飼用益生菌對畜禽免疫調(diào)節(jié)作用的研究進展

飼用益生菌對畜禽免疫調(diào)節(jié)作用的研究進展自20世紀中葉以來，隨著現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展，規(guī)模化、集約化的養(yǎng)殖使得養(yǎng)殖密度不斷加大，優(yōu)良品種的遺傳能力有了顯著的提升，但是，養(yǎng)殖環(huán)境的不斷惡化，流通的速率不斷加快以及各種病原體的變異和抗生素的大量使用等，都造成了動物機體的基礎免疫壓力不斷加大，發(fā)病情況和疫情逐漸加重，疾病導致的損失日益增加，我國養(yǎng)殖業(yè)面臨著極大的挑戰(zhàn)。如何提高動物生產(chǎn)成績的同時增強機體的抗病能力已是目前許多研究者關注的熱點。動物免疫力的提高，不但要選擇抗病能力強的品種，營養(yǎng)水平是調(diào)節(jié)免疫力的基礎，最近研究發(fā)現(xiàn)腸道益生菌能夠維持腸道菌群平衡，作用于腸道黏膜免疫系統(tǒng)，引起體液免疫和細胞免疫應答反應，從而調(diào)節(jié)機體的免疫功能。益生菌是對機體健康有益的一類低致病性或無致病性微生物，作為促進機體健康的有益菌，益生菌具有多方面的功能。研究表明，益生菌一般能夠在腸道定植，維持腸道菌群平衡，刺激胸腺、脾臟和法氏囊等免疫器官的發(fā)育，增強巨噬細胞的吞噬活性，活化腸道相關淋巴組織，促進免疫球蛋白A的生成，調(diào)節(jié)機體的免疫功能。1、畜禽腸道微生物研究概況動物腸道內(nèi)存在著多種大量的正常微生物，它們大部分與機體細胞密切接觸，交換能量物質(zhì)，相互傳遞信息，對宿主有營養(yǎng)、免疫、刺激生長和生物頡頏等作用。在正常情況下，腸道內(nèi)的正常微生物群在定性、定量、定位等方面保持平衡狀態(tài)，形成微生態(tài)平衡。Katouli用分子生態(tài)學的方法研究仔豬的腸道菌來源，發(fā)現(xiàn)仔豬出生4h糞便中可以檢測出乳酸桿菌。另外環(huán)境因素對腸道菌群也起很大作用，從仔豬出生到斷奶后腸道菌的組成一直在發(fā)生連續(xù)變化，一般認為直到育肥期才趨于平衡。在育肥期豬的腸道內(nèi)至少發(fā)現(xiàn)有30多個屬，lOO多種細菌；禽類胃腸道因解剖結(jié)構(gòu)和豬有明顯區(qū)別，其腸道菌的組成有其明顯特點。有學者研究報道雞嗉囊和砂囊內(nèi)的上皮細胞表面粘附著大量的乳酸桿菌。雞小腸內(nèi)以兼性厭氧菌如大腸桿菌、乳酸桿菌、鏈球菌和金黃色葡萄球菌為優(yōu)勢菌群，總量達1011個，雞的大腸很短，腸道菌群主要在盲腸。影響豬雞腸道微生物生態(tài)平衡的主要因素有宿主的遺傳免疫特性，腸道內(nèi)pH和氧化還原電位的高低以及寄主的食物結(jié)構(gòu)等[1]。Florin(2000)證明畜禽腸道微生態(tài)的組成、結(jié)構(gòu)、發(fā)育過程等是外界因素和動物體本身雙重作用的結(jié)果。Krause(1994)發(fā)現(xiàn)仔豬日糧中添加乳糖可有效降低腸道內(nèi)鏈球菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、霉菌和酵母菌的數(shù)量，而淀粉類飼料對上述菌群有刺激生長的作用。這主要由于仔豬體內(nèi)對淀粉類飼料的消化能力較低，而乳酸桿菌對乳糖的發(fā)酵比淀粉快，產(chǎn)生大量的乳酸抑制了其它菌的生長[2]。因而一系列寡糖添加劑通過改變飼料組分從而直接影響腸道菌的平衡。2.腸道黏膜免疫屏障腸道不僅是消化吸收的重要場所，也是生物體最大的免疫器官，腸道粘膜面積龐大，它的結(jié)構(gòu)和功能構(gòu)成了強大的粘膜免疫系統(tǒng)，加之在腸道中生存著大量的微生物菌群(microbiologyflora)，同時經(jīng)口腔也會進入的大量微生物和食物等抗原的侵襲，致使外源細菌和病毒很難突破這道防線而對機體產(chǎn)生危害，因此腸道黏膜擔負著重要的免疫功能。