隱孢子蟲(chóng)致?tīng)倥Ｄc道損傷及營(yíng)養(yǎng)對(duì)其影響研究進(jìn)展

張譽(yù)方，董星和，邢佳興，馬義勝，毛華明，楊建發(fā)*

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，云南昆明 650201；2.保山市隆陽(yáng)區(qū)動(dòng)物衛(wèi)生監(jiān)督所，云南保山 678000；3.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，云南昆明 650201)

隱孢子蟲(chóng)是一種寄生在人和動(dòng)物腸黏膜上皮細(xì)胞的人畜共患的原蟲(chóng)，能夠引起宿主消化紊亂和腹瀉，可經(jīng)水、食物、空氣等多種途徑廣泛散播病原，嚴(yán)重威脅人畜生命健康。張龍現(xiàn)[1]研究發(fā)現(xiàn)，隱孢子蟲(chóng)在奶牛體內(nèi)的感染率和感染強(qiáng)度最大。隨著奶牛養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，奶牛養(yǎng)殖規(guī)模逐漸擴(kuò)大，飼養(yǎng)密度加大，營(yíng)養(yǎng)代謝壓力增大，以及飼養(yǎng)周期變長(zhǎng)，這些因素能夠?qū)е履膛?chǎng)環(huán)境中細(xì)菌、病毒、寄生蟲(chóng)等生物源性病原體滋生和富集。自1986年在甘肅蘭州奶牛糞便中發(fā)現(xiàn)隱孢子蟲(chóng)以來(lái)，我國(guó)已在黑龍江等15個(gè)省、北京等4個(gè)直轄市奶牛糞便中鑒定出隱孢子蟲(chóng)[2]。此外，寧夏[3]、河南[4]部分地區(qū)奶牛場(chǎng)隱孢子蟲(chóng)陽(yáng)性檢出率分別為12.88%和25.13%，均存在著較為嚴(yán)重的隱孢子蟲(chóng)感染。

國(guó)內(nèi)關(guān)于隱孢子蟲(chóng)流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示，同一奶牛場(chǎng)內(nèi)斷奶前犢牛感染率要高于其他年齡段奶牛[5-6]。作為隱孢子蟲(chóng)的主要感染宿主，奶牛犢牛主要通過(guò)糞便以及糞便污染的飲水、飼料感染隱孢子蟲(chóng)，犢牛住進(jìn)未經(jīng)過(guò)徹底清洗消毒的犢牛舍常導(dǎo)致新生犢牛大量發(fā)病[7]。隱孢子蟲(chóng)感染后會(huì)導(dǎo)致腸道屏障和免疫功能嚴(yán)重受損，且由于隱孢子蟲(chóng)卵囊對(duì)外界環(huán)境因素抵抗力較強(qiáng)，對(duì)多種消毒藥物耐受，目前尚無(wú)有效針對(duì)隱孢子蟲(chóng)病的防控藥物和疫苗[8]。醫(yī)學(xué)上廣泛使用的抗菌藥物也因國(guó)家頒布禁抗令而停止使用。因此，以營(yíng)養(yǎng)策略代替藥物治療來(lái)調(diào)節(jié)宿主腸道微生態(tài)和免疫功能，通過(guò)營(yíng)養(yǎng)調(diào)控來(lái)靶向調(diào)控宿主反應(yīng)，不僅能最大限度地降低藥物殘留的風(fēng)險(xiǎn)和產(chǎn)生耐藥病原體的可能性，還能提高動(dòng)物對(duì)傳染病和其他與免疫受損有關(guān)疾病的抵抗力。生產(chǎn)中直接或間接用于調(diào)控犢牛腸道營(yíng)養(yǎng)、修復(fù)腸道損傷、增強(qiáng)腸道免疫機(jī)能的因子種類繁多。本文在分析隱孢子蟲(chóng)感染犢牛導(dǎo)致腸道損傷的基礎(chǔ)上，對(duì)相關(guān)的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控措施進(jìn)行綜述。

1 隱孢子蟲(chóng)感染對(duì)宿主腸道的損傷

犢牛處于發(fā)育早期，其消化系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)均處于發(fā)育階段，瘤胃形態(tài)及黏膜發(fā)育也尚未完善，容易受到外界環(huán)境、細(xì)菌和病毒等不良因素的影響[9]。因此，一旦犢牛感染隱孢子蟲(chóng)，其腸道的形態(tài)結(jié)構(gòu)、微生態(tài)及免疫機(jī)能均將受損。

