論動物機體自我防御功能的系統(tǒng)觀及其實踐應用（一）

盧德勛

（內蒙古農牧業(yè)科學院，內蒙古 呼和浩特 010030）

已知動物機體的健康生存需要有機體內部各個系統(tǒng)之間，以及有機體與環(huán)境之間的動態(tài)平衡。因此動物機體除完善的功能體系正常運轉之外，還必須有一套完整的防御各種危害機體正常生命活動因素作用的自我防御體系。盧德勛[1-2]在闡述由他提出的健康營養(yǎng)理論和實用技術體系時首次提出動物機體自我防御功能這一全新理念，并指出在動物營養(yǎng)干預時“要充分調動機體自我防御功能，把住維護動物健康第一關”。文章將依據系統(tǒng)思維方式重點討論動物機體自我防御功能理念、機制，為在科學設計、實施動物健康營養(yǎng)管理技術體系時進行營養(yǎng)干預提供技術依據。

1 動物自我防御功能概述

機體自我防御（body self-defense）指動物機體固有的抵抗內外致病因子侵害的功能。機體經常處于各種致病因子的威脅下，以及機體本身免疫反應失衡引起的損傷等，他們都可能導致機體受到損害。與此同時，機體本身也具有一整套完善的防御體系，以保護機體免遭致病因子和其他損傷因子的損害。若機體防御功能被破壞，則疾病發(fā)生。疾病發(fā)生后，機體的防御功能又能盡量消除致病因子，減少損害，使病變愈合，使受損害組織的功能盡可能得到恢復。但有時損傷愈合的結果又可導致新的損害及功能障礙，如乙型肝炎患者的肝組織愈合后可發(fā)生肝硬變。

動物自我防御系統(tǒng)的調節(jié)涵蓋了整個機體，其復雜和精密程度是今天的科學技術還不能比擬的。我國自古就有“三分治，七分養(yǎng)”說法，指人們生病或處于亞健康狀態(tài)時藥物所起的作用有限，身體恢復更多依賴于自我調節(jié)和內生力。研究發(fā)現(xiàn)，除少數(shù)細菌感染病人通過抗生素直接殺滅病菌而藥到病除外，部分病人使用藥物只是減輕了病痛的“假象”，多數(shù)藥物只是通過幫助身體調節(jié)才起了輔助作用。

動物機體內部存在強大的自我防御功能，構建起維護機體健康第一道防線。動物體內存在的自我防御功能包括防御和修復兩個方面，動物機體體內存在這樣一整套完善的以抗病和抗損傷為目標的自我防御和自我修復體系，主要涉及物理屏障防御、化學防御、消化道微生物組生態(tài)防御和重要生理功能動態(tài)穩(wěn)衡生理防御以及DNA 和某些組織修復等5 個方面內容。在這些機體防御功能中，重要生理功能動態(tài)穩(wěn)衡生理防御是由自由基穩(wěn)態(tài)平衡、免疫激活/免疫抑制穩(wěn)態(tài)平衡和促炎/抗炎穩(wěn)態(tài)平衡組成的。它們是機體自我防御功能中具有根本性的生理防御功能，而消化道微生物組生態(tài)防御功能、物理屏障功能和化學防御功能在機體自我防御功能方面具有不可或缺的重要防御保障作用。這些機體防御功能與DNA和某些組織修復功能相輔相成，在動物機體內部構成了一個應對疾病和損傷完整的、強大的自我防御功能體系。

動物自我防御功能體系的運行特征包括：

①在動物體內部，機體自我防御體系是在神經-內分泌系統(tǒng)精密調控下，全方位覆蓋機體所有層次。它們雖然重點不同，但是相互協(xié)調、配合，發(fā)揮著整體效應。如果任何一個方面發(fā)生協(xié)調性、功能性障礙或者受到外來因素破壞時，機體自我防御體系會調動其他方面來“替補”，使機體維持健康狀態(tài)；而當其他方面的代償能力不足以“替補”時，動物就會生病，或者處于亞健康狀態(tài)。需要注意的是，在機體自我防御體系的調節(jié)過程中，常常以減弱機體某些生理活動為代價，甚至暫時關閉某些機能，以減少養(yǎng)分的消耗，而將養(yǎng)分分配給機體出現(xiàn)問題的部位。因此，這個過程會使機體某些局部表現(xiàn)出一些癥狀，這其實是一種身體警告，提醒機體出現(xiàn)了某些功能穩(wěn)態(tài)失衡。

②動物自我防御功能是動物在長期進化過程中形成的。這一防御功能是有一定限度的，這種限度在很大程度上是由物種的遺傳特性決定的。在實際情況下，如果營養(yǎng)條件或環(huán)境條件的變化超出機體自我防御限度，同時又沒有進行適當?shù)娜斯じ深A，就會出現(xiàn)失控，產生健康問題，嚴重時會產生疾病，甚至導致死亡。

③充分發(fā)揮動物自我防御功能是預防非傳染性疾病根本前提。同時也通過強化機體正常免疫功能，提高了機體抗病力，最終打通傳染性疾病和非傳染性疾病聯(lián)系通道，為全方位預防疾病、維護動物健康提供保證。

④這種自我防御功能是隨著動物一生的不同生理變化經歷著一種由不健全到健全、由健全到逐步衰敗的生理變化過程。

⑤動物自我防御功能的運行狀況如何主要取決于飼養(yǎng)管理因素、遺傳因素和環(huán)境因素的綜合影響，其中飼養(yǎng)管理因素對于舍飼和半舍飼畜牧業(yè)飼養(yǎng)的動物來說是起決定性的根本因素。

