綠藻——刺激免疫反應的天然替抗選擇

Maria Angeles Rodriguez，Olivier Biannic

摘 ?要：大型藻類含有豐富的海藻硫酸多糖，該成分與動物多糖在結構上有一定相似性，具有獨特的生物活性。文章介紹了海藻硫酸多糖在刺激腸道免疫反應方面的作用，為畜禽生產中替抗、減抗提供了一個新的解決方案。

關鍵詞：海藻;硫酸多糖;腸道;免疫反應;抗生素

中圖分類號：S816 文獻標志碼：C 文章編號：1001-0769（2020）07-0093-02

法國歐密斯集團和法國國家農業食品與環境研究院（INRAE）[注1]最近的共同研究表明，一種綠藻提取物可通過動物的腸上皮細胞刺激免疫介質的產生。這一結果表明該制劑可用于畜禽飼料，以提高其抗感染能力，從而減少抗生素的使用。

長期以來，抗生素一直在畜牧業生產中作為生長促進劑，用以保護家畜（禽）免受病原體侵害。然而，歐盟已經頒布了一些條令，目的是在不添加抗生素的情況下保證農業的可持續發展。因此，有效的預防替代方案對提高動物的抗感染能力至關重要。

1 ?不斷壯大的產業

基于海藻的營養價值及其富含的生物活性分子，海藻產業正吸引著越來越多的人關注，尤其是藍藻中的真核生物或原核生物。藻類可以是單細胞（微藻類），也可以是多細胞（大型藻類）。后者可分為三個進化支：即綠藻、紅藻和褐藻。它們的進化差異提供了豐富的表型多樣性（大小從幾毫米到70 m不等）和新陳代謝多樣性。

大型藻類含有豐富多樣且特殊的分子。就其組成而言，大部分是由所謂的“骨架”碳水化合物（主要為多糖）、蛋白質、極其多樣的礦物質、脂質、維生素和色素組成。組成細胞壁的海藻硫酸多糖的性質隨藻類的不同而有所差異。褐藻主要含海藻酸鹽，紅藻主要含卡拉膠和瓊脂，綠藻則主要含石莼聚糖。這些物質分別占其干重的4%～6%。

海藻硫酸多糖的特殊性在于其結構的復雜性。與線性多糖（如纖維素）不同的是，海藻硫酸多糖可以有分枝。它們由糖醛酸、木糖和巖藻糖等多種糖單元組成，而淀粉等同聚多糖僅由葡萄糖組成。海藻硫酸多糖還可能含有稀有的碳水化合物，如鼠李糖。最后，它們的某些碳水化合物結構可以被硫酸化，這是展現其生物活性所必需的特征。

所有這些參數都表明海藻硫酸多糖與動物多糖，尤其是肝素，在結構上有一定相似性，這解釋了它們對光合生物獨特的生物活性。此外，海藻硫酸多糖根據其碳水化合物的性質、多糖中寡糖基序的重復情況、寡糖鏈的性質、分支程度、分子量和硫酸化程度的不同而具有高度可變的功能和結構。因此，在大型藻類中可以發現許多具有獨特生物活性的海藻硫酸多糖（簡稱MSP?）。

越來越多的學術文章強調了這些多糖獨特的生物學特性：即抗感染、抗氧化、抗血栓和免疫調節作用。它們已在動保、植保和人體健康領域獲得應用。

2 ?歐密斯集團與INRAE的科研合作

在最近歐密斯集團和法國農業科學研究院（INRA）[注2]盧瓦爾中心的合作研究中，歐密斯集團從法國西部布列塔尼地區收獲的Ulva armicalicana綠藻中分離鑒定出一種低分子量海藻硫酸多糖，命名為MSP?IMMUNITY。研究人員隨后對這一特殊提取物進行體外試驗，利用豬腸道上皮細胞系（IPEC1）評估了MSP?IMMUNITY刺激宿主腸道免疫介質的能力。由于目前病原體對抗生素的耐藥性越來越強，作為一種飼料添加劑，MSP?可提供一種新的預防策略，以提高畜禽健康并減少抗生素的使用。

3 ?MSP?通過腸細胞刺激免疫反應介質表達

研究人員用極化的豬腸道上皮細胞系（IPEC1）測試了MSP?刺激宿主免疫反應的能力，從而研究這種海藻硫酸多糖的生物活性。將IPEC1細胞分別暴露于1 mg/mL、0.1 mg/mL和0.01 mg/mL的MSP?中，接觸4 h后，用RT-qPCR分析免疫介質信使RNA（mRNA）的相對表達量。MSP?處理后的極化IPEC1細胞，多種細胞因子mRNA[如白細胞介素-1α（IL-lα）、IL-1β、IL-6、IL-8和腫瘤壞死因子α]的表達受到調控。這些結果表明，MSP?可激活腸上皮細胞，使其產生細胞介導免疫反應的細胞因子，啟動并放大宿主的保護性免疫反應，從而調節針對腸道病原體的黏膜免疫力。

此外，趨化因子CCL20（人巨噬細胞炎性蛋白-3α）的表達也受MSP?高度調控。人巨噬細胞炎性蛋白3α與其受體CCR6的相互作用參與樹突狀細胞，B細胞和T細胞的募集以及腸道免疫穩態或炎癥條件的調節。MSP?調控也會導致轉化生長因子-β mRNA的積累，表明該提取物可有效參與免疫球蛋白A的體液免疫反應和腸道的抗炎過程。

MSP?還能刺激過氧化物酶體增殖物激活受體y（Peroxisome Proliferator-Activated Receptor y，PPARy） mRNA的表達，PPARy是一種轉錄因子，參與抑制炎癥細胞因子的表達和免疫系統細胞向抗炎表型分化。這些體外結果與之前的研究結果相當，表明從藻類中提取的硫酸多糖具有免疫調節作用，能夠刺激免疫反應和控制炎癥過程。

4 ?減少抗生素使用的另一種選擇

INRAE的研究結果表明，富含硫酸多糖的綠藻提取物能夠在體外刺激參與淋巴細胞和樹突狀細胞激活、募集和遷移的細胞因子的表達，從而調節免疫應答。因此，該提取物可用于畜禽飼料，以刺激宿主動物的免疫應答。

這些體外試驗結果為進一步研究奠定了基礎，以更好地闡明其作用機制和優化目標動物的體內反應。必須確保畜禽口服這些藻類提取物能產生有益效果，而不會破壞其消化道的正常功能，必須確保畜禽正常的生長和福利。這種替代方法可以減少畜禽的發病率，從而減少抗生素的使用。

原題名：Green algae， an alternative to antibiotics that stimulates the immune response（英文）