应激对猪肠道免疫系统功能影响研究进展

耿 健，何 刘，向志宇，赵宝凯*

(1.沈阳伟嘉牧业技术有限公司，辽宁沈阳 110027；2.沈阳农业大学畜牧兽医学院，辽宁沈阳 110866)

应激对猪肠道免疫系统功能影响研究进展

耿 健1，何 刘2，向志宇1，赵宝凯1*

(1.沈阳伟嘉牧业技术有限公司，辽宁沈阳 110027；2.沈阳农业大学畜牧兽医学院，辽宁沈阳 110866)

猪肠道免疫系统在机体防御功能中具有重要作用。大规模集约化的养殖使猪的肠道免疫系统更易受到多种因素的影响,其中应激对猪肠道系统产生的影响尤为严重，遭受应激的猪生长性能下降，全身或胃肠局部免疫力减弱，给养猪业带来严重的经济损失。因此，研究应激对猪肠道免疫系统的影响规律对指导实际生产具有十分重要的意义。论文就猪肠道免疫系统的组成、作用及各种应激对猪肠道免疫系统的影响进行综述，为缓解养猪业中应激带来的猪免疫力和生长性能下降等问题提供理论基础和指导。

猪；肠道免疫；应激

应激在整个生物学领域的应用十分广泛，尤其对畜牧业的发展以及动物福利事业的推行都具有重大的指导意义，而目前关于应激方面的研究起步还比较晚，甚至还存在一定的误区。本文总结了关于应激对猪体内肠道免疫系统影响方面的研究，希望能够为养殖业提供一定的帮助，并能为研究和实践提供一定的借鉴。

1 肠道免疫系统

1.1 肠道免疫系统的简介

肠道是消化器官和机体最大的免疫器官。肠道免疫系统即肠道黏膜免疫系统，具有巨大的黏膜表面积，全身约70%的免疫细胞存在于肠道中，精确区分食物、共生菌和入侵的病原微生物，既能对正常的食物和菌群成分耐受，又能对肠道病原体产生有

效的免疫应答。是宿主抵御微生物和有害物质的第一道防线，在肠道感染和许多其他生理学中扮演重要角色[1]。当大量外源性抗原或者病原体进入机体后可以迅速被肠黏膜上相应的免疫应答所清除。

1.2 肠道免疫系统的组成

肠道免疫系统主要由肠黏膜相关淋巴组织(GALT)、淋巴细胞、抗体和细胞因子等免疫成分构成。GALT由组织性淋巴样组织包括Peyer淋巴结，肠系膜淋巴结，孤立淋巴滤泡和黏膜固有层和上皮细胞层内的淋巴细胞组成。Peyer淋巴结是T细胞和B细胞发生初始免疫应答的主要场所之一。肠系膜淋巴结是肠道免疫反应的诱导部位之一，孤立淋巴滤泡在肠黏膜免疫反应中的作用目前还未明确，推测其功能可能是作为黏膜免疫反应的诱导部位[2]。胃肠道发生免疫应答时，上皮细胞(epithelial cell，EC)和上皮内淋巴细胞(intraepithelial lymphocyte，IEL)是抵抗病原体的第一道防线。肠上皮内淋巴细胞(intestinal intraepithelial lymphocyte，iIEL)位于肠上皮细胞(intestinal epithelial cell，IEC)之间。有研究表明，3月龄的猪约30%的空肠上皮细胞为iIEL[3]，iIEL大多是细胞毒性T细胞，以CD8+T淋巴细胞为主，表达αβT细胞受体(TCRαβ)，可释放IFN-γ、TNF-α等细胞因子参与抗感染及免疫调节。

1.3 肠道免疫系统在疾病中的作用

Collado-Romero M等[4]使用实时定量PCR技术对猪免疫系统中编码28种固有分子(包括细胞因子、趋化因子、模式识别受体等)的基因的mRNA表达水平进行定量分析，确定了猪肠道的不同部位对鼠伤寒沙门菌感染的炎症应答能力。肠道免疫系统也被证实与糖尿病发病有关[5]，Antvorskov J C 等[6]认为胰岛T细胞表达肠相关归巢受体-α4β7整联蛋白，该受体的阻断抗体或内源性配体-细胞间黏附分子-1(ICAM-1)可阻止非肥胖型小鼠糖尿病的发生。在黏膜组织如十二指肠黏膜组织的B淋巴细胞比全身淋巴组织、脾和血中的B淋巴细胞产生更多的免疫球蛋白A(IgA)。肠道黏膜免疫所产生的 Ig A 主要为分泌型 Ig A(SIg A)。SIg A 是肠道肠道黏膜免疫的效应因子，可中和肠上皮内毒素等有害物质，也可有效抑制病原体对黏膜的黏附如抑制禽流感病毒 A的黏附。由此可见，肠道免疫系统在机体被细菌、病毒及其他有害物质感染时作出相应的免疫反应来发挥较强大的保护作用。

