喷雾干燥血浆对牛免疫系统的作用

成大勇 （内蒙古赤峰市家畜改良工作站 024031） 翁善钢 （外高桥出入境检疫局 上海）



喷雾干燥血浆对牛免疫系统的作用

成大勇 （内蒙古赤峰市家畜改良工作站 024031） 翁善钢 （外高桥出入境检疫局 上海）

喷雾干燥血浆是一种经过收集处理后仍然保持各种蛋白质的功能特性的混合物。不少研究显示牛在人工感染各种细菌、病毒或者寄生虫的情况下，如果使用来源于猪或者牛的喷雾干燥血浆可以减少疾病的发病率和死亡率。

喷雾干燥血浆(Spray-dried plasma，SDP)是一种经过收集处理后仍然保持各种蛋白质的功能特性的成分。喷雾干燥血浆是多种蛋白的功能成分的混合物，包括免疫球蛋白、白蛋白、纤维蛋白原、血脂、生长因子、生物活性肽(防御素，转铁蛋白)，酶以及其他具有生物活性的因子。SDP主要被用作混合干饲料的一种组成成分或者代乳品。SDP已被广泛用于牛饲料中，有助于提高犊牛的采食量，促进生长以及饲料转化效率的增加。此外，不少研究牛(猪、牛、禽以及虾等)在人工感染各种细菌、病毒或者寄生虫的情况下，如果使用SDP可以减少疾病的发病率和死亡率。本文将主要介绍SDP调节免疫系统的机制以及如何将SDP应用于生产实践中。

1 SDP的作用机制

（1）Coffey等(2001)报道称，断乳仔猪饲喂SDP之后，平均体重增重、采食量以及饲料转化效率可分别增加25%，21%和4%。SDP促进生长以及采食量增加很难只从营养学的角度解释。Ermer等(1994)报道称，与日粮中添加脱脂奶相比，日粮中添加SDP后，日粮的适口性以及采食量都增加了。这说明SDP促进生长的一个重要原因是其具有较好的适口性。不过，Jiang等(2000)报道称，饲喂SDP后日粮中蛋白质的利用率提高，减少了肠道氨基酸代谢，降低了血浆中尿素氮的浓度。此外，还有研究人员指出SDP能够减少小肠固有层细胞的细胞结构，从而减少了局部炎症。（2）动物暴露于各种病原微生物的情况下，SDP的有益作用更为明显。不少研究显示，给动物人工感染各种细菌(大肠杆菌、沙门氏菌、多杀性巴氏杆菌)，病毒(轮状病毒、冠状病毒、白斑病病毒)或者寄生虫(隐孢子虫)的情况下，饲喂牛或猪源性的SDP能够减少各种动物(猪、牛、鸡、虾)疾病的发病率和死亡率。（3）不少研究认为经口摄入SDP可以减少或者调解炎症反应的过度刺激。Touchette等报道称，仔猪经口摄入SDP后，各种组织(下丘脑，垂体，肾上腺，脾，胸腺，肝)中的多种细胞因子(TNF-α，白细胞介素-1β，IL-6)的mRNA表达减少了(Touchette，2002)。Bosi等(2004)报道称，被人工感染肠毒素大肠杆菌K88菌株的仔猪饲喂SDP后，炎症症状会缓解，唾液分泌的IgA也减少，肠粘膜损伤也会降低。此外，肠道内的促炎性细胞因子的表达也相应减少。SDP预防大肠杆菌感染的主要机制可能是通过保持粘膜的完整性，提高特异性抗体防御机制和减少肠道炎症。Nofrarías等(2006)报道，给断乳仔猪饲喂SDP后，仔猪的炎症反应减少了，主要表现为上皮内淋巴细胞数量减少，大肠固有层的细胞密度降低。上述的研究报道所显示出SDP的主要作用机制为减少致病微生物的附着、粘附以及复制，促进组织修复，降低全身或局部的炎症反应。总之，日粮中SDP促进生长的机制主要涉及到对免疫系统的调节。但免疫系统激活的程度有可能限制促生长的能源的利用，改变肠屏障的结构完整性，并限制其他生产功能(如生长、繁殖、怀孕)。