2 機體自我防御功能的內容和機制

2.1 機體生理功能自我穩(wěn)衡

動物維持生命的必要條件就是內環(huán)境的穩(wěn)定性和體內各種重要物質水平與生理功能的動態(tài)穩(wěn)衡性。早在1854 年Claude Bernard 首創(chuàng)內環(huán)境恒定性的生理概念，隨后這一概念為許多生理學家不斷充實并發(fā)展。Cannon（1929）在內環(huán)境恒定性概念的基礎上創(chuàng)立了穩(wěn)衡性學說。他指出維持內環(huán)境穩(wěn)衡性的機制是基于負反饋調控[3]。

機體動態(tài)穩(wěn)衡（homeostasis）與平衡（equilibrium）的狀態(tài)是密切相關的。動態(tài)穩(wěn)衡必然會涉及平衡，但是動態(tài)穩(wěn)衡涉及的平衡是動態(tài)平衡，而且僅僅是接近平衡狀態(tài)。傳統(tǒng)的熱力學只能用于與周圍環(huán)境完全隔離的封閉、孤立的系統(tǒng)，而不能應用于僅是接近確切平衡的機體動態(tài)穩(wěn)衡，因為機體屬于生物系統(tǒng)，不是封閉、孤立的體系，而是開放的體系。

綜上所述，在動物機體自我防御功能中有一項重要內容就是三大重要生理功能動態(tài)穩(wěn)衡生理防御，包括自由基穩(wěn)態(tài)平衡、免疫激活/免疫抑制平衡和促炎/抗炎平衡三大重要生理防御功能。下面就這三大生理防御功能和其他生理防御功能分別作一簡要的介紹。

2.1.1 自由基穩(wěn)態(tài)平衡

對于動物機體而言，自由基亦敵亦友。有疾病和破壞的地方就有自由基；但是從反向來看，有生命的地方就有自由基，沒有自由基動物就無法生存。自由基本身是機體正常的代謝產物，并且是維持多種重要生理功能的物質基礎。關鍵在于動物機體內部存在一個強大的自由基穩(wěn)衡調控機制。自由基動態(tài)穩(wěn)衡控制是維持機體穩(wěn)態(tài)的最重要調節(jié)機制，一旦失衡且機體自身和人為干預失效時，就會出現(xiàn)氧化應激，繼發(fā)一系列的異常反應，最終使健康受到影響，引發(fā)疾病，甚至危及生命[4]。

所謂自由基動態(tài)穩(wěn)衡性是指機體或細胞內氧自由基的生成與抗氧化防御之間保持動態(tài)平衡，使氧自由基的產生和清除維持正常的一種生理狀態(tài)。動物機體體內氧自由基的水平存在有三個水平，即正常水平、亞健康水平和臨床致病水平。在正常水平到臨床致病水平之間有一個時間間隔。只要在這一時間段內能采取干預措施，就會始終遠離臨床致病水平，就不會出現(xiàn)氧化應激傷害。人們把這個時間段稱之為“氧化應激窗口期”[5]。對于動物體內自由基動態(tài)穩(wěn)衡特征不能像非自由基那樣根據體內的非自由基正常水平進行判斷，其特征及其正常水平的維持必然與自由基的產生、清除、利用，對生物分子的損傷及其修復密切相關。根據方允中等[6]的建議，認為在生理情況下自由基的動態(tài)穩(wěn)衡的主要特征是需氧生物體內自由基的水平既要符合滿足自由基應當履行的生理作用的需要，又要能被抗氧化系統(tǒng)清除，而沒有清除掉的自由基對重要生物分子的損傷又可被修復，即使出現(xiàn)嚴重損傷的細胞還可以通過凋亡途徑被清除，不應給機體造成較大危害[6]。

氧化應激的概念最早源于人類對衰老的認識。從1985年開始，德國科學家Sies首次提出了氧化應激的概念，并在1991 年對這一概念進行定義，提出“氧化應激是指機體氧化活性物質產生過多和（或）機體抗氧化能力減弱，活性氧（ROS）清除不足，導致ROS在體內增多，破壞機體氧化/還原的正常平衡，并引起細胞氧化損傷的病理過程”[5]。進入21 世紀以來，在人醫(yī)領域，國內外科學家進行了大量卓有成效的研究。這些研究已初步證實，生命體內分子水平的氧化還原平衡被打破是造成絕大多數(shù)疾病和機體老化的根本原因。盧德勛[2]在動物營養(yǎng)學界首次提出“由自由基穩(wěn)衡態(tài)失衡主導的三方聯(lián)動效應的整體運作狀況最終決定氧化應激、炎癥和免疫功能失衡是否影響動物健康狀況的走向和最后結局。導致動物亞健康態(tài)的核心機制是由自由基穩(wěn)衡態(tài)失衡主導的三方聯(lián)動效應，同時也是動物疾病，特別是非傳染疾病發(fā)生的根本原因”，并指出“氧化應激和炎癥通常是畜群出現(xiàn)健康問題的兩個重要引爆點，其中氧化應激是源頭引爆點”，為健康養(yǎng)殖指明了正確方向。

已知，引起氧化應激的活性氧或自由基，可以是機體內產生的，也可以是外環(huán)境因素對機體作用所致；所引起的氧化應激可以是局部器官的，也可以是全身性的。在飼養(yǎng)實踐中，通常隨處可見大量因氧化應激導致的家畜疾病，比如由黃曲霉毒素引起的損傷就是一種形式的氧化應激，還有斷奶仔豬猝死，雞胚氧化應激，奶牛圍產期疾病，犢牛和肉牛適應期、轉群期和運輸期出現(xiàn)各種問題，家禽腹水癥，家禽腦軟化癥，家禽脂肪—出血綜合征，豬惡性高熱癥，奶牛乳房炎，牛營養(yǎng)退行性肌病，牛乳房水腫和奶牛繁殖疾患等。