2 应激对猪肠道免疫系统的影响

2.1 热应激对猪肠道免疫系统的影响

遗传、年龄、性别和环境因素等会对机体免疫功能产生严重的影响[7-8]。由于人类生产活动引起温室气体大量排放从而导致全球气候变暖，高温环境引发的热应激已经成为影响养殖业发展的一个重要应激源[9]。热应激会引起猪新陈代谢异常，免疫力减弱，血清中炎症因子含量升高，繁育力降低，致病致死率升高。

热应激通过影响猪肠道免疫系统导致猪的生长性能以及健康受损。首先，热应激影响猪肠道黏膜结构完整性，主要表现在猪各肠段的绒毛高度和宽度显著降低，小肠上皮细胞膜内微粒分布异常，小肠黏膜上皮细胞的细胞膜发生脂质过氧化等。为了散热，机体中的血液更多地流向外周组织，使肠道缺氧，进而导致三磷酸腺苷消耗、氧化应激和亚硝化应激，引起肠道形态结构和功能受损[10]，其次，热应激直接影响猪肠道上皮细胞的渗透性。紧密连接结构(TJ)是肠黏膜上皮细胞间的主要连接方式，是维持肠道免疫功能的重要结构基础，主要由跨膜蛋白和细胞质蛋白组成。通常，紧密连接蛋白(TJ蛋白)的损伤可以导致肠道上皮细胞的渗透性增加，但是热应激可以不通过损伤TJ蛋白而通过葡萄糖转运蛋白2(GLUT-2)表达上调使肠道内渗透压增加[11]，因为热应激导致Na离子和葡萄糖协同转运载体的激活使葡萄糖转运载体的表达的改变，这与猪肠道上皮细胞渗透性直接相关。渗透性增加后，内毒素更加集中进入血液，内毒素是炎性细胞因子最重要的诱导物，它增多会导致免疫细胞增多，引起免疫炎症反应，激活肠道的解毒机制。热应激和内毒素虽然不会影响所有的炎性细胞因子，但与特殊的细胞因子如IL-17和转移因子β(TGF-β)，调节性T细胞(Treg)和辅助性T 细胞17(Th17)有关，Treg的主要作用是免疫抑制和免疫耐受[12]，Th17 T 细胞可抵抗外源细菌感染，鼠李糖乳杆菌GG和双歧杆菌Bb12，在无菌猪感染轮状病毒后也会影响TGF-β和IL-17的稳定平衡[13]。另外有研究表明，遭受热应激后猪血清中免疫相关细胞因子IL-2和IFN-γ 水平发生了显著的变化，使机体的免疫机能处于严重失调状态[14]。

2.2 营养应激对猪肠道免疫系统的影响

饲粮、肠道内的微生物和黏膜层之间的平衡维持着猪肠道免疫系统的功能[15]，因而与饲粮相关的营养应激也是影响猪肠道免疫系统的重要因素。营养应激包括突然更换饲粮，饲喂方式不当，饲粮变质发霉，脂肪氧化酸败及各种抗营养因子(如植物凝集素、蛋白酶抑制剂等)的存在等。仔猪断奶时，营养应激对其肠道消化吸收能力及免疫力的影响尤为明显。仔猪断奶后，饲粮突然由乳脂改为谷物淀粉固体饲料，饲料中仔猪不能消化的植物干物质使肠绒毛磨损变短，严重影响断奶仔猪采食量和饲料利用率[16]，同时，采食量下降，各种营养能量吸收不足，组织屏障萎缩、黏膜分泌减少、转铁蛋白和干扰素生成量降低，造成T细胞受损，影响了免疫细胞功能。禁食禁水24 h，断奶仔猪血清中的皮质醇浓度会升高，空肠TNF-α的表达也会受到抑制。营养应激可能通过Sirt1 和叉头转录因子(Fox O)信号通路蛋白有关的调控作用降低猪小肠上皮细胞中β防御素的表达[17]，而甘氨酸缺乏抑制猪肠上皮细胞增殖和蛋白质合成并增加了细胞凋亡[18]。另外，霉菌毒素是引起动物饲料污染从而引起营养应激的一个重要因素[19]，霉菌毒素破坏肠黏膜紧密连接蛋白TJ蛋白比如ZO-1，闭合蛋白(occludin)和紧密连接蛋白3(claudin-3)的表达，在48 h之内影响猪肠道上皮细胞的渗透性[20]。Bracarense A P等[21]研究表明，脱氧雪腐镰刀菌烯醇等镰刀菌毒素刺激空肠和回肠促炎症细胞因子如TNF-α、IL-6和IL-1β表达并增加淋巴细胞数。因此，饲喂不当，营养缺乏或者采食污染饲料等营养应激诱发猪肠道炎性因子的改变并调节了肠道免疫功能。

