文/王玉堂
用药指导
渔用免疫增强剂的科研进展(三)
文/王玉堂
(上接2016年 第2期)
(四)动植物提取物
★甜菜碱
甜菜碱又名甘氨酸三甲基内酯,是目前研究和应用范围较广的一种生物碱。一些研究表明,甜菜碱有调节淡水鱼、虾类体内渗透压的作用,可抵抗水中盐水浓度对渗透压的应激;此外,一些表明,甜菜碱还有诱食和促生长作用,甜菜碱作为甲基的供体,不但可以促进脂肪代谢,还表现出稳定维生素、提高饲料利用率的作用。
其机理是,当组织细胞渗透压发生明显变化时,甜菜碱能被细胞吸收,防止细胞的水分流失及盐类的进入,并提高细胞膜IV2-K泵功能,维持组织细胞正常渗透压,以调节细胞渗透压的平衡。它稳定了蛋白质和细胞膜,并且通过增加关键与细胞膜的温度和离子耐侵性来提高细胞浆的渗透压。NelisoRJ(1991)提出甜菜碱对鱼类在10℃以下具有抗冷应激作用,这为某些越冬问题提供了新思路。
甜菜碱作为饲料添加剂的应用不断发展,已有试验证明,甜菜碱是水产养殖业中理想的诱食剂,对许多鱼类和甲壳动物的嗅觉和味觉均有强烈的诱惑效果,同时,甜菜碱还有明显的代谢活力,能提高幼鱼放养成活率和适应性。郑荣恭报道,虹鳟鱼饲喂虹鳟甜菜碱增重率可提高23.5%,,饲料系数降低14.1%;而大麻哈增重率可提高31.9%,饲料系数降低20.8%。闫有利等在2龄鲤鱼配合饲料中添加0.3%~0.4%的甜菜碱,饲料系数降低了14%~24%,而日增重率提高了41%~49%。李咏梅等的试验也表明,饲料中添加0.3%的甜菜碱纯品或复合品时,能明显促进罗非鱼的生长,并降低饲料系数。同时,试验观察,甜菜碱对鲤鱼、野鲮有明显的诱食作用。
★黄霉素
黄霉素商品名富乐旺,作为饲料添加剂具有类似抗生素促进剂的作用,是国家认定的动物“绿色”饲料添加剂。其理化性质稳定,使用安全而无富作用、抗菌作用强,促进养殖动物生长、提高生产性能,并能增强养殖动物抗各种应激能力,在鲤鱼饲料中添加3×10-6/kg、4×10-6/kg和5×10-6/kg的黄霉素,可分别提高鲤鱼的生长速度46.3%、6.65%和5.97%,并经过500公里的长途运输的耐受力试验,没有发现负面影响。
★小肽
小肽是蛋白代谢的主要产物,由两个或两个以上氨基酸组成的蛋白质片断,是良好的饲料添加剂。小肽具有参与水生动物机体免疫系统的调节作用,提高鱼的抗应激能力;具有抗菌活性的小肽,能抑制和杀灭动物体内的病原菌,减少或消除疾病对鱼体的应激反应,提高鱼的健康水平,提高成活率。
★虾青素
虾青素是一种理想的着色剂和抗氧化剂,具有明显的抗应激和抗癌作用。在水产养殖中应用,另有抗盐碱和调节渗透压的作用。Darachi等(1999)用天然虾青素、合成虾青素、不含虾青素及天然饵料的4种食物,对不同生长阶段的对虾幼体的抗盐胁迫能力的影响试验,发现投喂天然虾青素的对虾幼体最能忍受低盐胁迫;测试虾体中类胡萝卜素含量,发现信用天然虾青素组要高于投喂含合成虾青素组和无虾青素组。Ako等(1999)在鱼虾饲料中添加虾青素0.05%~0.1%,对抗高温应激明显,鱼虾成活率有所提高,并稳定生长速度。
★内源酶