在炎癥中，細菌、病毒等病原體感染會破壞機體正常的自由基動態(tài)穩(wěn)態(tài)，從而產生ROS 和活性氮（RNS），參與病原體的復制、基因突變并誘發(fā)宿主細胞凋亡，從而促使炎癥進一步發(fā)展。氧自由基是炎癥反應的效應器，氧自由基過度產生也能通過模式識別受體（PRRs）和非模式識別受體誘導炎癥反應，自由基導致的氧化應激與炎癥通過調控轉錄水平進而相互影響，形成由自由基穩(wěn)態(tài)失衡主導產生的三方聯(lián)動效應，其中炎癥是這一聯(lián)動效應中重要的一方。氧化應激與炎癥反應往往相互伴隨，自由基啟動細胞促炎因子導致炎癥發(fā)展，通過氧化應激加重炎癥反應，而炎癥反應又產生更多的自由基，反過來進一步加重氧化應激，形成惡性聯(lián)動循環(huán)。由此可見，科學、有效地干預和控制炎癥反應是防止并有效解決畜群出現(xiàn)健康問題的重要技術措施。

動物機體維持自由基動態(tài)穩(wěn)衡狀態(tài)是動物旨在預防疾病、保持健康的自我防御功能的不可或缺的根本性調節(jié)機制。已知在動物機體內部存在降低自由基危害的4道防線：①第一道防線——細胞色素氧化酶機制。在長期進化過程中，一切需氧生物發(fā)展形成了一條十分復雜又精巧、由細胞色素氧化酶參與的細胞呼吸鏈，可避免ROS 的產生，這是清除自由基最徹底的防御系統(tǒng)。機體從空氣中吸入的分子氧95%以上經線粒體中細胞色素氧化酶直接還原為水，與此相耦聯(lián)通過氧化磷酸化作用生產了可供機體利用的能量；另外5%的氧通過非酶途徑生產了ROS。②第二道防線——抗氧化酶機制。盡管有第一道防線，即使在正常機體中仍有3%～5%的O2由線粒體泄漏的電子生成超氧陰離子（O2-·），在一些病理條件下會產生更多的O2-·。能清除ROS的酶稱之為抗氧化酶，主要包括超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）。它們是抵抗自由基危害的第二道防線，其中SOD擔負著抗自由基損傷的重要任務。③第三道防線——清除劑機制。清除劑也常常稱之為抗氧化劑，機體內固有的清除劑稱之為內源性抗氧化劑，有別于由飼料或藥物從外界攝入的外源性抗氧化劑，其作用機制是直接還原自由基，通過增強抗氧化酶活性迅速消滅自由基。這是抵抗自由基危害的第三道防線。④第四道防線——修復機制。即使機體內有上述三道防線防御自由基的侵害，但是自由基損傷還是防不勝防，不斷發(fā)生，顯然僅靠上述清除機制還不夠十分保險，為此動物機體又發(fā)展形成了一套對已遭受自由基損傷的物質的修復機制。這套系統(tǒng)執(zhí)行兩種功能：一是把已損傷的物質搬走或清除，主要是把復雜受傷害的物質降解成簡單物質變成供修復用的材料；二是把這些原料重新合成原來的物質，這一步才是真正意義上的修復。這四道防線擔負著機體抗氧化應激的自我防御功能。

上述動物機體內部的由抗氧化酶和非酶性抗氧化劑組成的抗氧化防御系統(tǒng)屬于內源性抗氧化防御系統(tǒng)。根據美國Lester Packer 教授團隊多年的研究成果[7]，動物體內在眾多的非酶性的抗氧化劑中由5大強抗氧化劑構成了具有相互協(xié)同效應的呈網絡運作的抗氧化防御系統(tǒng)。在這一網絡運作的抗氧化防御體系中，水溶性的強抗氧化劑是維生素C 和谷胱甘肽，其中谷胱甘肽屬于內源性營養(yǎng)物質。他們擔負著清除體液和細胞外液內自由基的抗氧化功能。而脂溶性的強抗氧化劑是維生素E 和輔酶Q10，其中輔酶Q10 屬于內源性營養(yǎng)物質。它們擔負著清除細胞膜內的自由基功能，特別是輔酶Q10對保護線粒體免受自由基攻擊有重要作用。在這一抗氧化防御體系中，除了這4種強抗氧化劑外，還有一種重要的內源性強抗氧化劑就是α-硫辛酸，它的抗氧化功能十分強大，也是慢性炎癥的阻滯劑。α-硫辛酸既能穿透細胞的脂溶部分，進入細胞后形成水溶性的二氫硫辛酸，所以它屬于一種水脂兼容性的抗氧化劑，它具有既能還原水溶性被氧化態(tài)的維生素C和谷胱甘肽，又能還原脂溶性的被氧化態(tài)的維生素E的作用，在這一抗氧化防御體系中處于核心位置。在這由5 大內外源抗氧化劑組成的系統(tǒng)集成型呈網絡運作的抗氧化防御體系具有相互支援、協(xié)同運作的整體功能，保證其整體抗氧化防御功能發(fā)揮到極致。機體這一呈網絡運作的抗氧化防御體系不僅在維護機體內部自由基穩(wěn)態(tài)平衡方面擔負著特別重要的功能，而且還控制著機體內部數(shù)以兆計的細胞，全方位地控制著生命的方方面面，根據機體的生理需求，通過生物信息調控，配合開啟或關閉某些基因表達，直接或間接影響著動物防御功能正常發(fā)揮和健康狀況。

