香菇多糖的免疫調(diào)節(jié)機制及其在畜禽養(yǎng)殖生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

魏茂蓮 李有志 牛華星 張志民 章安源 陳志強 張傳津

(山東省飼料獸藥質(zhì)量檢驗中心/山東省畜產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)測與風(fēng)險評估重點實驗室，山東 濟南 250000)

自20世紀(jì)80年代以來，對香菇多糖的分析受到廣泛重視，并取得一系列研究成果。目前，國內(nèi)對于香菇多糖的研究和應(yīng)用多集中于醫(yī)藥領(lǐng)域，用于治療惡性腫瘤及病毒性肝炎等疾病[1]。近年來，伴隨著我國畜牧業(yè)集約化、規(guī)?；母哔|(zhì)量發(fā)展，健康養(yǎng)殖、畜產(chǎn)品質(zhì)量安全也越來越受到消費者廣泛重視，香菇多糖作為一種綠色環(huán)保，安全高效的新型免疫調(diào)節(jié)劑，在畜禽養(yǎng)殖生產(chǎn)中備受從業(yè)者關(guān)注，本文對LNT的生理功能和免疫增強機制及其在畜禽養(yǎng)殖生產(chǎn)中的應(yīng)用研究效果進(jìn)行綜述，以期為香菇多糖在畜禽養(yǎng)殖生產(chǎn)中的開發(fā)應(yīng)用提供參考。

1 香菇多糖的理化結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)

1.1 理化結(jié)構(gòu)

香菇多糖(LNT)最初是日本學(xué)者運用熱水浸提法，從真菌香菇子實體中提取分離純化出的多糖[2]，其分子量約4～8×105Dalton，其一級結(jié)構(gòu)是由5個β-(1→3)-D-葡萄糖殘基為主鏈，2個β-(1→6)-D吡喃葡萄糖苷為側(cè)鏈構(gòu)成的β-葡聚糖系，主鏈間以氫鍵結(jié)合方式形成二級結(jié)構(gòu)，其二級結(jié)構(gòu)為凝結(jié)型的單螺旋，高級結(jié)構(gòu)則是三重螺旋空間構(gòu)象。

1.2 化學(xué)性質(zhì)

LNT是一種甘露糖苷肽，其多糖部分以甘露糖為主，葡萄糖、半乳糖、巖薄糖和木糖，以及阿拉伯糖等組成的雜多糖，為灰白色或棕黃色粉末，具有吸濕性、水溶性和光、熱穩(wěn)定性，對堿不穩(wěn)定。無甜味和還原性。不溶于乙醇、丙酮等各類溶劑，水溶液為透明、黏稠的狀態(tài)。

2 香菇多糖的免疫調(diào)節(jié)機制

2.1 通過特異性免疫和非特異性免疫途徑調(diào)節(jié)機體免疫功能

香菇多糖對多種病毒、細(xì)菌和寄生蟲有普遍抵抗作用，依據(jù)程良斌報道[3]，LNT的免疫效果主要是激活宿主相關(guān)免疫細(xì)胞成熟、分化和增殖，并不能直接攻擊病原微生物，能使宿主細(xì)胞恢復(fù)對淋巴因子、激素及其它生物活性因子的反應(yīng)性，提高免疫應(yīng)答效果，增強機體免疫力。當(dāng)對小鼠胸腺切除后，注射抗T淋巴細(xì)胞血清，發(fā)現(xiàn)LNT的抗腫瘤活性顯著降低，這說明LNT的抗腫瘤功能要有T細(xì)胞介入，需通過胸腺的免疫調(diào)節(jié)機制才能實現(xiàn)，研究還發(fā)現(xiàn)LNT的活性還會被巨噬細(xì)胞抑制劑叉菜膠和硅膠削弱，因此LNT也被認(rèn)為是一種T細(xì)胞介導(dǎo)并需巨噬細(xì)胞參與的免疫佐劑[4]。