据松岛一郎(2000)研究表明,养殖水生动物特别是幼龄动物处于高温、寒冷、转群、运输、疾病等应激状态下,动物分泌本分的能力减弱,或出现消化机能紊乱,内源酶分泌减少,动物表现出多种应激反应,如果在应激状态下,在动物饲料中添加淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等内源性消化酶,可大大减少动物应激反应。
★柠檬苦素类似物
柠檬苦素类似物是从废弃的果核、果皮及柑桔类果皮中加工提取的活性物质,是目前发现的新型、绿色饲料添加剂。用于水产养殖业,有促进动物生长、提高动物生产性能、驱虫保健、抑菌杀菌、解毒、防止饲料霉变、提高动物免疫力以及抗多种动物应激反应的作用。据许多文献表明,柠檬苦素类似物用于水产养殖业,可缓解鱼虾的长途运输、高温、水质污染、某些疾病等应激作用,可提高鱼虾在应激状态下的成活率和维持正常生长的作用。
★糖萜素
糖萜素是从山茶科植物中提取的天然生物活性物质,具有提高养殖动物有免疫、抗氧化能力,可提高水生动物的养殖生产性能,发送动物产品吕质和动物抗应激等功效。据詹勇等(2003)报道,在水产养殖动物饲料中添加糖萜素,可减轻应激反应对机体的危害,解除动物因应激反应而产生的免疫掏作用。徐进辉(1999)在罗非鱼饲料中添加20mg/kg的糖萜素,在气温39℃环境中试验,试验鱼因高温应激反应引起的死亡率比对照组降低85.2%。华祥试验表明,在受工业废水污染的水体中养鱼,如果在鱼的饲料中添加糖萜素300mg/kg和适量的VC,可提高鱼的成活率73.3%,并经鱼肉的测定,饲喂糖萜素和VC饲料的鱼肉中所含镉、铅、铜等重金属明显低于对照组,且试验鱼的鱼肉中脂肪酸和蛋白质中苏氨酸的含量明显高于对照组,从而较好地发送了鱼肉品质。
★生姜
生姜为温性饲料添加剂,有增进食欲、驱寒等作用。据严华平(2000)报道,鲤鱼在越冬期间,在饲料中添加0.5%的生姜粉或1.5%鲜生姜碎块,可提高鲤鱼抗寒冷应激反应,提高成活率。
★中草药添加剂
据研究表明,投喂抗惊镇静中药添加剂,如钩藤、延胡索、枣仁等,能使鱼虾镇静,减少激烈骚动,减少鱼虾在捕捞、运输、投放过程中的应激反应;投喂清泻火、清热凉血和中药添加剂,如石膏、柴胡、生地等,可缓解鱼虾高温热应激反应;添加甘草、沸石、麦饭石、绿豆等,可减少有毒有害物质对鱼体的危害,降低鱼虾的应激反应。
★绿原酸
绿原酸(Chlorogenic acid)即3-咖啡酰宁酸,是一种由忍冬科植物的干燥花蕾或带初开的花的提取物。绿原酸广泛存在于杜促、金银花、向日葵等植物中。绿原酸是植物体在有氧呼吸过程中经莽草酸途径产生的一种苯丙素类化合物,是许多中草药及中药复方制剂抗菌消炎、清热解毒的主要活性成分。据报道,在饲料中添加绿原酸能有效改善水产动物的生长性能,提高水产动物的免疫力。
——绿原酸对水产动物生长性能的影响
在水产养殖动物饲料中添加绿原酸,能促进水产动物的生长。动物体内的自由基会损伤细胞,破坏细胞膜而使其失去完整性,而绿原酸具有超强的清除自由基能力,提高动物对营养物质的吸收利用率;并且绿原酸与动物体内某些激素有关,可以通过对这些激素的作用,间接影响动物的生长。同时,绿原酸还具有护色和增香作用,起到诱食效果。上述各种因素的综合作用,对水产动物起到很好地促生长效果。
由于杜仲等植物中绿原酸含量非常高。关于杜仲及其提取物对水产动物促生长性能的报道也多见于报端。阵晓林等的研究表明,在饲料中添加0.15%杜仲纯粉可提高草鱼增重率8.57%,并可饲料系数降0.13,并可增加鱼体的肥满度。
