口服免疫球蛋白對動物健康影響的研究進展

張鵬飛，林花榮，陳功義

（1.博愛縣農業中學，河南博愛 454450；2.河南農業職業學院，河南鄭州 451450）

噴霧干燥血漿是一種從動物血液中提取的，通過排除細胞后濃縮和噴霧干燥的動物屠宰副產品。目前，市面上有3 種類型的噴霧干燥血漿產品較為普遍，即牛血漿、豬血漿和未知或混合動物來源的血漿。自20 世紀80 年代以來許多研究表明，在動物斷奶后的飼料中加入噴霧干燥血漿有一定益處，主要表現在飼料采食量、生長速度和腸道生長方面（Gao 等，2011）。噴霧干燥血漿對動物的有益作用似乎在高病原體感染條件下比低病原體暴露條件下更為顯著，說明噴霧干燥血漿的積極作用是通過改善腸道健康和腸道屏障功能介導的。噴霧干燥血漿的有益作用主要是由其免疫球蛋白部分促進。免疫球蛋白是一種糖蛋白，存在于脊椎動物血液和其他體液中，其主要作用是監視、摧毀和殺死病原體。此外，免疫球蛋白是自然界特有的多靶點抗致病效應分子，如人免疫球蛋早已被用于預防早產兒壞死性小腸結腸炎，同時也可用于治療空腸彎曲桿菌、梭菌、幽門螺桿菌、輪狀病毒和隱孢子蟲感染（Balan，2011）。此外，Han 等（2009）報道，綿羊和豬血清免疫球蛋白對革蘭氏陽性和革蘭氏陰性微生物病原體及其脂多糖和腸毒素具有抑制和結合活性。口服免疫球蛋白在不同的動物模型中具有不同的生物學效應，包括其對生長、免疫、腸道生長和腸道屏障功能的影響，因此，本文綜述了近年來口服免疫球蛋白在致病性和非致病性動物模型中的作用，并提出可能的作用機制。

1 免疫球蛋白的來源和類型

目前報道的免疫球蛋白來源較多，其中人源、牛源和豬源的血清免疫球蛋白應用較多，而Balan（2011）發現，用綿羊血清制備的免疫球蛋白具有明顯的生理和生物效應。同時其研究也報道了相關的制備方法，簡單地說，將硫酸銨添加到羊血清中得到含有免疫球蛋白組分的蛋白沉淀，離心后溶解在蒸餾水中，然后通過12-kDa 膜超濾，濾液冷凍干燥獲得羊血清免疫球蛋白。同樣的方法也可用于制備牛和豬血清免疫球蛋白。

2 免疫球蛋白的生物學效應

2.1 生長性能 Balan 等（2009）在非致病性嚙齒動物模型中比較了含有等熱量的含綿羊免疫球蛋白日糧和含酪蛋白對照組日糧飲食以及陰性對照組（滅活的免疫綿羊球蛋白），結果發現生長中的大鼠采食含免疫球蛋白的飼料21 d，飼料效率、小腸和大腸重量較對照組和陰性對照組顯著提高。Pierce 等（2005）評估了噴霧血漿粉和免疫球蛋白對動物生長性能的影響，結果發現，兩組對日增重和日采食量的改善作用相似。此外，與對照組相比，斷奶仔豬飼喂噴霧血漿粉及免疫球蛋白組分可顯著提高日增重、采食量和飼料效率，同時十二指腸、空腸、回腸的絨毛長度、隱窩深度、絨毛隱窩比、絨毛表面積均顯著增加。Balan 等（2011）研究了口服免疫球蛋白對腸道沙門氏菌感染的生長大鼠的影響，結果發現，病原菌感染前各處理組對平均日采食量和平均日增重的影響無顯著差異，但口服免疫球蛋白組飼料報酬顯著提高。感染病原菌后免疫球蛋白組平均日采食量和飼料報酬顯著提高。眾所周知，隨著病原菌感染負擔的增加，飼喂動物血漿蛋白的積極作用更加明顯。

Gatnau 等（1995）發現，噴霧干燥豬血漿或其相應的活性部分增加斷奶仔豬絨毛表面積。Balan 等（2009）也進行了一項研究，以確定噴霧干燥過程是否影響綿羊免疫球蛋白的活性。在其研究中發現，飼喂免疫球蛋白、100 和110 mg/kg噴霧干燥免疫球蛋白的大鼠生長性能無顯著差異。比較對腸道形態的影響時發現，未干燥的免疫球蛋白組腸道形態優于干燥組，說明噴霧干燥在一定程度上影響了免疫球蛋白對腸道形態的改善作用。