1.1 對(duì)宿主腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響

腸道不僅具有消化功能，還是機(jī)體重要的免疫和內(nèi)分泌器官。腸道黏膜的上皮細(xì)胞是保護(hù)腸道的基本單位，可以維持腸道黏膜的完整性，對(duì)腸道屏障的保護(hù)起到至關(guān)重要的作用[10]。因此，腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)的完整性是腸道一切功能正常發(fā)揮的基礎(chǔ)。

宿主小腸上皮細(xì)胞的刷狀緣納蟲(chóng)空泡是隱孢子蟲(chóng)的主要寄生場(chǎng)所，遭隱孢子蟲(chóng)入侵后，腸道比較明顯的形態(tài)變化是腸絨毛萎縮，腸絨毛的正常功能是負(fù)責(zé)吸收進(jìn)入小腸的水分和營(yíng)養(yǎng)，被侵入則會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷腸絨毛的功能，使之無(wú)法正常吸收水分和營(yíng)養(yǎng)，出現(xiàn)消化不良和吸收障礙的癥狀進(jìn)而發(fā)生腹瀉。重復(fù)感染會(huì)使腸黏膜萎縮、黏膜酶(如乳糖酶等)減少，這也是影響犢牛正常生長(zhǎng)發(fā)育的原因。

1.2 對(duì)宿主腸道微生態(tài)的影響

腸道菌群參與免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，通過(guò)促進(jìn)腸道黏膜的生長(zhǎng)來(lái)增強(qiáng)免疫細(xì)胞活性，促進(jìn)免疫細(xì)胞因子釋放，以此來(lái)調(diào)節(jié)腸道黏膜免疫。而隱孢子蟲(chóng)的寄生，會(huì)導(dǎo)致小腸上皮黏膜細(xì)胞加速老化和脫落，引起小腸黏膜嚴(yán)重受損[11]，從而抑制了免疫細(xì)胞的活性；另一方面，小腸黏膜表面積縮小，胃腸道的吸收功能被破壞，導(dǎo)致糖類和脂肪吸收功能的嚴(yán)重障礙，因而丟失大量的水和電解質(zhì)[12]。

對(duì)感染隱孢子蟲(chóng)的犢牛進(jìn)行病理剖檢，會(huì)發(fā)現(xiàn)由于隱孢子蟲(chóng)的寄生，空腸絨毛層萎縮和損傷，小腸黏膜上皮細(xì)胞壞死脫落，腸黏膜固有層中的淋巴細(xì)胞、漿細(xì)胞、嗜酸粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞增加[11]。其腸腺受損，腸道菌群失衡，表現(xiàn)為腸黏膜酶活性降低，尤其是乳糖酶活性降低。

2 隱孢子蟲(chóng)感染對(duì)宿主免疫機(jī)能的影響

宿主的免疫狀態(tài)在決定感染該寄生蟲(chóng)的易感性以及隱孢子蟲(chóng)病的發(fā)病和嚴(yán)重程度方面起著至關(guān)重要的作用[13]。近年來(lái)，研究證實(shí)體液免疫在抗隱孢子蟲(chóng)感染中起一定作用；在腸道黏膜中，細(xì)胞免疫對(duì)于清除隱孢子蟲(chóng)來(lái)說(shuō)也是必需的[14]。在保護(hù)性免疫研究中發(fā)現(xiàn)具有保護(hù)性免疫的兩種主要成分是免疫球蛋白和T細(xì)胞[15]。

免疫球蛋白G(immunoglobulin G，IgG)作為動(dòng)物血清中含量最高的免疫球蛋白，是介導(dǎo)體液免疫的主要抗體。而于麗萍[16]的試驗(yàn)結(jié)果證明，在隱孢子蟲(chóng)感染期間，宿主體內(nèi)IgG、免疫球蛋白A(immunoglobulin A，IgA)等含量均出現(xiàn)下降。且宿主感染隱孢子蟲(chóng)后，腸道對(duì)各類物質(zhì)的吸收發(fā)生功能性障礙，導(dǎo)致肝臟合成蛋白減少，其中白蛋白作為一種主要的儲(chǔ)存蛋白質(zhì)，濃度明顯下降；同時(shí)為了維持基本的生理活動(dòng)和代謝，血清中的總蛋白作為營(yíng)養(yǎng)儲(chǔ)備而流入到代謝途徑中去，導(dǎo)致血清總蛋白濃度下降。因此，感染隱孢子蟲(chóng)會(huì)對(duì)機(jī)體的細(xì)胞免疫機(jī)能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

研究發(fā)現(xiàn)，T淋巴細(xì)胞特別是CD4+T細(xì)胞，在隱孢子蟲(chóng)感染的康復(fù)和保護(hù)性免疫中發(fā)揮舉足輕重作用[17]。機(jī)體感染隱孢子蟲(chóng)后，體內(nèi)CD3+、CD4+T細(xì)胞百分率明顯降低，T細(xì)胞活化障礙，不能分泌足夠的細(xì)胞因子參與免疫應(yīng)答，使感染持續(xù)存在[18]。

