精氨酸、谷氨酰胺對仔豬抗應激能力的影響及其機理研究

覃珍珍 林昌華 陳雙林 陳紅梅 楊志春 李 宇 蔣家霞*

（1.廣西農墾永新畜牧集團新興有限公司，廣西柳州 545112；2.柳江市柳江區畜牧站，廣西柳州 545100；3.柳州市柳江區水產畜牧獸醫局，廣西柳州 545100）

氨基酸是構成機體免疫系統的基本物質，與免疫系統的組織發生、器官發育有著極為密切的關系，其維持機體免疫機能，減少疾病的產生，特定的氨基酸可以抵抗或消除疾病和免疫機能抑制的產生。本試驗篩選精氨酸、谷氨酰胺在仔豬階段開展研究，旨在探索斷奶仔豬在不同功能性氨基酸作用下抗應激的免疫學機理，從營養免疫角度提升仔豬抗病力。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

廣西農墾永新畜牧集團某豬場；

1.2 試驗材料

L-谷氨酰胺，產地為美國，白色粉末；L-精氨酸，白色結晶粉末；

1.3 試驗設計與基礎日糧

采用單因素隨機化試驗設計。整個試驗選取同一批次，日齡在31±2d的斷奶仔豬270頭，體重為7.5±0.25kg，單頭稱重并標記耳號，隨機分組分為對照組、試驗1組、試驗2組，每組3個重復欄，每個重復欄30頭，試驗期25d。

各試驗組的日糧營養值見表1。

表1 基礎日糧配方營養值

表2 試驗設計

試驗分兩個階段進行。

試驗階段一（36～56日齡），試驗豬隨機分好組后，按試驗設計分別進行飼喂；

試驗階段二（56～61日齡），在第一階段飼喂結束后，每處理組隨機挑選15頭體重相近的試豬進行細菌脂多糖（LPS）的免疫應激試驗。

2 試驗處理及樣本采集

2.1 血液指標

在試驗第25d，各試驗處理組每重復隨機挑選5頭豬進行前腔靜脈采血兩份，各5ml。用離心機2500 r/ min離心10 min，分離血清，用于血清生化指標、免疫指標、抗氧化指標等指標的測定。

2.2 LPS免疫應激試驗

在試驗第30d，對第25d采血的豬只腹膜注射100μg/kg的LPS，于注射3h后，所有試驗豬進行前腔靜脈采血兩份，具體同上。

LPS：大腸桿菌血清型055：B5，Sigma公司產品，注射時用生理鹽水配成含LPS 500μg/ml的溶液。

2.3 數據分析與處理

試驗數據運用EXCEL軟件進行處理后，再用SPSS16.0數據統計軟件進行單因素方差分析。結果用平均數±標準差（X±SD）表示。

3 結果分析

3.1 應激狀態下功能性氨基酸對仔豬體液免疫指標的影響

表2 應激狀態下功能性氨基酸對仔豬血清免疫球蛋白指標影響的比較

由表2可知，在IgG方面，LPS刺激前后均以精氨酸、谷氨酰胺組數值較高，且與對照組差異均極顯著（P<0.01），而刺激后各組IgG值均有不同程度下降，其中以對照組下降幅度最大，與兩處理組差異均極顯著（P<0.01）；

在IgM方面，刺激前三組差異并不顯著（P>0.05），LPS刺激后，除精氨酸組略有下降外，其其余兩組均有不同程度上升，其中對照上升幅度最大，與兩處理組差異均顯著（P<0.05）；

3.2 應激狀態下功能性氨基酸對仔豬炎性細胞因子水平的影響

由表3可知，在γ-干擾素（IFN-γ）方面，刺激前后均以精氨酸、谷氨酰胺組最高，且與對照組差異均極顯著（P<0.01），而刺激后各組值均有不同程度上升，且上升幅度基本相近，三組差異亦不顯著（P>0.05）；

在腫瘤壞死因子a（TNF-α）方面，LPS刺激前，以精氨酸組數值最高，與其他兩組差異均顯著（P<0.05），而刺激后，三組數值均有不同程度上升，其中對照組上升幅度最大，與其余兩組差異均極顯著（P<0.01），且LPS刺激后，對照組、精氨酸組兩組值相對較大，均與谷氨酰胺組差異（P<0.01）；

在白細胞介素1β（IL-1β）方面，刺激前以對照組數值最大，精氨酸組最小，三組相互之間差異均極顯著（P<0.01）；而刺激后，各組值均有不同程度上升，其中精氨酸、谷氨酰胺兩組上升幅度最大，均與對照組差異極顯著（P<0.01），而刺激后也以谷氨酰胺組值最大，對照組最??；

表3 應激狀態下功能性氨基酸對仔豬炎性細胞因子影響的比較

4 討論

4.1 應激狀態下功能性氨基酸對仔豬血清免疫球蛋白指標的影響分析

體液免疫反應中，免疫球蛋白G（IgG）水平高低是衡量抗體產生的指標之一，它能中和毒素使其失去毒性，調理、凝聚和沉淀抗原，在體液免疫中最為重要。

在本試驗中，LPS刺激前，氨基酸組IgG值均極顯著大于對照組（P<0.01），特別是谷氨酰胺處理組，究其原因，這與Gln在細胞代謝過程中所發揮獨特的作用有關，它通過轉氨基和脫氨基，合成豐富的氨基酸，從而促進機體分泌免疫球蛋白，而同時Gln作為代謝底物，既參與漿細胞的能量代謝又能為DNA的合成提供所需的前體物質，對維持和促進免疫細胞（漿細胞等）的生物活性以及保障B淋巴細胞的增殖和分化具有重要作用，從而能有效緩解應激對免疫系統造成的負面作用[1]。

