畜禽免疫應激模型的研究進展

蘇 嶄，田 河

（沈陽農業大學畜牧獸醫學院，沈陽 110161）

在畜牧業規模化生產中，生產者為提高畜禽生產效益，所采用的高強度飼養生產工藝體系和技術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、生產性能下降、免疫功能減弱等，給畜牧業生產造成嚴重的影響和巨大的經濟損失。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某些激素的水平，來調節動物體內各種養分的代謝，影響畜禽的生產性能及生產成績。

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生免疫的現象，如傳染病患者痊愈后，對該病可產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，維持體內外環境的穩定，也可能對機體產生不同程度的影響。動物機體的免疫功能是在淋巴細胞、單核細胞等相關細胞及產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成了機體的免疫系統。正常情況下，免疫功能使機體內環境得以維持穩定，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生和發展。

1.2 應激

應激是指機體受到外界或內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、內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，迫使機體做出調節反應的因子稱為應激因子或應激源。機體調動全身組織器官以應對、適應應激因子的刺激所表現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

免疫應激是指在衛生環境較差的情況下，畜禽機體頻繁受到外界微生物的攻擊，使免疫系統不斷被激活，產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育受阻，即動物處于“免疫應激狀態”。在營養免疫學中，將免疫應激認為是動物達到最佳生產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。機體的免疫系統對養分具有優先使用的能力，當動物發生免疫應激時，免疫系統活化，釋放出CK，CK調節體內代謝過程，從而影響動物的生長性能、營養需要量及營養需求模式[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。

關于免疫應激對動物免疫系統的作用機制，普遍認為是由糖皮質激素（GC）介導的。當動物處于免疫應激狀態時，機體主要通過下丘腦-垂體-腎上腺軸（HPA）參與調節應激反應，HPA系統處于應激反應的中心，促腎上腺皮質激素釋放激素（CRF）分泌加強，引起垂體前葉促腎上腺皮質激素（ACTH）的合成和分泌增強[3]。ACTH的主要作用是促進腎上腺皮質合成糖皮質激素，糖皮質激素與T淋巴細胞表面腎上腺糖皮質激素受體配基結合，介導并激活淋巴細胞核內一種鈣鎂離子依賴性核酸內切酶，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軸的最終產物，由腎上腺皮質束狀帶分泌的皮質酮和皮質醇產生糖原異生、抗炎癥及免疫保護等廣泛作用，當雛雞處于免疫應激狀態時，皮質酮含量增高，而血漿皮質酮水平越高，免疫抑制越明顯[5-6]。

相關研究認為，腎上腺皮質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激素釋放激素（CRF）的刺激，可導致與糖皮質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，機體神經內分泌系統功能活動的改變，可能是導致免疫系統功能變化的重要因素之一。腎上腺皮質激素介導應激有一個濃度范圍，在應激條件下，通過中樞神經系統的作用，由外周T淋巴細胞產生一種大分子蛋白質，這種蛋白質對某些免疫功能具有抑制作用，稱為應激免疫抑制蛋白質，這為免疫應激造成免疫抑制的研究開辟了新領域[8]。

機體參與調節應激反應的途徑除HPA軸外，還需要下丘腦-垂體-甲狀腺系統參與。在免疫應激狀態下，可能由于機體內腎上腺皮質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

在營養免疫學研究中，可采取不同的衛生管理措施，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，使動物發生免疫應激[9]；采取不同的飼養管理制度，如對對照組仔豬采取“早期隔離斷奶”和“全進全出”的飼養，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的飼養方式，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）人工誘發應激[12-14]。現代營養學中最經典、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的作用機理

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

LPS在細菌正常生活狀態時不釋放，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，通過一系列細胞內信號傳導系統，刺激體內多種細胞合成和釋放內源性活性因子而表現出多種生物活性，產生腫瘤壞死因子-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-內分泌-免疫”網絡，誘導畜禽在短時間內產生細菌感染癥狀，引起畜禽發生免疫應激。

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生全身炎性反應。在免疫應激過程中，免疫細胞能產生和釋放激素，并可通過其產生的細胞因子作用于全身各組織器官，使機體代謝發生改變，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控作用主要表現為外周蛋白質的分解加快、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內分泌系統時，可導致神經內分泌系統的改變，最終使機體代謝發生改變。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），使機體產生炎性反應，導致畜禽采食量下降及生產性能降低[15-19]。另外，外周免疫細胞因子可改變神經內分泌系統的激素水平，減少生長激素、類胰島素生長因子（IGF-Ⅰ）的分泌，提高血漿中皮質醇（COR）的水平，同時促進兒茶酚胺（CA）的分泌，CA氧化能產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，并對免疫系統產生負反饋作用[12]。