到目前為止，在動物營養(yǎng)領域，對谷胱甘肽、輔酶Q10和α-硫辛酸這3大內源性抗氧化劑的研究幾乎還是空白。如何在養(yǎng)殖實踐應用還需要作更多推敲。根據Lester Packer 教授上述研究成果和系統(tǒng)營養(yǎng)學的有關內容，筆者提出一個動物系統(tǒng)集成型抗氧化防御營養(yǎng)供給方案。在這一方案中除了暫時不去考慮使用谷胱甘肽、輔酶Q10和α-硫辛酸3大內源性抗氧化劑外，把添加硒、維生素C 和維生素E 以及植物營養(yǎng)活性物質（植物提取物）放在日糧優(yōu)化設計中進行營養(yǎng)供給干預和健康管理干預，使其成為動物健康營養(yǎng)管理工程技術體系的一個重要技術措施[2]。這一系統(tǒng)集成型抗氧化營養(yǎng)供給方案不僅科學地詮釋了動物自我防御功能，而且為制定強化動物自我防御功能營養(yǎng)干預策略提供了科學依據。

2.1.2 免疫激活/免疫抑制穩(wěn)態(tài)平衡

動物機體內強大、正常運作的免疫防御機制是一個完整的系統(tǒng)，為機體健康提供了一個基本保障。機體的免疫系統(tǒng)像一支精密的軍隊，24 h 晝夜不停地保護著動物的健康。在任何一秒內，免疫系統(tǒng)都能協(xié)調調派不計其數(shù)、不同職能的免疫“部隊”從事復雜的任務。

眾所周知，當動物機體免疫功能低下的時候，很多疾病都會乘虛而入，因此人們一直對免疫系統(tǒng)的認識有一個誤區(qū)，認為免疫系統(tǒng)越強大越好。然而當免疫反應過于激烈的時候，同樣會對機體造成傷害導致疾病。因此對于一個特定的機體而言，更為重要的是保持免疫反應的平衡。平衡的免疫系統(tǒng)才是最優(yōu)的健康狀態(tài)。對于免疫反應過弱的動物來說，適當增強免疫反應是可以的，但是對于健康的動物來說繼續(xù)保持就好了，而對于免疫反應過強的動物來說則要降低免疫反應。健康的動物大部分都是處于免疫平衡的狀態(tài)，并不需要再通過藥物、保健品或者食物來“折騰”自己的免疫系統(tǒng)了，說不定會因為不恰當?shù)摹罢垓v”導致免疫系統(tǒng)功能增強或者下降而出現(xiàn)疾病。

免疫系統(tǒng)的作用表現(xiàn)為免疫激活和免疫抑制兩個方面。這兩方面相互作用，相輔相成，使免疫系統(tǒng)保持穩(wěn)定，從而保障免疫反應適度，使免疫系統(tǒng)在經受各種刺激的條件下，仍能維持機體的生理平衡狀態(tài)。免疫激活和免疫抑制形成一個重要的平衡，過強的免疫激活容易導致炎癥和細胞因子風暴，而過強的免疫抑制則成為了腫瘤躲避免疫攻擊的好幫手。免疫調節(jié)是指免疫系統(tǒng)中的免疫細胞和免疫分子之間，以及與其他系統(tǒng)如神經內分泌系統(tǒng)之間的相互作用，使得免疫應答以最恰當?shù)男问绞箼C體維持在最適當?shù)乃?，但如果免疫調節(jié)平衡被破壞，則可引起某些疾病。免疫平衡是健康的免疫系統(tǒng)的根本保障。免疫激活和抑制一旦失衡就會產生免疫應激，導致動物健康問題發(fā)生和飼料利用率降低。免疫調節(jié)機制是維持機體內正常生理功能動態(tài)穩(wěn)衡的關鍵機制之一[8]。免疫調節(jié)機制不僅決定了免疫應答的發(fā)生，而且也決定了反應的強弱。這一調節(jié)作用是精細的、復雜的。已知，免疫系統(tǒng)存在免疫激活/免疫抑制穩(wěn)態(tài)平衡機制，它是動物機體自我防御功能中三大重要生理功能動態(tài)穩(wěn)衡生理防御之一。

雙向免疫調節(jié)，是指體內各種因素對免疫應答進行正負雙向調節(jié)的作用。藉此使免疫應答適度，以維持機體免疫功能達到穩(wěn)態(tài)平衡。雙向調節(jié)表現(xiàn)在以下兩個方面：一是在排除外來抗原異物時，激活并加強免疫應答反應；二是外來抗原物質排除后，可使免疫應答自限減弱以至終止。所以說免疫系統(tǒng)也是一柄雙刃劍：它既能排除外來因素（異己）的侵襲，從而保證了動物生存和正常的生命活動，又能因免疫系統(tǒng)的陰差陽錯導致疾病的發(fā)生。在免疫調節(jié)功能紊亂時，對外來入侵物質不能正常反應、清除，會降低機體的抗感染能力，或者對“異己”抗原產生高免疫應答性從而導致超敏感性，易造成機體組織的免疫損傷，發(fā)生變態(tài)反應性疾病。我們把前者稱為“抑制”，后者稱為“超敏”。