而LPS應激后可發現，應激前后結果基本一致，由結果可知，之前IgG處于較高值的組，應激后仍然處于高位，且與對照組差異仍極顯著（P<0.01），這可能是跟應激源的強弱有關。國外報道有，正常的動物機體會自動判斷應激的程度，從而發起與之對應的免疫反應，既不過分也不會缺乏。而本試驗中，每一組的試豬嚴格按照LPS 100μg/kg腹膜注射，因此所產生的應激強度都是一致的。進一步對比各組差值亦可發現，精氨酸、谷氨酰胺組與對照組差異均極顯著（P<0.01），說明在應激強度一致的前提下，額外補充精氨酸、谷氨酰胺能有效滿足應激狀態下機體的營養需求，緩解抗體的波動。其中以谷氨酰胺的效果較優。

4.2 應激狀態下功能性氨基酸對仔豬炎性細胞因子水平的影響分析

研究證實，機體中IFN-γ含量的變化就暗示提高機體免疫性能的激發程度。本試驗中，LPS刺激前，氨基酸組IFN-γ含量均高于對照組，且差異均極顯著（P<0.01），這說明在本試驗中精氨酸、谷氨酰胺對提高機體中IFN-γ含量有促進作用，間接證明正常情況下額外補充精氨酸、谷氨酰胺有利于仔豬機體保持一種免疫系統低度激活的狀態，提升機體對外來抗原的防御能力。而LPS急性應激后，各組IFN-γ值均不同程度上升，且三組上升的幅度基本一致，這可能與試驗LPS處理引發的應激程度一致有關。

TNF-α 和IL-1β是由單核/ 巨噬細胞系統在感染和免疫早期合成與分泌的前炎性細胞因子，當受到創傷或過量的細菌或病毒感染時，對啟動免疫反應十分重要。然而，產生過量的這些炎性介質會對動物的生長和健康產生有害的影響。

本試驗中，應激前，精氨酸組TNF-α顯著高于對照組和谷氨酰胺組（P<0.05），這說明精氨酸對于TNF-α的上升有一定的作用。這可能與精氨酸具有提高巨噬細胞的細胞毒性作用，而高濃度的精氨酸（2nmol/L）能增加單核細胞和NK細胞的細胞毒性有關。在IL-1β方面，氨基酸組均極顯著低于對照組（P<0.01）。而當LPS 刺激后，各組血漿炎性因子IL-1β和TNF-α含量急劇上升，說明仔豬免疫系統被迅速而且高度激活。另外各組指標上升的規律卻也基本相似，即在刺激前較低的組，刺激后上升的幅度反而較大，反之亦然。

馮麗麗[2]等（2009）研究發現，脂多糖誘導豬肺泡巨噬細胞分泌IL-1β、TNF-α具有劑量、時間依賴性，即機體內IL-1β、TNF-α的值與LPS的濃度呈緊密正相關，與作用的時間呈下開口拋物線關系。因此，由上可推斷在仔豬免疫應激模型中，機體為有效清除炎癥源的應激而調節IL-1β、TNF-α的分泌，而LPS注射劑量的高低決定了機體產生IL-1β、TNF-α峰值的大小，而不同免疫機能狀態或健康程度下的仔豬達到峰值的時間也不同。所以筆者認為本試驗中，LPS刺激前炎性因子IL-1β、TNF-α較低組的試豬說明其擁有較好的生長和免疫性能，各類營養儲備充分，而急性應激后其機體能迅速而有效地調動各種營養及相關代謝反應來消除應激部位的炎癥反應，又因本試驗均按100μg/kg的劑量腹膜注射并在注射3h后統一采血檢測，因此應激前較小而應激后卻又較大漲幅正說明機體在氨基酸的調控下能在最短的時間內達到IL-1β、TNF-α的峰值，實現免疫防御最大化，而上升較慢的組則需要更長的時間才能消除應激源所帶來的影響。然而作者的觀點與前人許多研究結論不一致，因此有關作用機理還有待進一步探討。

5 結論

本試驗結果表明，額外添加一定量的精氨酸或谷氨酰胺對仔豬免疫應激均具有一定的緩解作用，從改善機體健康及提高抗病力的角度看，部分取代抗生素在生產上的應用是可行的。然而，因本試驗研究也存在些許不足，即氨基酸的添加量缺乏梯度和模擬應激的模式為細菌脂多糖急性應激，而生產中仔豬面對的多為緩慢而持久的慢性應激，因此精氨酸和谷氨酰胺如何更為科學合理的在實際生產中運用還有待進一步摸索。

參考文獻

[1]肖英平，洪奇華，劉秀婷，等.谷氨酰胺對斷奶仔豬生長性能、營養物質表觀消化率、空腸堿性磷酸酶活性及與腸道健康相關因子基因表達的影響[J].動物營養學報，2012，（8）：1438-1446.

[2]馮麗麗，張麗萍，張改平，等.脂多糖對豬肺泡巨噬細胞分泌 IL-1β 及TNF-α 的影響[J].河南農業科學，2009，（3）：106-109.