3.3 脂多糖的研究現狀

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典的模式[12,18-20]。研究表明，在沒有檢測到病原體的環境中，衛生環境較差能導致炎性細胞因子增加，從而使雞的生產性能下降，生產成績降低。由此可見，環境中具有免疫原的大分子物質和具有感染力的病原體都會誘發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。給雞連續注射血漿蛋白（LPS）13 d，發現4～8 d產生的酸性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后機體逐漸產生免疫耐受反應[21]。

4 結語

在生產實踐中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育及營養物質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，主要表現為在實際生產中畜禽場內環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的時間與LPS的劑量有關[13]。因此，為更貼近生產實際，建立成功的免疫應激模型至關重要，而更為理想的免疫應激模型還有待于進一步的研究發現。

[1]Johnson R W.Inhibition of growth by pro-inflammatory cytokines:an integrated view[J].J Anim Sci,1997,75（5）:1 244-1 255.

[2]賴長華,李德發,尹靖東.共軛亞油酸對免疫應激調控的研究進展[J].中國農業大學學報,2005,10（4）:27-30.

[3]Dohms J E,Metz A.Stress-machaisms of Immunosuppression[J].Veterinary Immunology and Immunopathology,1991,30:89-109.

[4]Vefrugno G L,Laehuer,Peregoec,et al.Lack of glueoeoreieoiels sustains the stressmoluced release of noradrenaline in the anterior hypothalamus[J].Neuroerdoerinoloy,1995,57:835.

[5]Salok-Johnson J L,Mcglone J J.Making sense of apparently conflicting data:Stress and immunity in swine and cattle[J].Anim Sci,2007,85:81-88.

[6]Prunier A,Mounier A M,Hay M,et al.Effects of cast ration,tooth resection,or tail docking on plasma metabolites and stress hormones in young pigs[J].Anim Sci,2007,83:216-222.

[7]袁志航,文利新.動物免疫應激研究進展[J].動物醫學進展,2007,28（7）:63-65.

[8]范少光,丁桂鳳.T淋巴細胞產生的應激免疫抑制蛋白[J].北京醫科大學學報,1999（3）:197-203.

[9]Bassaganya-Riera J,Hontecillas-Magarzo R,Bregendahl K,et al.Effects of dietary conjugated linoleic acid in nursery pigs of dirty and clean environments on growth,empty body composition,and immune competence[J].Journal of Animal Science,2001,79:714-722.

[10]Williams N H,Stahly T S,Zimmerman D R.Effects of level of chronic immune system activation on the growth and dietary lysine needs of pigs fed from 6 to 112 kg[J].Journal of Animal Science,1997,75（9）:2 481-2 496.

[11]Williams N H,Stahly T S,Zimmerman D R.Effects of chronic immune system activation on the rate,efficiency,and composition of growth and lysine needs of pigs fed from 6 to 27kg[J].Journal of Animal Science,1997,75（9）:2 463-2 471.

[12]Johnson R W,Von Borell.Lipopolysaccharide-induced sickness behavior in pigs is inhibited by pretreament with indomethacin[J].Anim Sci,1994,72（9）:309-314.

[13]Balaji R,Wright K J,Hill C M,et al.Acute phase responses of pigs challenged orally with Salmonella typhimurium[J].Journal of Animal Science,2000,78（7）:1 885-1 891.

[14]Cook M E,Miller C C,Park Y,et al.Immune modulation by altered nutrient metabolism:nutritional control of immune-induced growth depression[J].Poultry science,1993,72（7）:1 301-1 305.

[15]Klasing K C,Laurin D E,Peng R K,et al.Immunologically mediated growth depression in chicks:influence of feed intake,corti-costerone,and interleukin-1[J].J Nutr,1987,117:1 629-1 637.

[16]Kent S,Bluthe R M,Kelly K W,et al.Sickness behavior as a new target for drug development[J].Trends in Pharmacological Sciences,1992,131（1）:24-28.

[17]Kelley K W,Johnson R W,Dantzer R.Immunology discovers physiology[J].Veterinary Immunology and Immunopathology,1994,43（1－3）:157-165.

[18]Webel D M,Finck B N,Baker D H,et al.Time course of in creased plasma cytokines,cortisol and urea nitrogen in pigs following intraperitoneal injection of lipopolysaccharide[J].Journal of Animal Science,1997,75（6）:1 514-1 520.

[19]Wright K J,Balaji R,Hill C M,et al.Integrated adrenal,somatotropic,and immune responses of growing pigs to treatment with lipopolysaccharide[J].Journal of Animal Sci,2000,78（7）:1 892-1 899.

[20]Kegley E B,Spears J W,Auman S K.Dietary phosphorus and an inflammatory challenge affect performance and immune function of weanling pigs[J].2001,79（2）:413-419.

[21]Takahashi K,Miyake N,Ohta T,et al.Changes in plasma α-1-acid glycoprotein concentration and selected immune response in broiler chickens injected with escherichia coli lipopolysaccharide[J].Br Poul Sci,1998,39（1）:152-155.