2.3 传染病应激对猪肠道免疫系统的影响

肠道及呼吸道感染是养猪业最重要的疾病。尤其肠道疾病是引起生产效率低下的一个重要因素，影响饲料的转换率和机体的免疫力。传染应激是因为传染病的发生，因为现在的养殖模式是集中饲养的方式，传染病可以非常快速的传递到周围而引起长期的经济损失。引起养猪业传染性肠道疾病主要包括大肠杆菌病、猪流行性腹泻和猪传染性胃肠炎等。

大肠埃希菌(E.coli)是革兰阴性菌，可引起猪腹泻，脱水，饲料转化率低，生长性能降低甚至死亡等，有报道称大肠埃希菌可以缩短小肠绒毛的长度和小肠隐窝的深度，抑制肠上皮细胞TJ蛋白的表达，从而使肠道免疫系统功能下降[22]。猪流行性腹泻由猪流行性腹泻病毒(PEDV)引起，PEDV属于冠状病毒科冠状病毒属，经口和鼻感染后，直接进入小肠且病毒的复制是在小肠和结肠绒毛上皮细胞浆中进行。也有研究表明PEDV通过Toll样受体 2、3、9增加肠上皮细胞渗透性[23]，当猪感染PEDV时，来源单核细胞的树突状细胞产生大量的促炎性因子如IL-12促进 T细胞增殖，哺乳仔猪感染比断奶仔猪感染更为严重[24]。猪传染性胃肠炎[25]是由猪传染性胃肠炎病毒(TGEV)引起的一种以猪的严重腹泻、呕吐和脱水为临床特征的高度接触性传染病，TGEV也为冠状病毒科冠状病毒属，冠状病毒的发病机制可能包括肠道损伤和空肠和回肠肠黏膜绒毛萎缩。感染了 TGEV的猪肠壁变薄，小肠黏膜绒毛大部分萎缩变短，肠上皮细胞坏死脱落，严重影响猪肠道免疫系统的功能。

3 结语

猪肠道免疫系统作为保护机体的重要屏障，在对抗外来病原体的免疫应答中发挥重要作用。高温环境、饲喂不当和传染病等引起的应激严重影响猪肠道免疫系统结构和功能的完整性，进而影响了整个机体的免疫状态，威胁动物的健康及生长，给养猪业造成重大经济损失。如何减少应激对猪肠道免疫系统的影响提高机体耐受力和生长性能是今后养殖业需要重视的问题。

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AdvanceinRhoptryProtein18ofToxoplasmagondiiandItsRoleasaCandidateMoleculeofGeneVaccine

LIU Rong-rong，ZHANG Xiao-lei，ZHANG Jin-shun

(InstituteofPathogenBiologyandImmunology，HebeiNorthUniversity，Zhangjiakou，Hebei,075000，China)

Toxoplasmagondiirhoptry protein 18 is secreted by the rhoptry with the serine/threonine kinase activity，belonging to the rhoptry protein 2 family，playing an important role in the aspect of invasion and virulence．Here we reviewed the structure,virulence and mechanism of ROP18 and its role as a candidate molecule of gene vaccine.

Toxoplasmagondii; ROP18; virulence; mechanism; gene vaccine

ProgressonEffectofStressonPorcineIntestinalImmuneSystemFunction

GENG Jian,HE Liu,XIANG Zhi-yu,ZHAO Bao-kai

(1.ShenyangVICATechnologyCompanyLimited,Shenyang,Liaoning,110027,China; 2.CollegeofAnimalHusbandryandVeterinaryMedicine,ShenyangAgriculturalUniversity,Shenyang,Liaoning,110866,China)

S852.4

A

1007-5038(2017)12-0107-04

2017-05-08

耿 健(1989-)，男，辽宁沈阳人，硕士研究生，主要从事兽医药理与毒理学研究。*

Abstract:Porcine intestinal immune system plays an important role in the body defense function.The pig's intestinal immune system is more susceptible to a variety of factors due to the large-scale centralized farming patterns that people use now.Stress is one of the most important factors that affect the pig's intestinal system and cause the growth performance decreased and the systemic immunity of the whole body or the gastrointestinal tract weakened,and then the pig industry suffered significant economic losses.Therefore,the study of the influence of stress on pig intestinal immune system is of great significance to guide the actual production.This review summarized current studies on the composition and function of porcine intestinal immune system and the effects of various stresses on the intestinal immune system of pigs to provide theoretical basis and guidance for improving pig immunity and growth performance caused by stress in pig industry.

Keywords:pig; gut immunity; stress