氨基酸對(duì)動(dòng)物免疫功能的影響及調(diào)節(jié)機(jī)制研究進(jìn)展

湯國(guó)祥（湖南省益陽市赫山區(qū)畜牧水產(chǎn)局，湖南益陽 413002）

氨基酸對(duì)動(dòng)物免疫功能的影響及調(diào)節(jié)機(jī)制研究進(jìn)展

湯國(guó)祥
（湖南省益陽市赫山區(qū)畜牧水產(chǎn)局，湖南益陽 413002）

院作為機(jī)體第一營(yíng)養(yǎng)要素蛋白質(zhì)的基本單位，氨基酸在人和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)中具有重要作用，飼糧氨基酸平衡是保障動(dòng)物健康生長(zhǎng)的必要前提條件，動(dòng)物必需氨基酸缺乏導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)不良堯生長(zhǎng)遲緩甚至機(jī)體生理功能異常遙除了提供營(yíng)養(yǎng)作用，氨基酸還具有蛋白合成進(jìn)而調(diào)控蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)堯調(diào)控動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育的功能曰此外，近來越來越多的研究顯示氨基酸在動(dòng)物免疫細(xì)胞因子產(chǎn)生及免疫器官發(fā)育方面具有重要作用，本文對(duì)飼糧功能氨基酸在動(dòng)物免疫調(diào)節(jié)功能方面作一綜述遙

院精氨酸曰色氨酸曰甘氨酸曰免疫功能曰調(diào)節(jié)機(jī)制

飼糧營(yíng)養(yǎng)是保障動(dòng)物健康生長(zhǎng)和繁殖的前提，作為機(jī)體第一營(yíng)養(yǎng)要素蛋白質(zhì)的基本單位，氨基酸（amino acid,AA）在調(diào)節(jié)機(jī)體營(yíng)養(yǎng)代謝中具有獨(dú)特功能及作用，飼糧氨基酸平衡對(duì)動(dòng)物健康生產(chǎn)至關(guān)重要。除了提供營(yíng)養(yǎng)、參與蛋白合成，氨基酸還參與機(jī)體NO、酶及多胺等多種生物活性物質(zhì)合成，還可轉(zhuǎn)化為糖或脂肪進(jìn)入三羧酸循環(huán)進(jìn)而發(fā)揮供能作用。近年來的研究顯示，氨基酸參與動(dòng)物細(xì)胞免疫及體液免疫，在調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能中具有重要作用。飼糧功能氨基酸不足導(dǎo)致機(jī)體代謝紊亂及免疫功能缺陷，研究不同氨基酸在動(dòng)物物質(zhì)代謝及免疫功能中的作用有利于提高動(dòng)物的抗病能力及生產(chǎn)能力。本文綜述了精氨酸、色氨酸、甘氨酸等幾種氨基酸在動(dòng)物免疫功能的影響及調(diào)節(jié)機(jī)制供養(yǎng)豬業(yè)者參考。

1　精氨酸的免疫調(diào)節(jié)作用

精氨酸（arginine,Arg）是鳥氨酸循環(huán)中一個(gè)具有重要生理功能的組成成分，主要通過“精氨酸酶”及“NO”這兩條代謝途徑發(fā)揮機(jī)體免疫調(diào)節(jié)、免疫防御作用。NO途徑中，M1型巨噬細(xì)胞分泌促炎癥因子誘導(dǎo)誘生型一氧化碳合酶（inducible nitric oxide synthase,iNOS）表達(dá)升高，Arg在iNOS的作用下生成瓜氨酸和NO[1]，NO通過調(diào)節(jié)T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞活性及NK細(xì)胞活性，抑制抗體應(yīng)答反應(yīng)與肥大細(xì)胞反應(yīng)能力，在機(jī)體抵御細(xì)胞內(nèi)病原體的感染中起到重要作用[2]。而M2型巨噬細(xì)胞分泌的精氨酸酶Ⅰ（ArginaseⅠ）分解Arg為尿素和鳥氨酸，促進(jìn)細(xì)胞分裂和膠原的形成，對(duì)炎癥造成的組織損傷進(jìn)行細(xì)胞再生和傷口修復(fù)[3]，同時(shí)生成多胺，進(jìn)而調(diào)控巨噬細(xì)胞的功能。