2 SDP对肠道炎症以及肠屏障维持的影响

（1）肠道炎症可引起水肿，白细胞浸润，血管扩张，营养物质的吸收减少，由肠屏障功能的改变引起的上皮通透性增加，免疫系统激活等多种后果。（2）为了进一步研究SDP 对肠道特异性免疫反应的作用，Pérez-Bosque等(2004)专门建立了用于评估肠道炎症时SDP作用的大鼠模型。大鼠被人工感染了金黄色葡萄球菌肠毒素B(Staphylococcus aureus enterotoxin B，SEB)。SEB是一种强有力的免疫系统激活物。SEB通过交联主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex，MHC)-II类分子和T细胞受体(T-cell receptor，TCR) β链的可变区可以活化较高比例数量的T细胞。（3）尽管被人工感染了SEB，大鼠的采食以及生长率未受影响，仅显示出了轻微的炎症反应。饲喂了SDP的大鼠可以观察到粪便中的水分含量变少，γ和δ-T淋巴细胞数量减少，肠道相关淋巴组织(gut associated lymphoid tissue，GALT)中细胞毒性细胞的比例降低。而感染SEB的同时被饲喂了SDP的大鼠则可观察到肠道免疫激活减少。（4）Garriga等(2005)使用相同的实验模型报道称，SDP降低SEB对大鼠肠道葡萄糖的转运作用主要是由钠-葡萄糖协同转运蛋白1(sodium glucose transporter 1，SGLT1)在肠绒毛中的表达增加所决定的。人工感染SEB的大鼠饲喂SDP后，葡萄糖的吸收增加8%~ 9%，这显示动物饲喂SDP后可以改善营养元素的吸收。（5）肠道炎症可被细胞因子或其他促炎介质所介导。大鼠注射SEB后，各种GALT内的促炎细胞因子(如IL-6，IFN-γ和TNF-α)都会增加。但日粮中添加SDP后能够减少由SEB诱导产生的促炎细胞因子的数量。此外，添加SDP还能够增加IL-10的分泌，IL-10是一种抗炎症细胞因子。因此，SDP减少SEB诱导的促炎细胞因子的数量是通过提高L-10的分泌来实现的。（6）免疫系统对应激以及接触病原微生物后的反应可以刺激大脑产生促炎细胞因子，从而减少动物进食的欲望。通过与生长激素和胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor，IGF-1)相互作用还可以抑制细胞生长(Kelley，2004)。SDP减少促炎细胞因子的过度刺激是SDP改善动物采食，减少疾病以及其他应激因素的负面作用的主要机制。

3 SDP与犊牛生产的关系

（1）有各种应激因素(如疾病，混合感染，热应激，断奶等)引起的免疫活化能够影响各种重要生产功能如生长，瘦肉沉积，繁殖以及泌乳等。根据动物免疫激活和/或应激程度的不同，动物会出现泌乳减少或者怀孕障碍等问题(Erlebacher等, 2004)。维持肠屏障的功能能够部分减少免疫系统的激活，从而减少与各种应激有关的损失。（2）Quigley等(2003)将36头未食初乳的3日龄荷斯坦公牛犊人工感染了大肠杆菌K99菌株。犊牛分别饲喂不含添加剂的代乳品，抗生素类添加剂(新霉素和土霉素)以及含量为3.3%的SDP。经口感染了大肠杆菌的犊牛都表现出了肠道感染的相关症状，但是日粮中含有抗生素和SDP的牛犊的死亡率和发病率都要远低于饲喂了代乳品的犊牛。（3）Hunt等(2002)将24头8日龄的犊牛人工感染了108个的隐孢子虫(Crytosporidium parum)卵囊。与此同时，犊牛被饲喂了大豆浓缩蛋白或者SDP。犊牛经口感染卵囊后，通过粪便排出的卵囊数量明显增加，出现了腹泻症状，肠道通透性增加，肠绒毛表面积减少，肠道乳糖酶活性降低。但饲喂了SDP的犊牛与未饲喂的SDP的犊牛相比，卵囊的排泄数量，出现腹泻症状的天数以及肠道通透性分别降低了33%、33%和30%。小肠绒毛的表面积增加15%，感染后恢复到正常状态的时间也更短。SDP通过减少隐孢子虫的数量，促进肠道修复，减少感染来降低由隐孢子虫带来的负面影响。（4）Arthington等(2003)将12头0龄的荷斯坦公犊牛经口感染了牛冠状病毒。同时在犊牛的日粮中添加0或160gSDP。结果显示与日粮中未添加SDP的犊牛相比，日粮中添加SDP后能够明显改善犊牛的红细胞压缩体积，呼吸速率以及采食量。（5）热应激可以破坏肠屏障功能，是一种重要的环境应激因素，能够导致肠漏，增加血清内毒素。当肠屏障功能被破坏时，能够刺激免疫系统，减少肠道的功能(如营养吸收)，最终影响生产功能。有研究对美国西部地区商业化牛场中的犊牛在热应激环境下日粮添加SDP进行了实验。多年来，犊牛在炎热的夏季死亡率上升的主要原因就是热应激。然而日粮中添加SDP后，犊牛在夏季的死亡率降低了2%。而以往死亡率4.3%。临床观察还发现，饲喂了SDP的犊牛精神状态更佳，在炎热的下午更愿意及时饮水了(Lambert，2004)。

总之，SDP能够减少对动物免疫反应的过度刺激，减少用于支持免疫反应的营养物质的利用率，使得营养物质可以被用于生产的目的。SDP调节炎症和肠屏障功能的机制对犊牛具有较明显的作用。随着研究的深入，组成SDP的各种蛋白质的具体作用将被进一步阐明。

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（2015–05–18）

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