動物健康與否，取決于機體的免疫功能夠保持相對的自身穩(wěn)定，即免疫功能的相對平衡。動物機體的免疫系統(tǒng)是一個龐大的網絡，免疫細胞和非免疫細胞都可能通過分泌細胞因子參與免疫平衡的調節(jié)。傳統(tǒng)免疫學認為，輔助性T 細胞（Th）是CD4+T 細胞；CD8+T細胞包含有細胞毒性T細胞（Tc）和抑制性T細胞（TS）。在T細胞亞群中Th和TS細胞的相互作用形成了T細胞網絡，對機體免疫應答的調控和維持免疫平衡穩(wěn)定起著重要作用。Th即輔助性T細胞，是T細胞的一種功能性亞群，具有輔助B細胞及其他T細胞功能活性的作用，它除了表現(xiàn)出免疫應答的作用外，也能誘導其他T細胞亞群活性的活化。TS即抑制性T細胞，他的功能是抑制體液和細胞免疫應答。這兩種T 細胞亞群各具有獨特的功能，不能相互轉變。然而，卻能通過它們間的相互作用而完成免疫調節(jié)作用，維持免疫平衡穩(wěn)衡。

動物機體免疫功能不僅要在免疫激活和抑制的整體水平上保持平衡，免疫反應水平既不能過低也不能亢進，而且在獲得性免疫階段，細胞免疫和體液免疫功能之間也需要維持動態(tài)平衡。機體的獲得性免疫平衡主要由Th1 型和Th2 型細胞因子進行調節(jié)。Th1型細胞因子是指促進細胞免疫的那些細胞因子，其中主要有白細胞介素-2（IL-2）、腫瘤壞死因子（TNF）和IL-12，還有干擾素（IFN）；TH2 型細胞因子的功能是促進B 細胞分化、成熟和增殖，加B 細胞數(shù)量，促進抗體產生等，主要有IL-4、IL-10、IL/5、IL/6、IL/13 和轉化生長因子（TGF）等，它們參與體液免疫，是決定體液免疫的主要因子。

免疫學研究表明，調節(jié)功能是作用于免疫應答過程中的多個環(huán)節(jié)。免疫調節(jié)存于動物機體不同層次，包括有自身調節(jié)、整體調節(jié)和群體調節(jié)。自身調節(jié)是指免疫系統(tǒng)內部的免疫細胞、免疫分子的相互作用；整體調節(jié)是指神經內分泌系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的相互作用；而群體調節(jié)是指主要組織相容性復合體（MHC）的種群適應性?？刂泼庖邞鸬幕虼嬖谟贛HC 中，MHC 分子表達與否，表達水平及其型別直接決定免疫應答是否發(fā)生，以及產生應答水平的高低，從而導致不同種屬或不同品系的動物對特定抗原的免疫應答強度各異。這種基因水平的群體調節(jié)受遺傳控制。

已知，在動物機體內部各種免疫細胞均能產生一定量的自由基，其中單核細胞、巨噬細胞和中性粒細胞是產生自由基較多的免疫細胞。隨著對ROS 了解的不斷深入，ROS從無足輕重的氧化呼吸副產品轉變成細胞間信號轉導的重要成分，甚至在機體免疫中也發(fā)揮著不可忽視的作用。在動物先天免疫中，ROS不僅是殺傷病原體的主要武器，還可以調節(jié)自然殺傷細胞的活性；而在獲得性免疫，低濃度的ROS 可以刺激淋巴細胞活化、增殖、分化，促進免疫激活。但是由于自由基作用的靶細胞和分子無特異選擇性，所以自由基在參與防御作用的同時也會給組織細胞帶來損傷，特別在病理過程中這種損傷作用有時占主導地位。在高濃度的ROS刺激下淋巴細胞趨于凋亡，促進免疫終結；另一方面，氧化應激狀態(tài)下的自由基產物可以調節(jié)許多免疫和炎性分子的表達，引起炎癥反應甚至惡化，導致組織損傷。異常的免疫狀態(tài)和機體氧化狀態(tài)失衡有關，所以免疫應激是參與以自由基穩(wěn)衡態(tài)失衡主導的聯(lián)動效應另一個重要一方。

2.1.3 促炎/抗炎反應穩(wěn)態(tài)平衡

炎癥是機體自我防御功能一個重要組成部分。炎癥可以是感染引起的感染性炎癥，也可以不是由感染引起的非感染性炎癥。臨床中多種疾病由炎癥引起或者伴隨著炎癥反應發(fā)生，炎癥往往是導致疾病加重的導火線。外源性或內源性損傷因子引起機體細胞和組織各種各樣的損傷性變化，與此同時機體的局部和全身也發(fā)生一系列復雜的反應以消滅和局限損傷因子，清除和吸收壞死組織和細胞，并修復損傷。這種復雜的以防御為主的反應稱之為炎癥。炎癥的產生是一個復雜的過程，其本質是機體激活自身的某一部分異常組織，以便讓該部分接受免疫系統(tǒng)注意的一種方式。炎癥機制讓機體內的白細胞能夠定向釋放到受影響的血液或組織中去消滅感染源[3]。

在臨床上，創(chuàng)傷和感染均可引起炎癥，異常的免疫反應造成的組織損傷及機械性、化學性（如強酸、強堿、強氧化劑等）、物理性（高溫、低溫、紫外線和放射線等）外傷，還有各種毒素，包括生物異源物質和重金屬等也會引起機體的炎癥。通常炎癥是從急性炎癥開始，急性炎癥本是機體對于外界某些刺激引發(fā)的一種防御反應，同時也屬于機體對外界刺激造成損傷的一種自愈機制，但是炎癥反應過于劇烈或維持太久就會使急性炎癥轉化為慢性炎癥，炎癥反應由防御反應轉變?yōu)橹虏C制。此時機體只有啟動抗炎機制，釋放抗炎細胞因子對炎癥反應進行牽制和調節(jié)，才能使機體既能有效抵御致病因素的侵襲，又能使炎癥反應不會過度強烈而損傷機體的正常功能。顯然，機體內部促炎/抗炎反應穩(wěn)態(tài)平衡的存在是確保炎癥反應能充分發(fā)揮防御功能而不至于轉變?yōu)橹虏C制的重要生理防御保障機制。

