各種機能和代謝的變化。這些危及動物體質(zhì)，迫使機體做出調(diào)節(jié)反應的因子稱為應激因子或應激源。機體調(diào)動全身組織器官以應對、適應應激因子的刺激所表現(xiàn)出的一系列反應稱全身適應綜合征（GAS）。

2 免疫應激

2.1 免疫應激

免疫應激是指在衛(wèi)生環(huán)境較差的情況下，畜禽機體頻繁受到外界微生物的攻擊，使免疫系統(tǒng)不斷被激活，產(chǎn)生免疫應答反應以抵抗微生物入侵，同時引起機體一系列行為和代謝上的改變。行為上的改變包括食欲不振、精神萎靡和嗜睡等，代謝上的改變包括用于維持生長的需要轉(zhuǎn)化為用于維持免疫應激反應的需要，以至于造成畜禽生長發(fā)育受阻，即動物處于“免疫應激狀態(tài)”。在營養(yǎng)免疫學中，將免疫應激認為是動物達到最佳生產(chǎn)成績和飼料利用率的主要障礙之一[1]。

2.2 免疫應激對動物免疫系統(tǒng)的作用機理

應激引起機體的代謝變化主要是由細胞因子（CK）介導。機體的免疫系統(tǒng)對養(yǎng)分具有優(yōu)先使用的能力，當動物發(fā)生免疫應激時，免疫系統(tǒng)活化，釋放出CK，CK調(diào)節(jié)體內(nèi)代謝過程，從而影響動物的生長性能、營養(yǎng)需要量及營養(yǎng)需求模式[2]。有研究證明，給豬注射大腸桿菌脂多糖提高了IL-1、IL-6和TNF-a的分泌，2 h內(nèi)血漿TNF-a濃度上升了10倍。另有研究證明，給雞接種胸膜炎放線桿菌后觀察到血清IL-1濃度顯著高于非應激組，說明應激會對機體造成不同程度的損傷。

關(guān)于免疫應激對動物免疫系統(tǒng)的作用機制，普遍認為是由糖皮質(zhì)激素（GC）介導的。當動物處于免疫應激狀態(tài)時，機體主要通過下丘腦-垂體-腎上腺軸（HPA）參與調(diào)節(jié)應激反應，HPA系統(tǒng)處于應激反應的中心，促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素（CRF）分泌加強，引起垂體前葉促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）的合成和分泌增強[3]。ACTH的主要作用是促進腎上腺皮質(zhì)合成糖皮質(zhì)激素，糖皮質(zhì)激素與T淋巴細胞表面腎上腺糖皮質(zhì)激素受體配基結(jié)合，介導并激活淋巴細胞核內(nèi)一種鈣鎂離子依賴性核酸內(nèi)切酶，該酶可迅速而廣泛地降解DNA，引起T淋巴細胞大量減少，而使細胞免疫功能受到抑制[4]。GC是HPA軸的最終產(chǎn)物，由腎上腺皮質(zhì)束狀帶分泌的皮質(zhì)酮和皮質(zhì)醇產(chǎn)生糖原異生、抗炎癥及免疫保護等廣泛作用，當雛雞處于免疫應激狀態(tài)時，皮質(zhì)酮含量增高，而血漿皮質(zhì)酮水平越高，免疫抑制越明顯[5-6]。

相關(guān)研究認為，腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素也可導致免疫抑制，當對切除腎上腺的動物給予促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素（CRF）的刺激，可導致與糖皮質(zhì)激素介導一致的免疫抑制效應，故CRF對應激免疫抑制具有重要作用[7]。在免疫應激過程中，機體神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)功能活動的改變，可能是導致免疫系統(tǒng)功能變化的重要因素之一。腎上腺皮質(zhì)激素介導應激有一個濃度范圍，在應激條件下，通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)的作用，由外周T淋巴細胞產(chǎn)生一種大分子蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)對某些免疫功能具有抑制作用，稱為應激免疫抑制蛋白質(zhì)，這為免疫應激造成免疫抑制的研究開辟了新領(lǐng)域[8]。

機體參與調(diào)節(jié)應激反應的途徑除HPA軸外，還需要下丘腦-垂體-甲狀腺系統(tǒng)參與。在免疫應激狀態(tài)下，可能由于機體內(nèi)腎上腺皮質(zhì)激素和甲狀腺素升高，使血液中T淋巴細胞對HPA的反應性降低，使細胞免疫和體液免疫在初期受到抑制，而后期逐漸恢復正常。免疫應激后血液中ACTH前期上升，表明血液中ACTH、皮質(zhì)酮對細胞免疫具有明顯的抑制作用。

3 脂多糖與免疫應激

3.1 脂多糖免疫應激模型的建立

在營養(yǎng)免疫學研究中，可采取不同的衛(wèi)生管理措施，對對照組的豬舍進行嚴格消毒，而免疫應激組的豬舍則不消毒，借助圈舍中存在的病原或非病原微生物，使動物發(fā)生免疫應激[9]；采取不同的飼養(yǎng)管理制度，如對對照組仔豬采取“早期隔離斷奶”和“全進全出”的飼養(yǎng)，減少仔豬與病原體接觸的機會，免疫應激組仔豬則采取傳統(tǒng)的飼養(yǎng)方式，與病原微生物密切接觸[10-11]；用免疫原（如活病原體-大腸桿菌）人工誘發(fā)應激[12-14]?，F(xiàn)代營養(yǎng)學中最經(jīng)典、使用最普遍的免疫應激模型是給畜禽注射細菌脂多糖（LPS），引起畜禽的免疫應激癥狀。