正常的腸黏膜屏障包括機械屏障、免疫屏障以及微生態(tài)屏障，這三個屏障在維持腸道微生態(tài)平衡，抵御病原體的入侵具有重要作用[3]。腸道黏膜免疫系統(tǒng)是免疫系統(tǒng)的第一道防線，其主要功能是為機體提供黏膜表面的防御作用，它包括免疫保護和非免疫保護兩個方面，宿主黏膜表面良好的防御功能依賴于非免疫保護作用和免疫應答反應兩者的健全和完整。系統(tǒng)主要由腸道相關淋巴組織和有關細胞與分子成分，如淋巴細胞、巨噬細胞、粒細胞、抗體、溶菌酶、抗菌肽等組成。腸黏膜的分泌性（sIgA）是機體黏膜免疫系統(tǒng)的一部分，IgA主要由黏膜淋巴結(jié)和固有膜淋巴細胞分泌產(chǎn)生，與腸上皮腺體細胞合成的分泌片集合形成sIgA,它既可以抵抗腸腔內(nèi)的蛋白水解酶的水解作用，也不會激活補體。經(jīng)腸黏膜上皮細胞釋放到腸腔內(nèi)的sIgA,和腸黏膜表面的正常菌群混合存在，可以降低致病性微生物在黏膜表面的附著，中和細菌毒素，限制細菌的繁殖[4]。而益生菌通過口腔進入體內(nèi)，它們首先作用的是黏膜免疫系統(tǒng)，許多研究表明，益生菌能夠刺激機體sIgA分泌細胞的生長，從而增加腸道內(nèi)sIgA的量，從而增強機體的抵抗能力。因此，在動物幼齡時添加益生菌不僅可以促進免疫系統(tǒng)的發(fā)育成熟，還可以改變幼齡動物的免疫類型，調(diào)節(jié)免疫力[5]。3.消化道菌群對免疫功能的影響正常菌群能增強宿主的黏膜免疫功能，促進機體免疫器官的發(fā)育成熟，提高機體的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。正常菌群在特定部位寄生后，形成非特異性屏障，有利于機體對特異性抗原產(chǎn)生特異性抗體，增強特異性免疫應答。腸道內(nèi)的正常菌群在腸道中生長、發(fā)育、繁殖，在胃酸pH2．5的條件下30min內(nèi)保持100％活性，并形成生物薄膜附著在腸道黏膜上。正常菌群對動物的免疫增強作用與其抗原位點有關，在腸道具有抗原識別位點，在淋巴集結(jié)上發(fā)揮免疫佐劑作用，活化腸道黏膜內(nèi)的相關淋巴組織誘導T、B淋巴細胞和巨噬細胞產(chǎn)生細胞因子，通過淋巴細胞再循環(huán)而活化全身免疫系統(tǒng)，增強機體特異性和非特異性免疫功能[6]。動物每日攝取的食物都含有大量的微生物，其中也包括大量的病原微生物，但是正常個體的腸道中總是保持正常的菌群狀態(tài)，并不發(fā)生感染，從而維持腸道的正常結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)，其原因除了黏膜的機械屏障作用，常住菌群形成菌膜屏障，正常菌群對致病菌和“機會”致病菌的制約作用外，腸道黏膜免疫系統(tǒng)也起著極其重要的作用。4.益生菌對免疫功能的調(diào)節(jié)作用益生菌對仔豬腸道細胞免疫和體液免疫的調(diào)節(jié)作用，主要包括激活腸道中T、B淋巴細胞和NK細胞，IL、IFN等一系列細胞因子的產(chǎn)生。實踐也已證明，通過飼喂乳酸菌和酵母菌發(fā)酵飼料能提高干擾素的活性和巨嗜細胞的活性。而且這種效果并不是由于腸道內(nèi)微生物系改變所致，而是由于嗜菌作用活性被激活和腸道產(chǎn)生抗體所致。有學者研究報道，飼喂植物乳桿菌和糞腸球菌可以顯著提高豬瘟抗體效價，以及飼喂蠟樣芽胞桿菌，可以提高仔豬流感和支原體抗體效價[7]。據(jù)李琰研究報道，用益生菌ND疫苗免疫雛雞，其免疫器官T淋巴細胞和B淋巴細胞增殖功能和T細胞數(shù)量均高于對照組，同時外周血中的IgG,IgM、IgA抗體生成細胞數(shù)量以及法氏囊、脾臟指數(shù)均顯著高于對照組；盲腸扁桃體黏膜皺襞增多，微絨毛變密集，長度增大，分泌性蛋白質(zhì)顆粒增加，表明服用了益生素后，腸道內(nèi)的有益菌群可激發(fā)錐雞局部黏膜組織的體液和細胞免疫功能[8]。