機體內部促炎/抗炎反應穩(wěn)態(tài)平衡的具體運行機制簡述如下：在正常生理情況下，促炎反應與抗炎反應處于動態(tài)平衡狀態(tài)。當動物機體受到嚴重感染時，一方面通過增強促炎反應達到免疫防御和免疫自穩(wěn)目的，另一方面激活各種免疫調節(jié)細胞，釋放大量細胞因子發(fā)揮抗炎作用，使兩者趨于穩(wěn)態(tài)平衡。為防止炎癥過度活化對機體造成損傷，機體促炎反應激活的同時，往往誘導抗炎反應，促炎反應和抗炎反應相互制約，共同決定免疫應答的走向。

如前所述，由自由基穩(wěn)態(tài)失衡主導產生的三方聯(lián)動效應，其中炎癥是這一聯(lián)動效應中重要的一方。氧化應激是炎癥過程中的伴隨現(xiàn)象，通過氧化應激加重炎癥反應，而炎癥通過炎癥介質促進氧化應激，反過來又加重氧化應激，形成惡性聯(lián)動循環(huán)。在動物機體內部，細胞內外活性氧生成增加，可通過激活NF-κB通路誘導促炎細胞因子、炎癥細胞因子和炎癥蛋白基因表達增加，促炎細胞因子TMF 和IL-1 基因表達增加，又可通過誘導活性氧生成進而激活NF-κB 通路誘導促炎細胞因子、炎癥細胞因子和炎癥蛋白基因表達增加，形成一個活性氧與促炎細胞因子的正反饋循環(huán)[9]。免疫反應和炎癥反應都是機體保護性防御反應。如果沒有炎癥反應，動物就無法生存于充滿致炎因子的自然環(huán)境中。同樣，如果沒有免疫反應，動物也將不能應對無數(shù)的各種病原體的侵襲和危害。不過，過度的免疫和炎癥反應又都是對動物健康有害的。免疫和炎癥是一個問題的兩個側面，兩者相互重疊，不可分割。同樣如上所述，機體免疫平衡與炎癥反應也存在密切的互動關系。當免疫平衡時，大部分的炎癥反應不會顯著干擾動物機體的總體健康狀況；一旦免疫失衡，免疫系統(tǒng)會產生大量炎癥反應，在這種情況下就會給機體造成損害，最后導致疾病發(fā)生。典型免疫反應涉及根據清除的病原體類型，產生協(xié)調淋巴細胞分化的細胞因子。感染一旦消除，免疫系統(tǒng)最終將進行自我調節(jié)并關閉。但是，在某些情況下，免疫反應并沒有停止，反而過量產生炎性細胞因子，導致宿主細胞發(fā)生系統(tǒng)性損傷。

促炎/抗炎反應穩(wěn)態(tài)平衡取決于促炎介質和抗炎介質之間的動態(tài)穩(wěn)衡狀況。促炎性細胞因子（例如IL-1β、IL-6 和TNF-α）可促使發(fā)生早期炎癥反應，并可放大炎癥反應；而抗炎性細胞因子（包括IL-4、IL-10 和IL-13）作用相反，因為其可抑制炎癥反應。促炎和抗炎性細胞因子和趨化因子網絡日益復雜，因此有必要在相關功能組織中對其進行全面檢測，而非僅僅檢測單個因子。

2.2 消化道微生物組生態(tài)防御

消化道是飼料消化后進入動物機體的門戶。一個完整的消化道屏障對于維持機體正常的生理功能和疾病預防是至關重要的，為此在機體從外到內設置有4 道屏障保護機制中腸道微生物區(qū)系穩(wěn)態(tài)功能是構成微生物組生態(tài)屏障的核心機制。它是上述三大重要生理功能動態(tài)穩(wěn)衡生理防御首要的保障功能。

動物腸道內存在著多種大量的正常微生物，這些共生的菌群通過與腸黏膜黏附或者結合，形成生態(tài)屏障。正常菌群在動物內環(huán)境中的定居、繁殖與宿主保持著共生的關系，為宿主提供營養(yǎng)成分，維持腸道微生態(tài)平衡。同時它們在動物體內還能增強宿主的黏膜免疫功能，促進免疫器官的發(fā)育成熟，提高特異性和非特異性免疫功能，增強巨噬細胞活性及細胞因子介導素的分泌，增強紅細胞的免疫功能[10]。對腸道屏障起重要作用的微生物主要是一些專性厭氧菌，包括乳酸桿菌、雙歧桿菌。這些專性厭氧菌通過粘附作用與腸上皮緊密結合，形成菌膜屏障，可以競爭抑制腸道中致病菌與腸上皮結合，抑制它們的定植和生長；也可分泌醋酸、乳酸、短鏈脂肪酸等，降低腸道pH與氧化還原電勢及與致病菌競爭利用營養(yǎng)物質，從而抑制致病菌的生長。Bultzingslowen等[11]研究發(fā)現(xiàn)，用5-氟尿嘧啶治療后的老鼠，腸道兼性厭氧菌數(shù)量明顯增加，移位到腸系膜淋巴結的腸道細菌數(shù)量也增加，說明腸道菌群紊亂，會改變腸黏膜通透性，影響腸黏膜物理屏障功能。