除此之外，吞噬細(xì)胞能通過(guò)促進(jìn)或抑制淋巴細(xì)胞的應(yīng)答機(jī)能參與免疫調(diào)節(jié)，在特異性免疫和非特異性免疫中發(fā)揮著不可或缺的作用。周慶新[19]試驗(yàn)表明，隱孢子蟲(chóng)感染奶牛后機(jī)體白細(xì)胞吞噬率、淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率均出現(xiàn)顯著降低，這些均造成宿主白細(xì)胞吞噬能力和淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化功能下降，導(dǎo)致機(jī)體細(xì)胞免疫功能顯著降低。

3 宿主腸道營(yíng)養(yǎng)調(diào)控

奶牛犢牛和圍產(chǎn)期奶牛的生物學(xué)特征和圈舍環(huán)境等因素，使得改變奶牛的現(xiàn)代養(yǎng)殖模式有較大難度，同時(shí)臨床上到目前仍沒(méi)有篩選到適合的抗隱孢子蟲(chóng)藥物[20]。因此，控制隱孢子蟲(chóng)感染導(dǎo)致?tīng)倥Ｄc道損傷的手段，應(yīng)該從藥物治療轉(zhuǎn)向通過(guò)使用營(yíng)養(yǎng)手段，調(diào)控宿主腸道健康。

3.1 建立穩(wěn)定的腸道微生態(tài)系統(tǒng)

犢牛的微生態(tài)系統(tǒng)中，腸道菌群的組成對(duì)免疫系統(tǒng)發(fā)育和功能具有重要影響。一方面，宿主免疫反應(yīng)有益于腸道菌群在腸道黏膜快速定植，并形成共生菌隔離屏障，防止致病菌入侵宿主，維持屏障完整性[21]；另一方面，腸道菌群參與識(shí)別共生菌和致病菌，抑制并清除病原菌，或通過(guò)調(diào)節(jié)樹(shù)突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞等免疫細(xì)胞清除病原菌的方式影響宿主免疫反應(yīng)[22]。因此，早期建立一個(gè)穩(wěn)定的腸道微生態(tài)系統(tǒng)對(duì)于犢牛免疫系統(tǒng)的發(fā)育和隱孢子蟲(chóng)的防治具有積極意義。

3.1.1 給腸道接種有益菌群 雙歧桿菌屬、乳酸桿菌屬等細(xì)菌廣泛存在于犢牛的空腸和回腸中，在提高機(jī)體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化與吸收、增強(qiáng)機(jī)體免疫及相關(guān)疾病預(yù)防等方面發(fā)揮作用[21]。因此，新生犢牛早期有益菌群的快速定植可促進(jìn)回腸黏膜免疫系統(tǒng)功能的發(fā)育[23]。

隱孢子蟲(chóng)感染會(huì)破壞犢牛腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)，造成犢牛腸道有益菌群減少，從而導(dǎo)致腸道免疫系統(tǒng)無(wú)法正常發(fā)育和健全。因此，在宿主腸道內(nèi)保障菌群結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能夠有效防控隱孢子蟲(chóng)感染。雙歧桿菌、乳酸桿菌等益生菌能刺激犢牛瘤胃發(fā)育并促進(jìn)其功能正?；ㄟ^(guò)促進(jìn)瘤胃微生物的生長(zhǎng)和活性，并使瘤胃內(nèi)丙酸量提高，維持瘤胃液pH正?；欣诒M早建立和維持犢牛腸道微生態(tài)平衡，使腸道內(nèi)優(yōu)勢(shì)菌迅速增殖，以阻止病原菌的侵襲[24]。

3.1.2 飼料中添加微生態(tài)制劑 作為一種廣泛應(yīng)用于養(yǎng)牛業(yè)的飼料添加劑，動(dòng)物微生態(tài)制劑具有無(wú)污染無(wú)殘留，維持奶牛腸道微生態(tài)平衡，提高免疫力的特點(diǎn)。其中，益生菌由于能夠維持腸道微生態(tài)平衡和抑制病原菌定植，成為預(yù)防和治療犢牛因隱孢子蟲(chóng)感染而出現(xiàn)腹瀉最常用的微生態(tài)制劑。作為一種非特異性免疫調(diào)節(jié)因子，益生菌通常作用于犢牛小腸段，能夠使腸黏膜相關(guān)淋巴組織活化，降低病原體對(duì)腸黏膜的黏附性，刺激腸道免疫器官發(fā)育，通過(guò)淋巴細(xì)胞再循環(huán)使全身免疫系統(tǒng)活化，從而調(diào)節(jié)機(jī)體免疫系統(tǒng)，維護(hù)機(jī)體健康[25]。