——绿原酸对水产动物免疫功能的影响
水产动物的免疫系统是体机体保护自身的防御性结构,免疫器官的发育状态和机能强弱决定了鱼类机体的免疫水平的高低,胸腺、肾脏和脾脏是最主要的免疫器官。据报道,在饲料中添加绿原酸可有效增加建鲤头肾重量与头肾指数,对免疫器官的生长有促进作用。
鱼类同时是具有非特异免疫的特异性免疫的脊椎动物地,但其特异性免疫机制还不够完善市场机制,在抵御病原微生物时主要依赖非特异性免疫发挥作用。而在饲料中添加适量的绿原酸,对鱼类各种非特异性免疫因子具有不同程度的正效应。有研究表明,在饲料中添加0.02%绿原酸,投喂异育银鲫10天,能够最有效地提高其机体的非特异性免疫机能与抗病力。绿原酸对水产养殖动物中常见的病原菌的抑制效果与抗生素类药物相当,具有很强的预防作用。
绿原酸分子中的活性羟基可以形成具有抗氧化作用的氢自由基,从而清除羟基的活性,保护组织免受氧化作用而损伤。在研究表明,低剂量的绿原酸随投喂时间的延长,对SOD活性提高作用逐渐增强;添加适量的绿原酸,可显著提高建鲤血浆中CAT活力,建鲁血浆中的T-AOC显著长虹高,MDA含量降低。
高校的大型仪器设备应用广泛,国有资产管理部门在做好基本管理的同时,还应该加强学校内部各个部门之间,各个高校之间的大型仪器设备的共享机制。国内已有部分高校推行了大型仪器设备共享试点,在满足本校教学科研任务的同时,也对校外开放,提高大型仪器设备的利用率,实现资源共享,达到了“以机养机”的效果。
因为绿原酸作为一种具有生物活性的物质,具有调节机体免疫力、抗病毒、抗肿瘤和抗氧化的作用,广泛用于药品、保健用品行业,可作针剂、注射剂的原料。在水产养殖领域,由于抗生素的长期使用和滥用而导致的食品安全问题日益突出,日益受到人们的广泛关注。而绿原酸作为天然、绿色的饲料添加剂,应用于水产养殖动物的饲料中,可起到较好的预防病毒性、细菌性疾病的作用,从而降低抗生素的使用量,甚至替代抗生素,解决养殖水产品的药物残留问题,并能起到促生长,可谓前景广阔。
★姜黄素
姜黄素(curcumin)是19世纪70年代首次从姜黄(curcuma longa L·)中提取的一种相对分子量较低的多本分类化合物。外观为橙黄色结晶粉末,不溶于水和乙醚,易溶于冰醋酸和碱溶液。通常认为它是姜黄发挥药理作用主要的活性成分。研究表明,姜黄具有抗氧化、抗菌、抗炎症等多重生物学功能,且其色泽稳定、几乎无毒,因此,姜黄广泛应用于食品、化妆品及医药等领域。近年来,姜黄作为一种功能性饲料添加剂的应用也引起了一些业界的关注,虽然姜黄作为渔用饲料添加挤应用研究的报道较少,但据报道,姜黄对于草鱼和罗非鱼等鱼类的肝损伤修复、肠道酶活力及对大黄鱼体色着色效果明显。因此,深入研究姜黄的生物学功能及其在水产养殖上的应用等课题,以期开发出一种新型渔用药物,用来防治水产养殖动物疾病,提高养殖水产品的质量安全意义深远。