機體的補體系統(tǒng)是在動物體受到一定的因素刺激時才表現(xiàn)出的生物活性功能，而香菇多糖可以有效激活補體系統(tǒng)的經(jīng)典途徑和替代途徑，引起巨噬細(xì)胞非特異性細(xì)胞毒性的提升和中性白細(xì)胞對腫瘤組織浸潤的影響。

此外，王格林等[5]在研究中發(fā)現(xiàn)，適宜濃度的LNT，可以使亢進(jìn)或減退的免疫功能恢復(fù)正常，具有顯著的免疫調(diào)節(jié)作用。LNT會顯著影響Th(輔助T細(xì)胞)和Ts(病毒毒性T細(xì)胞)，使機體被抑制的Th和Ts活性恢復(fù)；對LPS(脂多糖)誘導(dǎo)的腹腔巨噬釋放TNF(腫瘤壞死因子)，產(chǎn)生顯著的促進(jìn)效應(yīng)。LNT通過對各類免疫細(xì)胞、分子的相互作用，調(diào)節(jié)機體免疫平衡狀態(tài)。

2.2 促進(jìn)機體生成多種生物活性物質(zhì)

香菇多糖在動物試驗中促進(jìn)B淋巴細(xì)胞增生，轉(zhuǎn)化為漿細(xì)胞，促進(jìn)合成IgG(免疫球蛋白G)和IgM(免疫球蛋白M)，增加抗體分泌細(xì)胞數(shù)；誘生α-干擾素，使IL-1(白細(xì)胞介素-1)、IL-3(白細(xì)胞介素-3)、IL-2(白細(xì)胞介素-2)受體顯著增加，引起免疫活性細(xì)胞的成熟、分化和增殖。LNT還能強化機體對IL-2、NK(自然殺傷細(xì)胞)和MAF(巨噬細(xì)胞活化因子)等許多淋巴和細(xì)胞因子的反應(yīng)力[6]。侯敢等[7]研究發(fā)現(xiàn)，LNT能顯著增加小鼠腹腔巨噬細(xì)胞NO的生成，且其能與IFN-γ(γ干擾素)協(xié)同誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞合成NO，起到殺傷多種病原體及腫瘤細(xì)胞的作用。同時，細(xì)胞中的GSH(谷胱甘肽)水平顯著降低，這是因為NO可與分子中的半胱氨酸-SH形成S-亞硝基谷胱甘肽，這就造成細(xì)胞中NO增加，而GSH隨之降低。當(dāng)LNT激活巨噬細(xì)胞時，GSH可以保護(hù)宿主細(xì)胞免受NO介導(dǎo)的細(xì)胞毒影響?？梢园l(fā)現(xiàn)，香菇多糖是一種很好的免疫調(diào)節(jié)劑。

3 香菇多糖在畜禽養(yǎng)殖生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 提高畜禽生長性能

在斷奶仔豬日糧中添加適宜濃度的LNT，仔豬在整個試驗期的平均日增重和日采食量與對照組相比顯著提升，同時仔豬的腹瀉發(fā)生率也顯著低于對照組[8]。李同洲等[9]研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn),LNT添加組仔豬的血清葡萄糖含量與對照組相比有所提升，血清尿素含量相對降低，這說明LNT促進(jìn)了仔豬飼糧蛋白質(zhì)利用率；顯著增長血清總蛋白、白蛋白以及球蛋白含量，促進(jìn)仔豬對飼糧蛋白的利用率；極顯著提高血清生長激素含量，該激素能促進(jìn)動物機體生長發(fā)育和營養(yǎng)物質(zhì)代謝，使蛋白質(zhì)合成增加，脂肪合成減少。此類研究均得出，LNT可改善仔豬對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，促進(jìn)仔豬生長。雷莉輝等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在肉仔雞基礎(chǔ)日糧中添加LNT，與對照組相比，肉仔雞的平均日增重均顯著高于對照組；在21～35日齡時，添加LNT試驗組肉仔雞料重比均顯著低于對照組；且當(dāng)飼糧中添加LNT后，肉雞的免疫器官脾臟、胸腺和法氏囊指數(shù)均顯著高于對照組，且發(fā)現(xiàn)LNT添加量在350mg·kg-1時，胸腺指數(shù)藥明顯高于其他各添加組。動物的免疫器官指數(shù)在一定程度上可以反映機體免疫功能的強弱，LNT通過促進(jìn)免疫細(xì)胞成熟、分化，調(diào)節(jié)機體免疫器官的正常發(fā)育，提升機體免疫力，進(jìn)而促進(jìn)畜禽生長發(fā)育。