研究證明，Arg可促進(jìn)淋巴細(xì)胞增殖及細(xì)胞因子生成，并對(duì)動(dòng)物免疫器官發(fā)育具有重要影響?；A(chǔ)飼糧中添加Arg可誘導(dǎo)白細(xì)胞及細(xì)胞因子的產(chǎn)生來增強(qiáng)仔豬的細(xì)胞免疫和體液免疫[4]，并可通過提高淋巴細(xì)胞數(shù)量及血清白細(xì)胞介素-2（interleukin-2,IL-2）和γ-干擾素（Interferon-γ,IFN-γ）水平，進(jìn)而緩解環(huán)磷酰胺對(duì)仔豬造成的免疫應(yīng)激[5]。在肥育豬中，Arg同樣具有調(diào)節(jié)其細(xì)胞和體液免疫水平的作用。飼糧中添加1%的Arg可增加肥育豬單核細(xì)胞百分比并增加淋巴細(xì)胞數(shù)量及增殖活性，增加血清免疫球蛋白G（immunoglobulin G, IgG）和IL-2含量以及脾臟中IL-2和IFN-γ的表達(dá)水平[6]。與未添加Arg組相比，肉雞飼糧中添加2%的Arg可顯著提高淋巴細(xì)胞增殖，且在給肉雞接種心包積水綜合征病毒后，2%Arg添加組顯示出更高的存活率[7]。Ren等[8]研究表明，Arg能促進(jìn)凝集素刺激的軍曹魚體外培養(yǎng)T鮰淋巴細(xì)胞增殖，并能提高魚腎臟、脾臟及血液中淋巴細(xì)胞活性[9]，表明Arg能促進(jìn)魚類T淋巴細(xì)胞增殖，并增強(qiáng)其免疫功能。此外，不同物種中的研究表明Arg可促進(jìn)動(dòng)物胸腺、法式囊（禽類）以及脾臟等免疫器官的發(fā)育。日糧中缺乏Arg會(huì)降低肉仔雞免疫水平，并出現(xiàn)免疫器官重量減輕，而日糧添加2%的Arg可顯著增加淋巴器官重[10]。雞的基礎(chǔ)飼糧中添加Arg可顯著影響雞的胸腺、脾臟和法式囊的發(fā)育，在兔[11]、鴨[12]和鵝[13]的相關(guān)研究中也得出一致結(jié)論。