我国关于姜黄素在水产养殖动物的应用研究还处于起步阶段,但已有的一些报道和研究资料表明,姜黄素对于水产养殖动物有着多重生物学功能。张宝彤等在罗非鱼的基础饲料中添加不同水平的姜黄素,实验结果显示,一定剂量的姜黄素能够显著提高罗非鱼的SOD活性,增强机体免疫力,促进肠道组织发育。郑清梅等对罗非鱼的实验结果显示,添加姜黄素的实验组鱼的肝脏脂肪酶、肠道脂肪酶、SOD、GSH-Px等的活性均有显著提高,肝胰脏MDA显著下降。王进波等对大黄鱼的实验结果表明,在基础日粮中添加姜黄素,实验组大黄鱼平均体重增重、成活率等都较对照组显著提高,且随着添加水平的逐渐升高,姜黄素的大黄鱼皮肤和肌肉组织中的含量也随之升高,能明显改善大黄色的体色,具有良好的着色效果。胡忠泽对草鱼的研究发现,一定剂量的姜黄素有促进草鱼生长的作用,肠道蛋白酶和淀粉酶的活力也显著提高,促进鱼对营养物质的消化吸收。黄镇佳等对南美白对虾进行了研究,在基础饲料中添加不同水平的姜黄素时,降低了南美白对虾的生长率,但存活率、免疫力的抗氧化能力显著提高,这可能与摄食对象及生理机能有关。
近年来,因水产养殖的集约化程度不断提高,以及环境污染加剧等因素的影响,水产养殖病害越发严重,病种不断增多,滥用抗议生素等导致的细菌耐葱绿性增强等也制约着水产养殖业的健康发展。姜黄素以及中草药提取物等以其无害、无残留、能防病等而逐渐成为水产养殖投入品的新宠。姜黄素作为一种极具生理活性的提取物,有可能解决水产养殖动物的免疫力低下、肝胆功能异常等问题;同时也有着抗菌、消炎等功效,作为饲料添加剂及渔用度中药的研究前景广阔。
(五)化学合成物
目前,人工合成的免疫增强剂主要有左旋咪唑和FK-565。左旋咪唑是四咪唑的左旋体,在饲料中添加0.49%~0.57%饲养罗非鱼,可促进罗非鱼免疫活性细胞、胃肠道粘膜上皮细胞和肝细胞的代谢,提高罗非鱼的生长速度和饲料转化率。鲤鱼注射左旋咪唑后,其过氧化酶活性、白细胞数量、血清中溶菌酶水平均有明显提高。研究表明,左旋咪唑的免疫调节机理有三:一是具有类似胆碱的活性,这与咪唑基团有关:二是能诱导机体各种淋巴因子;三是代谢产物具有清除自由基的功能。FK-565是由橄榄灰鲢酶菌培养液中分离出的乳糖多肽(FK-156)合成的一种具有免疫活性的肽,能活化虹鳟的吞噬细胞,提高其对杀鲑气单胞菌的抵抗力和抗微生物感染能力。
(六)营养元素
维生素C、E、A等不仅是鱼类正常生长最基本的功能性成分,也能增强鱼类特异和非特异性免疫应答。维生素C是动物机体不可可缺少的营养物质,具有促进鱼虾生产性能,能通过非特异性免疫机制使鱼体抗病能力增强,清除鱼类免疫细胞吞噬和呼吸暴发产生的氧自由基,使其免疫受体氧化损伤,提高其吞噬细胞活性和杀菌能力。王伟应(1996)报道,在饲料中添加适量的维生素C能有效提高中国对虾的抗缺氧能力。Merchine (1995)采用VC单磷酸酯(AP)培养的zrtemiz nzilptill饲喂组对盐度应激抵抗力增强。Dxbrowskz(1991)也报道,添加适量的VC会减轻鲤鱼的应激性损伤。王昆伦等(2000)报道,在受到工业废水污染的水环境中,在试验组的尼罗罗非鱼的饲料中添加130mg/kg(干饲料)VC——单磷酸酯,对照组为基础饲料,饲养结果显示,组鱼的发病率比对照组下降47.22%,死亡率下降64.17%。唐古文(1997)、罗金萜(2000)均报道,VC能很好地增强鱼、虾对热应激的抵抗能力。
(七)激素和其它细胞因子