此外，LNT可調(diào)控腸道微生態(tài)平衡，維護(hù)腸道正常形態(tài)，促進(jìn)動物腸道健康。Ren[11]等研究發(fā)現(xiàn)，LNT可減少變形桿菌、擬桿菌、大腸桿菌等有害菌數(shù)量，調(diào)節(jié)腸道菌群平衡，有利于維持腸道健康。有研究構(gòu)建用輪狀病毒(RV)誘導(dǎo)斷奶仔豬腹瀉模型，驗證LNT給藥后，仔豬腸道中短鏈脂肪酸乙酸、丙酸、丁酸濃度顯著提升，這與LNT能夠改善腸道微生物菌群有關(guān)，仔豬的腹瀉率也顯著降低[12]。Van等[13]在斷奶仔豬飼糧中添加0.1%的LNT后，與對照組相比，能顯著增加仔豬空腸絨毛長度(V)、隱窩深度(C)無變化，因此V/C顯著增高，腸絨毛是在小腸黏膜產(chǎn)生并延伸到腸腔內(nèi)部，因此，LNT可通過改善空腸黏膜形態(tài)，促進(jìn)腸道對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。香菇多糖改善仔豬生長性能也應(yīng)與其保護(hù)腸道健康有關(guān)。

3.2 抗菌、抗病毒、抗氧化

張嫚[14]等通過紙片法藥敏試驗發(fā)現(xiàn)，香菇多糖對禽類敏感菌，如大腸桿菌、沙門氏桿菌、多殺性巴氏桿菌、金黃色葡萄球菌等均有顯著抑制作用，當(dāng)在家禽飼糧中添加香菇多糖后，家禽的腸道疾病發(fā)病率顯著降低。說明香菇多糖可通過減少腸道致病菌的繁殖，調(diào)節(jié)家禽胃腸道消化與代謝功能，維持和改善腸道粘膜的完整性，降低家禽的應(yīng)激反應(yīng)，進(jìn)而提高家禽的生產(chǎn)性能。

張福明等[15]在試驗研究中發(fā)現(xiàn)，LNT對吸附在細(xì)胞表面以及進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的病毒均有抑制作用，抑制病毒在細(xì)胞內(nèi)無法復(fù)制繁殖，還可通過刺激巨噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞等免疫細(xì)胞，進(jìn)而對感染細(xì)胞起到保護(hù)作用，而對病毒無直接的殺傷作用。毛湘冰[16]等通過飼糧中添加香菇多糖，對用輪狀病毒攻毒斷奶仔豬回腸屏障功能影響試驗發(fā)現(xiàn)，香菇多糖可在一定程度上改善輪狀病毒感染斷奶仔豬回腸屏障的功能，究其原因有以下3個方面，LNT顯著增強斷奶仔豬回腸粘膜免疫功能，提升sIgA(分泌型免疫球蛋白)以及IFN-γ的具體指標(biāo)，上調(diào)回腸黏膜中的pBD2(豬源抗菌肽豬β-防御素-2)、pBD3(豬源抗菌肽豬β-防御素-3)和PG1-5(胃蛋白酶原)的mRNA表達(dá);強化腸道黏膜物理屏障和化學(xué)屏障，前者主要體現(xiàn)在腸道粘膜上皮細(xì)胞間的緊密連接，可由相關(guān)緊密連接蛋白表達(dá)量說明，化學(xué)屏障的主要來源腸道粘膜角質(zhì)層，核心構(gòu)成即黏膜上皮細(xì)胞(特別是各類杯狀細(xì)胞)所生成的黏液蛋白[17,18],飼糧中添加LNT可使輪狀病毒攻毒對仔豬回腸黏膜中上皮緊密連接蛋白(ZO-1和occludin)和黏液蛋白(mucin1和mucin1)基因表達(dá)的影響降低，減少腹瀉的發(fā)生；提升仔豬回腸黏膜的抗氧化效果，改善RV誘導(dǎo)的氧化還原狀態(tài)。RV感染主要是通過破壞腸道上皮細(xì)胞的氧化還原狀態(tài)，促使細(xì)胞凋亡，引起腸道屏障功能損傷，導(dǎo)致腹瀉發(fā)生[19]，在飼糧中添加LNT，顯著提高仔豬血清T-AOC(總抗氧化力),從而增強仔豬回腸黏膜的抗氧化能力。