此外，益生菌還能通過(guò)分泌活性物質(zhì)或與腸道菌競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的方式來(lái)控制微生物的生長(zhǎng)，對(duì)細(xì)菌、原蟲(chóng)和病毒都有一定的作用[26]。作為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，目前關(guān)于益生菌的研究主要是探究其對(duì)犢牛腸道的保護(hù)作用，針對(duì)性分析益生菌對(duì)隱孢子蟲(chóng)感染犢牛腸道的相關(guān)保護(hù)作用有待進(jìn)一步研究。

3.2 提高犢牛免疫力

犢牛階段是重要的培育期，是生長(zhǎng)發(fā)育最快、組織器官快速完善、免疫系統(tǒng)加速構(gòu)建的時(shí)期。該階段通過(guò)營(yíng)養(yǎng)調(diào)控技術(shù)措施來(lái)提高犢牛生長(zhǎng)性能和機(jī)體免疫力的可塑性極大[27]。

3.2.1 飼料中添加維生素A 研究表明，維生素A是維持和改善機(jī)體免疫功能的重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，免疫系統(tǒng)與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)相互作用，維生素A含量過(guò)多或過(guò)少都會(huì)導(dǎo)致機(jī)體免疫機(jī)能降低。

作為T細(xì)胞活化的重要參與因子，維生素A在乙醇脫氫酶的作用下，代謝產(chǎn)生維甲酸，其對(duì)T細(xì)胞分化有顯著影響[28]。隱孢子蟲(chóng)感染能夠造成維生素A吸收障礙[29]，當(dāng)維生素A缺乏時(shí)，T細(xì)胞亞群分化受阻，導(dǎo)致CD4+T細(xì)胞亞群減少，CD4+/CD8+T細(xì)胞下降，從而導(dǎo)致T細(xì)胞活化障礙。T細(xì)胞亞群中的CD4+T細(xì)胞在抗隱孢子蟲(chóng)感染的免疫中發(fā)揮了重要作用[30]。因此，在飼料中適量添加維生素A能夠使CD4+T細(xì)胞亞群數(shù)量增加，CD4+/CD8+T細(xì)胞上升，促進(jìn)T細(xì)胞分化，增強(qiáng)宿主的細(xì)胞和體液免疫機(jī)能，從而有效抵抗隱孢子蟲(chóng)感染。維生素A的前體物質(zhì)是類胡蘿卜素，因此，可以在犢牛飼料中適當(dāng)添加胡蘿卜以滿足其對(duì)維生素A的需要量[31]。

3.2.2 及時(shí)飼喂初乳 用隱孢子蟲(chóng)卵囊或子孢子抗原對(duì)孕期母牛進(jìn)行免疫，可使其初乳中含有特異性抗體。犢牛的抗病能力來(lái)源于初乳的免疫球蛋白，及時(shí)喂足初乳，可以確保犢牛被動(dòng)免疫成功[32]，以及電解質(zhì)和能量物質(zhì)的供給。犢牛應(yīng)在出生后0.5 h～1 h飼喂初乳2 L，間隔8 h再飼喂2 L～3 L。

4 展望

腸道正常功能的實(shí)現(xiàn)依賴于腸道黏膜上皮屏障、免疫屏障、生物屏障的完整性。隱孢子蟲(chóng)感染犢牛會(huì)導(dǎo)致宿主腸道屏障和免疫功能嚴(yán)重受損，因此宿主腸道損傷修復(fù)和營(yíng)養(yǎng)調(diào)控意義重大。當(dāng)前最科學(xué)有效的選擇就是從宿主自身出發(fā)，改善現(xiàn)有飼養(yǎng)管理技術(shù)，進(jìn)行合理的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控。

能修復(fù)腸道損傷和增強(qiáng)免疫功能的營(yíng)養(yǎng)素太多，作用機(jī)制也復(fù)雜，如何選擇有效、易行的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控途徑，可能需要通過(guò)觀察腸上皮細(xì)胞形態(tài)變化、探討營(yíng)養(yǎng)素與免疫細(xì)胞因子、炎癥細(xì)胞因子、腸道酶功能的關(guān)聯(lián)性，綜合評(píng)價(jià)效果，以期降低隱孢子蟲(chóng)等生物源性病原體給奶牛養(yǎng)殖業(yè)帶來(lái)的巨大經(jīng)濟(jì)損失，并消除該病的公共衛(wèi)生安全隱患。