消化道微生物菌群對動物健康的影響主要表現(xiàn)為互利共用、同食共生和致病。動物腸道有益微生物的功能包括：①參與動物機體的消化代謝活動，包括微生物對飼料內一些營養(yǎng)物質的發(fā)酵、合成水溶性維生素和對健康有益的短鏈脂肪酸、促進消化酶的生成和營養(yǎng)活性物質分解和利用等。②需氧微生物，消耗腸道內的氧氣，形成厭氧環(huán)境，抑制有害需氧菌和兼性厭氧菌的增殖。③產生頡頏作用。有益微生物與病原微生物競爭腸黏膜上皮細胞粘附位點，產生頡頏作用。④對腸道黏膜通過對病原體的防御，幫助增加腸道的屏障功能，加強屏障效應。⑤中和病原體產生的毒素，減少對機體的損害。⑥幫助調節(jié)機體免疫系統(tǒng)的功能，刺激免疫、激發(fā)機體體液免疫和細胞免疫，發(fā)揮抗誘變劑、抗癌和免疫調節(jié)作用，增強機體的免疫力和抗病力。

2.3 物理屏障功能

動物在自然界生存，每天暴露在各種微生物、病原體和環(huán)境毒素中，為了保護機體免受環(huán)境中潛在的有害、危險物質的入侵，機體與外部直接接觸的器官（如皮膚、呼吸道和消化道）必須具備屏障作用的機制。皮膚最外層是由數(shù)層角質化細胞組成的角質層所覆蓋，起到了很好的屏障作用；呼吸道與外界接觸的是空氣，腸道是食物消化后進入機體的門戶，因而呼吸道和消化道的黏膜上皮也具有屏障功能。皮膚是人體防御系統(tǒng)中重要的組成部分，緊密排列的細胞構成牢固的屏障，有效阻擋入侵者。同理，直接接觸外部空氣的鼻腔、氣管、肺，同樣也具有一層屏障，能夠阻擋空氣中的塵埃和細菌進入身體內環(huán)境，發(fā)揮著防御的功能。

一個完整的消化道屏障功能對于旨在維持機體正常的生理功能和預防疾病發(fā)生的機體自我防御功能是至關重要的，為此機體從外到內設置有4道屏障保護機制，依次為微生物屏障、化學屏障、免疫屏障和機械屏障。

消化道最后一道屏障是機械屏障。機械屏障又稱為物理屏障，物理屏障作為抵御外界環(huán)境的第一道防線。它主要由腸黏膜表面的粘液層、腸上皮細胞及其緊密連接、黏膜下固有層等組成。其在腸道屏障結構中占據中心地位。它是由腸道上皮細胞及細胞間的連接所組成。細胞間的連接包括緊密連接、黏附連接、橋粒等，其中最重要的是緊密連接，位于腸道上皮細胞外膜頂端，為一狹長的帶狀結構，他們的細胞排列十分緊密，以阻斷細胞間的間隙，使細胞之間無縫連接，細胞之間還有像鉚釘一樣的緊密連接蛋白，組成城墻一樣的防御工事，從而可防止腸腔中的大分子物質如細菌和毒素等進入到血液循環(huán)中。腸黏膜上皮結構的完整性決定腸黏膜機械屏障功能的健全程度。黏液層是上皮機械屏障的第一道防線，也是消化吸收的重要部位，還可為專性厭氧菌的生長及粘附提供適宜的環(huán)境，阻止?jié)撛谥虏【亩ㄖ?。其主要成分為黏蛋白，由吸收細胞分泌。黏液層的表面還分布著具有保護作用的磷脂，不僅提供了機械性的保護層，因其具有疏水性還可以降低大分子物質的通透性，可抵制毒素的侵襲[3]。腸上皮細胞及其緊密連接：腸道上皮為單層柱狀上皮，包括吸收細胞（absorptive cell）、杯形細胞（goblet cell）、潘氏細胞（paneth cell）和未分化細胞。吸收細胞含量最多，成高柱狀，相鄰細胞頂部之間有緊密連接、中間連接等構成的連接復合體，起著主要的機械屏障作用。緊密連接是由上皮細胞膜中的蛋白質顆粒融合形成的分支及吻合構成，可以封閉細胞之間約20 nm的間隙，防止腸腔內有毒物質滲透到周圍組織中，還可起到控制離子定向轉運和大分子吸收的作用。黏膜下固有層：黏膜上皮下方是結締組織和固有層的支持組織，固有層中含有成纖維細胞、漿細胞、巨噬細胞、嗜酸性粒細胞、肥大細胞及淋巴細胞等，與黏膜上皮細胞共同組成屏障功能單位。此外，腸道正常的蠕動可以防止腸腔內容物的瘀滯和細菌的過度增殖，保持腸黏膜絨毛細胞間的緊密連接，對于維持正常的腸屏障功能具有重要意義[4]。細胞間的緊密連接結構具有高度的動態(tài)穩(wěn)定性，其通透性決定著整個腸上皮細胞的屏障功能，受到胞內外信號的調節(jié)，可受到飲食、疾病、應激等的影響。

2.4 化學防御功能

在動物機體內部存在著兩種化學防御功能，一是解毒防御功能，二是消化道化學屏障功能，使機體免受化學因素所造成危害，保持健康狀態(tài)。

2.4.1 解毒防御功能

動物機體的解毒系統(tǒng)是由皮膚、肝、腎、腸和肺組成，其中肝臟是動物機體最大的，也是最重要的解毒器官。在新陳代謝過程中，機體不可避免地存在許多代謝產物和非營養(yǎng)物質。這些物質既不能作為構建組織細胞的成分，又不能作為能源物質，其中有一些還對機體有潛在的毒性。動物機體必須通過肝臟中存在的復雜的解毒酶系統(tǒng)將他們加以代謝清除。動物在其養(yǎng)殖環(huán)境中，暴露于越來越多的有毒化合物包圍中，空氣、飲水、土壤和飼料中有毒化合物無處不在。在這種情況下，體內外源毒素越來越多，動物必須通過肝臟復雜的解毒酶系統(tǒng)正常運作來管理這些環(huán)境風險。大量研究證明，動物個體的肝臟解毒功能與其疾病風險存在高度相關。嚴格說來，對機體內部自由基的清除同樣屬于一種解毒作用。