最近的研究发现,外源性生长激素能提高鱼类淋巴细胞的有丝分裂原的活性,并活化NK细胞。催乳素可以提高雏鲷血液中的淋巴细胞数量,而β内啡呔能增加虹鳟白细胞的吞噬作用。鱼类的某些细胞因子如IL-1β能作为免疫佐剂,增加黑鲈幼鱼对特异性抗原致病抗菌抗体的水平,从而增强其免疫应答。草鱼干扰素不仅具有抗病毒活性,还可增强巨噬细胞杀菌活性,调节淋巴细胞增殖分化等,是一种潜在的免疫增强剂。
可以预见,随着鱼类免疫细胞因子的相继发现和研究的不断深入,免疫增强剂将会逐渐成为水产养殖动物疾病防治的新方式、新途径、新方法,从而改变目前变种主要依靠药物的局面,开辟水产养殖病害防治新天地,
就目前的有关水产养殖动物免疫增强剂的研究进展和其发展意义而言,今后的重点研究方向主要有以下几个方面:
(一)加强水产养殖动物免疫增强剂的基础理论和作用机理研究
迄今为止,关于水产养殖动物免疫增强剂的种类已发现较多,大部分研究结果也证实免疫增强剂的有效性,但其作用机理在不同养殖环境和养殖种类上有所不同,一些深层次的问题还没有研究清楚,其应用范围和效果也有待查明,今后应在研究免疫增强剂是如何通过内分泌调控物质代谢和免疫功能来促进生长、提高鱼体免疫力的作用机制等方面加强研究。同时还要侧重不同免疫增强剂组合效果的研究,为开发出更多新型的免疫增强剂奠定理论基础。
(二)深化免疫增强剂应用方法的研究
水产养殖动物种类颇多,不同种类间的生理状态差异较大,且随着养殖环境的不同有所差异。因此,免疫增强剂在用途、使用方法、剂量、周期性效应等方面也不完全相同,要根据不同养殖对象、不同养殖环境、不同使用目的等进行深化研究。要注意,免疫增强剂是通过提高机体免疫细胞和体液免疫水平来起作用这一点,加强具体投喂时间、需要量、长期使用是否会导致免疫效果下降等问题的研究,以保障应用效果。
(三)扩大免疫增强剂应用范围的研究
水产养殖动物疾病通常可分为病毒性、细菌性和宁夏生虫性等几大类。目前研究的免疫增强剂大都集中在鱼类细菌性疾病进行,而病毒性和寄生虫性方面研究得较少,今后应扩大这两方面的研究范围。目前的研究表明,免疫增强剂与疫苗联合使用可以显著提高疫苗的免疫保护效果,但目前的研究仅限于个类养殖种类的个别免疫增强剂种类,今后应扩大这些应用范围的研究。
(四)开拓纳米技术在免疫增强剂制备上的研究
纳米技术是21世纪高技术研究的重点领域之一,将纳米技术引入水产养殖动物免疫增强剂制备技术中,可以改善难溶性药物的口服利用效果,可以靶向和定位释放,可以作为大分子物质的特殊载体。借助于纳米技术,如纳米硒、纳米脂质体、纳米中药等新型免疫增强剂已在人类临床中取得理想效果,在水产养殖中可借鉴这些有益经验和技术,填补水产养殖动物免疫增强剂技术的空白。
(五)加强基因工程技术在水产养殖动物免疫增强剂领域的应用
通过水产养殖动物激素和免疫因子进行克隆与表达后,瑞用于水产养殖动物自身,发挥其促生长作用,将是一个新的发展方向。另外,对编码酵母多糖和细菌多糖的基因进行研究,通过基因工程技术制备大量的免疫增强剂,实现工厂化生产,将会大大降低免疫增强剂的制备成本,促进水产健康养殖业的发展。
(六)加强新型免疫制剂的开发性研究
随着水产养殖动物免疫增强剂研究的应用的不断深入,应充分利用我国中草药资源丰富等优势,依据现代中医理论科学组方,提取有效成分,来开发来源广泛、低毒、高效、无残留的中药免疫增强剂,适应我国水产养殖业的发展需要。
(连载完)
作者单位:全国水产技术推广总站