有學者研究報道，口服干酪乳酸菌能增強宿主腸道黏膜的免疫反應，證實了干酪乳酸菌能促進腸道分泌免疫球蛋白slgA，增強宿主的腸道黏膜免疫反應，即使飼喂低劑量的干酪乳酸菌，也能引起slgA的分泌。同時研究中發(fā)現(xiàn)，雙歧桿菌合劑能顯著促進ANP對黏膜損傷的修復，保護腸的屏障功能，減少腸道脂多糖(LPS)和細菌移位[9]。Nahashon等研究表明，在蛋雞料中添加乳酸菌可增大回腸派伊氏結(jié)(PayerSPatch)的細胞結(jié)構(gòu)，這說明乳酸菌可刺激與抗原結(jié)構(gòu)有關的黏膜系統(tǒng)，誘導產(chǎn)生slgA，增強動物免疫功能。5.益生菌對免疫作用的調(diào)節(jié)途徑幼齡動物免疫系統(tǒng)發(fā)育不完善,免疫調(diào)節(jié)功能差,以Th2免疫應答為主，不同T細胞群和細胞因子能促進或抑制不同的免疫應答。益生菌的不同成分都可能調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng),如細胞壁成分、肽聚糖、細胞膜成分、特殊的DNA序列等都可加強免疫應答。一些直接接觸腸壁或易位到腸壁內(nèi)的益生菌成分通過以下途徑可以通過增加IFN-IFN-C、IL-2和IL-12促進Th0向Th1分化,和(或)降低IL-4減少Th0向Th2分化,調(diào)節(jié)Th1/Th2的比例,增加IgA、減少IgE的分泌。5.1建立免疫耐受腸黏膜是接觸抗原最多的部位,其主要功能是排除抗原和產(chǎn)生耐受。因為所有的食物成分和消化道正常菌群都可被看作抗原,所以口服耐受是生命維持不可缺少的免疫功能。低劑量的抗原誘導產(chǎn)生IL-4、IL-10和轉(zhuǎn)移生長因子-B(TGF-B),抑制Th1細胞的分化,使機體產(chǎn)生口服耐受。高劑量的抗原可導致克隆無能,T細胞處于細胞不應答狀態(tài),T細胞不能分泌IL-2和增殖。有研究報道,益生菌或化學益生素進入消化道后被腸內(nèi)特有的M細胞攝取,傳遞給派依爾結(jié)內(nèi)的抗原遞呈細胞,從而促進Th0細胞向Th1細胞的分化,Th1細胞可促進B細胞分泌IgA,抑制IgE的分泌,它產(chǎn)生的一些細胞因子(IL-2、IFN-A、IFN-B和TNF-A)可抑制腫瘤和病毒的生長[10]。免疫耐受的建立與PPs內(nèi)T細胞數(shù)量有關。無菌(GF)鼠PPs中T細胞少于無特異病原菌(SPF)鼠。接種Bifidobacteriuminfants或Escherichiacoli的悉生鼠T細胞數(shù)量恢復,但接種Clostridiumperfringens或Staphylococcusaureus的悉生鼠T細胞數(shù)量不變。經(jīng)誘導后,SPF鼠和前兩種悉生鼠產(chǎn)生口服耐受,GF鼠和后兩種悉生鼠未建立免疫耐受[11]。因此,正常動物腸道菌群似乎在口服耐受的產(chǎn)生中起決定作用,某些益生菌可能可以幫助機體建立免疫耐受。5.2樹突狀細胞介導的腸道黏膜抗原遞呈通路近來發(fā)現(xiàn),樹突狀細胞(dendriticcells,DCs)對局部免疫應答的調(diào)控有重要作用。樹突狀細胞是T細胞依賴型免疫應答啟動所需的重要細胞。樹突狀細胞也存在于非淋巴組織如皮膚、呼吸道和消化道。樹突狀細胞可分為淋巴來源的樹突狀細胞(LDC)和單核細胞來源的樹突狀細胞(MDC)兩個亞群。根據(jù)抗原的不同性質(zhì),樹突狀細胞釋放不同類型的信號到前T細胞,改變Th1/Th2比例。MDC可分為兩種亞型:MDC1,通過Toll樣甘露糖受體對脂多糖(LPS)、脂磷壁酸或CpGDNA發(fā)生應答,活化核因子JB(NuclearFac-tJB,NF-JB)途徑,增強Th1應答;MDC2,對免疫復合物和細胞因子〔細胞素、前列腺素(PGE2)、單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)〕發(fā)生應答,產(chǎn)生CD40-CD40配體識別IL-4介導的Th2應答。