2.2 免疫調節 研究人員通常通過研究外周血白細胞的吞噬活性、淋巴細胞的增殖、細胞因子生成及腸道和血漿中免疫球蛋白A 和G 的濃度來研究免疫功能或免疫調節作用。Balan 等（2010）用免疫免疫球蛋白飼喂大鼠21 d 來評估上述免疫指標，結果發現，免疫球蛋白顯著提高了大鼠吞噬細胞的活性和淋巴細胞增殖反應水平。此外，由于免疫球蛋白日糧中含有大量分泌型IgA，免疫球蛋白在保護空腸和回腸腸道免受病原體入侵和抑制炎癥過程中可能起到至關重要的作用。Ulfman 等（2018）認為口服牛初乳可通過上調全身免疫反應或調節免疫細胞功能來刺激宿主的非特異性免疫。口服綿羊免疫球蛋白的大鼠腸道內容物IgA 和IgG 濃度提高，表明動物能更好地應對胃腸道中病原體定植的負面影響。

Perez-Bosque 等（2015）用缺乏mdr1a 基因的小鼠模型證明牛免疫球蛋白的免疫調節作用，口服牛免疫球蛋白顯著降低黏膜炎癥標記物的表達，如腫瘤壞死因子、干擾素γ 和誘導型一氧化氮合酶，說明免疫球蛋白降低了炎癥性腸病遺傳模型中黏膜炎癥標志物的表達，同時降低了活化的Th 淋巴細胞數量。目前已有大量研究表明，牛免疫球蛋白在預防人類自然感染和動物感染模型中的有效性，在體外組織培養實驗中，牛免疫球蛋白也可以阻止輪狀病毒的復制，這種保護作用不僅在體內動物模型中對輪狀病毒有保護作用，對其他病原體也有保護作用，如腸道致病菌大腸桿菌和幽門螺桿菌（Ulfman 等，2018）。Balan和Moughan（2013）在感染腸球菌的大鼠模型中檢測口服免疫球蛋白的作用發現，在有絲分裂原ConA 存在下，大鼠的吞噬細胞活性和淋巴細胞增殖顯著提高。

2.3 免疫球蛋白對腸道菌群的影響 Balan 等（2013）在大鼠模型上采用PCR - 變性梯度凝膠電泳和qPCR 技術檢測口服免疫球蛋白21 d 后是否能調節生長期大鼠的腸道微生物群，結果發現，在回腸消化過程中口服免疫球蛋白的大鼠PCR梯度凝膠帶數和多樣性指數均顯著提高。物種多樣性影響微生物群落的許多過程，包括增殖、穩定性和對入侵微生物的易感性，且隨著物種均勻性和豐富性的增加，多樣性也會增加，這將保護微生物系統（Hooper 等，2005）。腸道菌群中物種多樣性程度的提高與微生物病原體在腸道中定植能力的降低有關，因為胃腸道中的細菌爭奪營養和定植位點。Balan 等（2013）經qPCR 檢測發現，口服免疫球蛋白組回腸和結腸消化液中桿菌的數量顯著提高。上述結果可以表明，日糧中添加血清免疫球蛋白可能通過特定的乳酸菌菌株的富集和腸道細菌的耗竭而改變腸道環境，從而提高腸道整體健康指標。雖然胃腸道微生物菌群對宿主基本有益，但大量的腸道微生物細胞也對宿主構成永久性威脅。因此，腸道上皮被一層厚厚的黏液或粘蛋白覆蓋，黏液層的結構受腸道微生物群的影響，腸道細菌通過腸道黏液層與宿主上皮細胞分離，以防止腸道微生物群進入下層組織。

2.4 免疫球蛋白對腸道粘蛋白的影響 黏液素是上皮細胞分泌合成的高分子糖蛋白，是保護腸道上皮細胞免受化學和機械攻擊的黏液層主要成分。黏液在胃腸道表面完整性中起至關重要的作用，黏液蛋白分泌和表達的缺失可能導致炎癥性腸道疾病和癌癥等多種病理現象（Moughan 等，2013）。黏液蛋白、杯狀細胞連同抗菌肽、溶菌酶和有益菌群共同促進先天免疫，并提供對抗微生物病原體的前線防御，此外，由于黏液素在保護上皮下層起重要作用，因此，黏液素分泌的任何定量修飾都可能改變這一防御屏障，從而具有重要的生理意義（Balan，2011）。眾所周知，胃腸道疾病和應激在數量和質量上都改變了黏液層，如與幽門螺桿菌相關的克羅恩病、結腸炎和胃癌的發生改變了黏液素分泌，導致黏液層降解的杯狀細胞數 量 降 低（Babu 等，2006）。Balan 等（2011）研究發現，口服綿羊免疫球蛋白顯著提高了腸道粘蛋白含量，相反，飼喂冷凍干燥綿羊免疫球蛋白似乎完全抵消了腸球菌對粘蛋白分泌和杯狀細胞數量的影響。綜上所述，口服血清免疫球蛋白對生長受到挑戰和未受到挑戰的大鼠腸道黏液素有正向調節作用。