毒素有水溶性和脂溶性兩種，水溶性毒素可直接從尿液和（或）膽汁排出，脂溶性毒素必須經過生物轉化反應，變成水溶性化合物才能排出體外。肝臟是生物轉化最重要的器官，其次是腸道黏膜壁，生物轉化也可發(fā)生在如皮膚、肺臟、腎臟和鼻黏膜等組織。

生物轉化反應具有兩個特點。一是連續(xù)性。一種物質有時需要連續(xù)進行幾種類型的反應才能實現(xiàn)生物轉化目的。二是多樣性。同一種或同一類物質可以進行不同類型的生物轉化，會產生不同的產物。生物轉化是機體維持內環(huán)境穩(wěn)態(tài)的主要機制。生物轉化即解毒過程分兩個階段，第一階段稱Ⅰ相反應，第二階段稱為Ⅱ相反應。生物轉化不是一個反應，而是一個過程，涉及多個反應和多個因子參與。許多物質通過Ⅰ相反應，其分子中的某些非極性基團變?yōu)闃O性基團，水溶性增加，即可排出體外。有些物質經過Ⅰ相反應后水溶性和極性改變不明顯，則需進一步與葡萄糖醛酸、硫酸等極性更強的物質相結合，以得到更大的溶解度才能排出體外，這種結合反應稱之為Ⅱ相反應。第Ⅰ相反應需要有足夠的B族維生素、類胡蘿卜素、維生素C 和維生素E 參與，而第Ⅱ相反應則需要有一些氨基酸、谷胱甘肽和含硫營養(yǎng)物質參與。

使動物機體解毒功能受損的主要因素包括有內外源毒素負荷過大、各種原因導致的腸道功能失衡（如菌群失調、β-葡萄糖醛酸活性增強、消化酶缺乏導致的消化吸收不良和短鏈脂肪酸產生不足等）、各種原因導致的肝臟解毒酶功能失調以及日糧營養(yǎng)物質缺乏等。這些問題都可以通過采用系統(tǒng)集成型營養(yǎng)干預技術，進行“體系”作戰(zhàn)模式加以解決。

2.4.2 消化道化學屏障功能

腸道分泌的胃酸、膽汁、各種消化酶、溶菌酶、黏多糖、糖蛋白和糖脂等化學物質，也具有屏障作用，稱之為化學屏障。胃酸能夠殺滅經口入侵的細菌，抑制細菌在腸道上皮的粘附和定植。膽汁中的膽鹽可與內毒素結合，膽酸可降解內毒素分子，膽汁中的sIgA可包繞細菌，阻斷其粘附。溶菌酶能破壞細菌的細胞壁，使細菌裂解。腸道分泌的大量消化液可稀釋毒素，沖洗清潔腸腔，使?jié)撛诘臈l件致病菌難以粘附到腸上皮上。腸黏膜中杯狀細胞分泌液中所含的糖蛋白和糖脂，是細菌粘附受體的類似物，可以改變細菌的進攻位點，使細菌與分泌物中糖蛋白、糖脂結合，然后隨糞便排出。

2.5 DNA和某些組織修復功能

DNA 分子結構的任何異常改變都可以看作是DNA的損傷。引發(fā)DNA損傷的因素有自發(fā)性損傷和環(huán)境造成的損傷，不過有時兩者很難嚴格區(qū)分。自發(fā)性損傷主要有DNA復制錯誤、DNA修復合成錯誤、堿基自發(fā)突變以及正常代謝產物對DNA 的損傷等；環(huán)境造成的損傷是指環(huán)境中許多物理和化學因素造成的DNA 分子結構的損傷，如電離輻射、紫外線、烷化劑和氧化劑等。動物每天的DNA損傷的數(shù)量十分驚人，但是這些DNA 損傷在他們成為問題前已經會得到修復。機體內部天然存在的自我修復酶在DNA修復中扮演著十分重要的角色。據估計，每1 000 個被引入的DNA 的錯誤只有不到1 個會成為永久性突變。當DNA 修復系統(tǒng)開始工作時，機體細胞必須限制已經發(fā)生的任何損傷帶來的連鎖反應，啟動抑制細胞本身復制，包括他們的DNA 復制周期。如果太多的損傷需要修復，細胞就會通過一個叫做凋亡的生理機制觸發(fā)自身的死亡。凋亡起著一種“丟卒保帥”的作用。為了限制細胞嚴重損傷事態(tài)的擴大，防止危及整體生存，機體會使嚴重損傷的細胞主動停止增殖，進而凋亡，達到此目的。

干細胞是動物機體及其各種組織細胞的最初來源，具有高度自我更新能力、高度增殖和多向分化潛能等特征。干細胞既可以通過細胞分裂維持自身細胞群的大小，又可以進一步分化成為各種不同的組織細胞，進而構成機體各種復雜的組織器官。動物機體內部的干細胞保護著動物的健康，對于許多細胞、組織和器官的再生和更新方面發(fā)揮著非常重要的作用。動物的紅細胞、脂肪細胞、免疫細胞、胃腸道、肺、骨骼、皮膚在一定時間內都需要再生和更新。