研究證實，在自然界中提取分離的多糖類物質(zhì)大都具有清除自由基的重要功能[20]。王麗芹[21]在實驗中發(fā)現(xiàn)，香菇多糖的3種純化提取物胞外多糖(EPS)、菌絲體多糖(MPS)和菌絲體鋅多糖(MZPS)均能使小鼠肝臟中的總抗氧化活性升高，并且可以增加組織中谷胱甘肽過氧化物(GSH-Px)和超氧化物歧化酶(SOD)活性，減少小鼠體內(nèi)丙二醛(MDA)的含量，提高抗氧化能力。于洪祥等[22]研究發(fā)現(xiàn)，用馬立克氏病強毒人工感染AA雛雞，按體重注射2mg·kg-1香菇多糖，雛雞的SOD活性顯著提高，最大值達(dá)124U·mL-1。

3.3 增強畜禽疫苗免疫效果

LNT作為一種新型免疫增強劑，許多動物疫苗與其共同作用可起到更好的免疫效果。陽玉彪等[23]將豬瘟疫苗與不同濃度的香菇多糖液混合后，免疫斷奶仔豬，試驗發(fā)現(xiàn)在接種后的第7天和第14天，各香菇多糖混合組的仔豬豬瘟抗體阻斷劑均顯著高于對照組，表明LNT能顯著增加豬瘟疫苗免疫效果。劉蓉蓉等[24]進(jìn)行了系列劑量的香菇多糖對雛雞新城疫疫苗免疫效果的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn),香菇多糖各劑量組雞在各時間點的抗體效價和A570值均高于或顯著高于免疫對照組，表明香菇多糖能顯著提高雛雞的體液免疫和細(xì)胞免疫，且以1%～2%飲水濃度效果最好。雷莉輝等[25]研究不同濃度的香菇多糖在肉仔雞飼養(yǎng)階段應(yīng)用LNT對新城疫疫苗免疫效果的研究，也發(fā)現(xiàn)香菇多糖組可顯著提升肉仔雞血清中新城疫HI抗體水平，且以添加劑量為350mg·kg-1時效果最佳。

4 小結(jié)和展望

香菇多糖在畜禽養(yǎng)殖生產(chǎn)中可顯著促進(jìn)畜禽生長發(fā)育，增強畜禽免疫力，具有抗菌、抗病毒、抗氧化等功能，同時與疫苗配伍可有效提高疫苗在畜禽機體內(nèi)的抗體水平，延長疫苗在機體內(nèi)的作用時間，這對降低畜禽疾病發(fā)生率意義重大。此外，香菇多糖以其天然性、無毒、無不良反應(yīng)、無藥殘及無抗藥性的獨特優(yōu)勢，在畜牧業(yè)養(yǎng)殖生產(chǎn)中具有廣闊研究與應(yīng)用前景。但目前關(guān)于香菇多糖不同劑型在不同畜種上的應(yīng)用，以及適宜添加量缺乏相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)及研究，因此，根據(jù)不同畜種的生理特性和需求，研發(fā)出香菇多糖專用型或功能性產(chǎn)品，使其不斷規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，將有力促進(jìn)畜牧業(yè)的健康發(fā)展。