3 免疫球蛋白的應用

牙周病是小動物的頭號健康問題，到2 周齡時，70%的貓和80%的狗都有某種形式的牙周病。牙周病可分為牙齦炎和牙周炎兩個階段，其中牙齦炎是疾病過程中最初的可逆階段，炎癥僅限于牙齦，這種炎癥是由菌斑細菌形成的，而牙周炎是疾病過程的晚期，是由微生物引起的牙齒深層支撐結構的炎癥性疾病（Isogai 等，2008）。Balan 等（2014）發現，給貓口服羊血清免疫球蛋白可以顯著降低牙菌斑的發生，同時唾液和血清中IgG 濃度顯著高于對照組，免疫球蛋白通過阻止牙菌斑形成、增加唾液和血清IgA 和IgG 含量，說明口服免疫球蛋白對貓的牙齒健康、口腔和外周免疫都有積極影響。此外，免疫球蛋白的其他應用包括提高動物免疫力，通過促進有益菌，預防有害菌來支持腸道健康和功能，改善腸道屏障功能，提高營養吸收等。

4 免疫球蛋白的消化

體外消化研究表明，胃蛋白酶可以消化靠近二硫鍵的免疫球蛋白重鏈分子，產生具有抗原結合位點的F（ab’）2 片段，它與抗原結合，因此是有效的，但它并不促進抗體的效應功能（Lefranc-Millot 等，1996）。口服免疫球蛋白可能部分抵抗消化道的消化，因為完整的免疫球蛋白在體內消化或體外模擬消化后的平均回收率約為24%，沒有研究報道免疫球蛋白在消化過程中完全喪失（Balan，2011）。Balan 等（2014）測 定 了 生 長 大鼠消化道各部位綿羊免疫球蛋白的回收率，采用ELISA 和免疫印跡法對口服免疫球蛋白的大鼠胃實質、十二指腸、空腸、回腸、結腸等消化道各部位進行免疫球蛋白完整性檢測，在胃、十二指腸、空腸、回腸和結腸中檢測到完整的綿羊免疫球蛋白G，其分子量約150 kDa。此外，由于免疫球蛋白是熱不穩定的，暴露在95℃的環境下15 s 牛免疫球蛋白G 活性降低100%。上述研究結果表明，完整的免疫球蛋白可以在消化后的腸道中檢測到，并且可能在整個口服免疫球蛋白的動物腸道中都是活躍的。

5 免疫球蛋白的潛在作用機制

羊血清免疫球蛋白主要含有IgG，可以針對多種病原體和外來抗原，其Fab 區識別抗原靶點，為抗體提供多樣性，而Fc 區與各種免疫細胞上的Fc 受體相互作用，增強巨噬細胞、單核細胞和多形核中性粒細胞的吞噬活性。因此，口服血清免疫球蛋白可以有效改善生長性能、加強哺乳動物的免疫功能、調節粘蛋白和支持腸道有益菌群的增殖。此外，羊血清免疫球蛋白對肉品質和生長性能的影響可能是由于其復合蛋白混合物的氨基酸含量，同時血清免疫球蛋白中含有的氨基酸已被證實對感染性病原體腸道損傷后的恢復有重要作用（Balan，2011）。谷氨酰胺作為一種能促進腸細胞和免疫細胞快速增殖的優先能量來源，也是一種無毒的氨轉運體，與維持腸道屏障功能和細胞分化有關。因此，通過產生針對微生物病原體的抗體來反擊所有微生物病原體，可以使動物免疫系統更強以及更好地進行調整。免疫球蛋白改善腸道功能的一種機制可能是通過增加乳酸菌等有益菌數量來增強免疫力和腸道粘蛋白含量（Maijo 等，2012）。乳酸菌在胃腸道中定植后降低了腸球菌病的發病率；其次，通過產生細菌素等抗菌物質以及競爭性抑制從胃腸道上皮細胞接觸的有害病原菌；通過綁定到Fc 受體可以增加免疫細胞的吞噬作用，殺死細菌和抗原表達，加強腸道屏障功能（Ulfman 等，2018）。此外，免疫球蛋白可能具有益生菌功能，因為益生菌的一個基本特征是它能抵抗消化酶的消化，在大腸它可以被腸道內的微生物群利用，但這需進一步來證實。

6 結論

上述研究結果表明，動物口服免疫球蛋白有助于提高生長性能，增強腸道和外圍免疫力，調節腸道微生物群，增加粘蛋白基因表達和蛋白質濃度，對動物健康和生長具有積極影響。