2　色氨酸的免疫調(diào)節(jié)作用

色氨酸（tryptophan,Trp）是動(dòng)物體內(nèi)唯一通過非共價(jià)鍵和血清蛋白結(jié)合的氨基酸，廣泛參與蛋白質(zhì)及核酸合成，是維持動(dòng)物體內(nèi)細(xì)胞活化和增殖所必需的氨基酸[14]。Trp主要有犬尿氨酸（kynurenine,Kyn）及5-羥色胺（5-hydroxytryptamine,5-HT）兩條代謝途徑[15]。Kyn途徑的限速酶——吲哚2,3-雙加氧酶（indoleamine 2,3-dioxygenase,IDO）在Trp發(fā)揮免疫功能過程中起重要作用[16]。母豬胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞、蛻膜細(xì)胞均表達(dá)調(diào)節(jié)母豬妊娠期免疫耐受及胚胎生長(zhǎng)發(fā)育，使胎兒免受母體T細(xì)胞攻擊，避免流產(chǎn)[17]。研究顯示，飼糧添加Trp可提高母豬繁殖性能。妊娠母豬飼糧中添加Trp，不敏感豬的血漿Trp水平較敏感反應(yīng)豬低，而妊娠期低敏更有利于仔豬的出生[18]。此外，Trp可促進(jìn)骨髓T淋巴細(xì)胞前體分化為成熟T淋巴細(xì)胞，并影響B(tài)淋巴細(xì)胞分泌IgG的能力[19]，對(duì)仔豬獲得免疫能力至關(guān)重要。Trevisi等通過給21日齡斷奶仔豬口服大腸桿菌，同時(shí)飼喂Trp飼糧，發(fā)現(xiàn)飼喂充足Trp飼糧仔豬日增重顯著高于對(duì)照組，血液免疫球蛋白A（IgA）的含量也顯著增加。研究發(fā)現(xiàn)，豬誘導(dǎo)發(fā)生肺炎后，其血漿Trp水平較健康豬低[20]，表明動(dòng)物發(fā)生炎癥或疾病時(shí)，Trp的代謝利用率提高，而其分解代謝產(chǎn)物5-HT、N-乙酰血清素（N-Acetylserotonin,NAS）在動(dòng)物免疫過程中發(fā)揮重要作用。5-HT是一種神經(jīng)遞質(zhì)，可通過T、B細(xì)胞上的受體調(diào)節(jié)免疫功能[21]，并提高仔豬的腸道免疫，從而減少圍產(chǎn)期死亡率[22]。NAS可調(diào)節(jié)iNOS而影響誘導(dǎo)型NO合成，進(jìn)而調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能。

飼糧添加Trp同樣對(duì)動(dòng)物免疫器官發(fā)育具有重要影響。如12～17周齡金定蛋鴨飼糧添加0.05%的L-色氨酸，其胸腺、法氏囊和脾臟等免疫器官重量顯著增加[23]，飼糧中添加0.04%和0.06%的L-色氨酸可分別顯著提高雛鴨脾臟指數(shù)及胸腺指數(shù)[24]；在雞和鵝飼糧中添加L-色氨酸也顯示出免疫球蛋白水平的增加[25,26]。

3　甘氨酸的免疫調(diào)節(jié)作用

甘氨酸（glycine,Gly）為自然界中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的氨基酸，是內(nèi)源性抗氧化還原物谷胱甘肽的組成氨基酸，當(dāng)機(jī)體發(fā)生嚴(yán)重應(yīng)激時(shí)常需外源補(bǔ)充，因此Gly也被稱為半必需氨基酸。除了參與蛋白質(zhì)及代謝性生理分子的合成，Gly同時(shí)還是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育具有重要功能。此外，Gly還具有抗氧化應(yīng)激及免疫調(diào)節(jié)作用[27]。Gly在動(dòng)物飼糧中的應(yīng)用主要與微量金屬元素螯合，具有雙重營(yíng)養(yǎng)作用。甘氨酸銅能提高斷奶仔豬血清免疫球蛋白水平[28]；飼糧中添加甘氨酸鋅能促進(jìn)斷奶仔豬生長(zhǎng)并提高其免疫機(jī)能。王勇[29]等的研究表明飼糧中添加100 mg/kg甘氨酸鋅能顯著提高仔豬日增重，且其胰臟指數(shù)、淋巴結(jié)指數(shù)、血清中IgG、IgM都顯著高于對(duì)照組。飼糧添加120 mg/kg甘氨酸亞鐵能顯著改善肉雞生長(zhǎng)性能，提高其胸腺指數(shù)及血清IgG、IgM含量[30]。

研究表明，Gly能調(diào)節(jié)白細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子數(shù)量，并可能通過激活甘氨酸門控氯離子通道而增加氯離子電流，從而阻止由LPS引起的鈣離子濃度增加[31]，該過程可能涉及到調(diào)控過氧化物酶體增殖物激活受體γ （peroxisome proliferators-activated receptor gamma, PPARγ）相關(guān)的前炎性細(xì)胞因子基因的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路[32]，此外，甘氨酸門控氯離子通道激活使單核細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞及嗜中性粒細(xì)胞等免疫細(xì)胞的細(xì)胞膜超極化，并阻止其釋放炎性介質(zhì)，從而在免疫功能方面發(fā)揮作用[33]，但Gly調(diào)節(jié)動(dòng)物機(jī)體免疫的具體作用機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