DCs表達緊密連接蛋白，其水平受細菌或細菌產(chǎn)物調(diào)節(jié)。固有層的DCs能夠識別致病菌和非致病菌，并且，當腸道感染致病菌時，大量DCs被誘導從黏膜遷移至腸系膜淋巴結(jié)[12]。Christensen等發(fā)現(xiàn),乳酸桿菌的不同菌株對樹突狀細胞的活化方式不同,所有乳酸桿菌都能上調(diào)表面MHCⅡ類分子和B7-2(CD86),后者代表DC的成熟;其中以能產(chǎn)生IL-12的乳酸桿菌的上調(diào)作用更強;而LactobacillusreuteriDSW11246不僅誘導IL-12能力差,還抑制其他乳酸桿菌的活化作用[13]。因此,DC可根據(jù)腸道微生物或益生菌調(diào)節(jié)Th細胞亞型的比例。5.3改變腸黏膜表面的糖基化通過接種無菌動物發(fā)現(xiàn),一類重要的固有菌Bacte-roidesthetaiotamicron,可促進腸表面的糖基化,建立有利于細菌自身的生態(tài)小環(huán)境,從而更好地與腸道表皮細胞作用[14]。Freitas等又發(fā)現(xiàn),B1thetaiotamicron誘導的糖基化改變,涉及表達水平和糖軛合物亞細胞拓撲結(jié)構(gòu)的改變,變化更加離散,更為復雜[15]。該報道還認為細菌來源的一些可溶性物質(zhì)和活菌可能都可以調(diào)節(jié)腸道的糖基化。6.小結(jié)大量的研究報道顯示，國內(nèi)外科學家注意到防御疾病的關鍵就是維護好腸黏膜屏障，特別認識到搞清楚腸道微生物菌群的菌種組成結(jié)構(gòu)、關鍵的功能菌類型、菌群的功能基因組成和菌群結(jié)構(gòu)與生態(tài)功能在不同環(huán)境下的動力學變化規(guī)律等方面的重要性，實現(xiàn)維持腸黏膜結(jié)構(gòu)和功能的恒定，維持定植在腸道表面的微生物群系平衡，保證腸黏膜免疫屏障維持正常的生理狀態(tài)，對腸黏膜抵御病原菌及毒素的能力增強，保持和調(diào)理腸道內(nèi)環(huán)境的健康，最終可在整合系統(tǒng)營養(yǎng)與生物學的基礎上實現(xiàn)無抗養(yǎng)殖為人類食品安全和環(huán)境和諧做出貢獻。參考文獻[1]何昭陽，王增輝，吳延春，等．雛雞消化道主要正常菌群定植規(guī)律的研究[J]畜牧獸醫(yī)學報，2000，31(1)：41—48．[2]姚建國譯．益生素改善腸道微生物平衡和飼料衛(wèi)生[J]．國外畜牧科技，2000，27(5)：21～22．[3]陳忠龍.腸黏膜屏障與胃腸道疾病[J].海峽預防醫(yī)學雜志,2007,13(2):31-32.[4]王平利，李玉谷．非特異性免疫研究進展[J]黑龍江畜牧獸醫(yī)，2002(11)：50—52．[5]周正任．淺談黏膜免疫機制[J]．中國微生態(tài)學雜志，2000，12(6)：311．[6]張日?。畡游镂改c道菌群與其免疫功能和健康的關系[J]．飼料廣角，2002(21)：17—26．[7]蘇布敦格日樂.豬源乳酸菌的分離及其對豬瘟疫苗免疫協(xié)調(diào)作用的研究[D]。呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學，2008.[8]楊玉榮，鄭世民．雛雞服用益生素后局部粘膜免疫組織抗體生成細胞的動態(tài)變化[J]中國預防獸醫(yī)學報，2004，26(5)：355—358．[9]GronlundMM,ArvilommiH,KeroP,etal1ArchievesofDiseaseinChild,2000,83:186-1921[10]OuwehandA,IsolauriE,SalminenS,etal1EuropeanJournalofNutrition,2002,41:32-371[11]SpiekermannGM,WalkerWA1JournalofPediatricGastoenterologyandNutrition,2001,32:237-2551[12]MONICAR,MARIAR.Uptake