3.2 脂多糖對動物免疫系統(tǒng)的作用機理

細菌脂多糖（LPS）是革蘭氏陰性菌膜結(jié)構(gòu)物質(zhì)，存在于所有革蘭氏陰性菌細胞壁外膜中的致病成分，又稱菌體內(nèi)毒素，是目前較有效的免疫刺激原。

LPS在細菌正常生活狀態(tài)時不釋放，但在細菌菌體死亡破裂、人工方法裂解后釋放或細胞活躍生長繁殖時釋放出來。其本身無毒性作用，但其作為非特異性免疫原，當進入微循環(huán)后與宿主效應細胞（主要為單核細胞、巨噬細胞和中性粒細胞）相互作用，通過一系列細胞內(nèi)信號傳導系統(tǒng)，刺激體內(nèi)多種細胞合成和釋放內(nèi)源性活性因子而表現(xiàn)出多種生物活性，產(chǎn)生腫瘤壞死因子-a（TNF-a）、白細胞介素（IL）、一氧化氮（NO）、前列腺素（PG）等生物活性分子，這些生物活性分子通過“神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫”網(wǎng)絡，誘導畜禽在短時間內(nèi)產(chǎn)生細菌感染癥狀，引起畜禽發(fā)生免疫應激。

LPS不僅具有致熱、抗腫瘤作用，還具有抗感染等其他生物學功能。通過LPS的刺激可導致動物產(chǎn)生全身炎性反應。在免疫應激過程中，免疫細胞能產(chǎn)生和釋放激素，并可通過其產(chǎn)生的細胞因子作用于全身各組織器官，使機體代謝發(fā)生改變，其特點是使組織的合成代謝減弱，分解代謝增強[1]。炎性細胞因子對代謝的調(diào)控作用主要表現(xiàn)為外周蛋白質(zhì)的分解加快、骨骼肌蛋白沉積減少及肝臟急性期蛋白合成增加。當炎性細胞因子作用于神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)時，可導致神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)的改變，最終使機體代謝發(fā)生改變。LPS誘導的免疫應激主要通過刺激巨噬細胞釋放炎性因子（IL-1、IL-6及TNF-a），使機體產(chǎn)生炎性反應，導致畜禽采食量下降及生產(chǎn)性能降低[15-19]。另外，外周免疫細胞因子可改變神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)的激素水平，減少生長激素、類胰島素生長因子（IGF-Ⅰ）的分泌，提高血漿中皮質(zhì)醇（COR）的水平，同時促進兒茶酚胺（CA）的分泌，CA氧化能產(chǎn)生有毒性的氧自由基。而腎上腺素與GC能改變胃腸道機能（抑制胃排空和胃酸分泌），促進脂肪分解和骨骼肌蛋白降解，并對免疫系統(tǒng)產(chǎn)生負反饋作用[12]。

3.3 脂多糖的研究現(xiàn)狀

當前通過給動物腹膜或靜脈注射一定劑量的LPS以其刺激所致的感染和炎癥反應模型是目前研究動物免疫應激反應較為經(jīng)典的模式[12,18-20]。研究表明，在沒有檢測到病原體的環(huán)境中，衛(wèi)生環(huán)境較差能導致炎性細胞因子增加，從而使雞的生產(chǎn)性能下降，生產(chǎn)成績降低。由此可見，環(huán)境中具有免疫原的大分子物質(zhì)和具有感染力的病原體都會誘發(fā)炎性反應和急性期反應，因此，用LPS模擬免疫應激更具有代表性。給雞連續(xù)注射血漿蛋白（LPS）13 d，發(fā)現(xiàn)4～8 d產(chǎn)生的酸性α－酸糖蛋白（AGP）比第1次注射后少，但與注射前相比仍然是增加的，且在第10天血清 AGP又升高到第1次注射后水平，試驗表明，多次注射LPS后機體逐漸產(chǎn)生免疫耐受反應[21]。

4 結(jié)語

在生產(chǎn)實踐中LPS免疫應激模型的準確模擬，對受到免疫應激的畜禽生長發(fā)育及營養(yǎng)物質(zhì)的需要具有重要研究意義。但是，LPS免疫模型也存在明顯的不足之處，主要表現(xiàn)為在實際生產(chǎn)中畜禽場內(nèi)環(huán)境中普遍存在的是慢性免疫應激，而LPS誘導的是急性免疫應激，并且應激反應所持續(xù)的時間與LPS的劑量有關(guān)[13]。因此，為更貼近生產(chǎn)實際，建立成功的免疫應激模型至關(guān)重要，而更為理想的免疫應激模型還有待于進一步的研究發(fā)現(xiàn)。

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