4　其他氨基酸的免疫調(diào)節(jié)作用

谷氨酰胺（Glutamine,Gln）是人和動(dòng)物體內(nèi)含量最豐富的游離氨基酸，是機(jī)體內(nèi)氮和碳的重要運(yùn)載工具，在糖代謝維持血糖濃度及氨代謝維持體內(nèi)酸堿平衡[34]。研究表明，Gln可增加巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的分化，促進(jìn)免疫細(xì)胞因子及白細(xì)胞介素-1（interleukin-1,IL-1）等的產(chǎn)生[35]，并為腸道黏膜、淋巴細(xì)胞供能，促進(jìn)其增生，有效提高黏膜中IgA的產(chǎn)生及T淋巴細(xì)胞、輔助性T細(xì)胞（hlper T cells,Th）及細(xì)胞毒性T細(xì)胞（Cytotoxic T cells,Tc）的數(shù)量[36]，是多種免疫細(xì)胞及小腸黏膜細(xì)胞的重要能源物質(zhì)，對(duì)調(diào)節(jié)細(xì)胞免疫及腸道免疫功能有重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加1%的Gln可提高斷奶仔豬Th細(xì)胞數(shù)量及Th/Tc比值，并可提高斷奶仔豬血清IgA、IgG及IgM水平及腸系膜淋巴結(jié)的體外增殖率。

支鏈氨基酸（branched chain amino acids,BCAAs）是動(dòng)物飼糧中數(shù)量最多的必需氨基酸，包含亮氨酸（leucine,Leu）、異亮氨酸（Isoleucine,Ile）和纈氨酸（Valine,Val）等，它們可通過影響免疫球蛋白形成或活性調(diào)節(jié)動(dòng)物免疫機(jī)能。如泌乳母豬飼糧中添加Val和Ile可極顯著地提高仔豬血清IgG的濃度；飼糧中添加0.27%的Leu可顯著提高斷奶仔豬采食后IgA和IgM的濃度；飼糧添加Leu可提高山羊血清IgG及IgM含量，降低Th和Tc細(xì)胞含量。

5　結(jié)語

現(xiàn)今畜牧養(yǎng)殖行業(yè)抗生素濫用不僅增加了飼養(yǎng)成本，更帶來了藥物殘留等食品安全問題，越來越多的研究證明氨基酸為新型的具有抗炎、免疫調(diào)節(jié)和細(xì)胞保護(hù)作用的天然調(diào)節(jié)劑，在提高經(jīng)濟(jì)動(dòng)物免疫機(jī)能并保障動(dòng)物生產(chǎn)中具有重要作用。但同時(shí)應(yīng)該注意的是，在飼糧中添加功能氨基酸的比例應(yīng)適宜，添加量低可能達(dá)不到免疫調(diào)節(jié)作用，而添加過量則可能導(dǎo)致飼糧氨基酸不平衡，從而影響對(duì)氨基酸的整體利用率，進(jìn)而導(dǎo)致動(dòng)物代謝紊亂及生長(zhǎng)緩慢等副作用。此外，飼糧添加功能氨基酸時(shí)還需考慮不同氨基酸吸收之間的拮抗作用，從而保證在低飼養(yǎng)成本條件下達(dá)到效益最大化。

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院S828.5曰S816.15

院B

院1673-4645(2016)08-0065-04

2016-06-21

湯國(guó)祥（1966-），男，湖南益陽人，碩士，高級(jí)獸醫(yī)師，主要從事獸醫(yī)臨床病理學(xué)研究