精氨酸、谷氨酰胺对仔猪抗应激能力的影响及其机理研究

覃珍珍 林昌华 陈双林 陈红梅 杨志春 李 宇 蒋家霞*

（1.广西农垦永新畜牧集团新兴有限公司，广西柳州 545112；2.柳江市柳江区畜牧站，广西柳州 545100；3.柳州市柳江区水产畜牧兽医局，广西柳州 545100）

氨基酸是构成机体免疫系统的基本物质，与免疫系统的组织发生、器官发育有着极为密切的关系，其维持机体免疫机能，减少疾病的产生，特定的氨基酸可以抵抗或消除疾病和免疫机能抑制的产生。本试验筛选精氨酸、谷氨酰胺在仔猪阶段开展研究，旨在探索断奶仔猪在不同功能性氨基酸作用下抗应激的免疫学机理，从营养免疫角度提升仔猪抗病力。

1 材料与方法

1.1 试验地点

广西农垦永新畜牧集团某猪场；

1.2 试验材料

L-谷氨酰胺，产地为美国，白色粉末；L-精氨酸，白色结晶粉末；

1.3 试验设计与基础日粮

采用单因素随机化试验设计。整个试验选取同一批次，日龄在31±2d的断奶仔猪270头，体重为7.5±0.25kg，单头称重并标记耳号，随机分组分为对照组、试验1组、试验2组，每组3个重复栏，每个重复栏30头，试验期25d。

各试验组的日粮营养值见表1。

表1 基础日粮配方营养值

表2 试验设计

试验分两个阶段进行。

试验阶段一（36～56日龄），试验猪随机分好组后，按试验设计分别进行饲喂；

试验阶段二（56～61日龄），在第一阶段饲喂结束后，每处理组随机挑选15头体重相近的试猪进行细菌脂多糖（LPS）的免疫应激试验。

2 试验处理及样本采集

2.1 血液指标

在试验第25d，各试验处理组每重复随机挑选5头猪进行前腔静脉采血两份，各5ml。用离心机2500 r/ min离心10 min，分离血清，用于血清生化指标、免疫指标、抗氧化指标等指标的测定。

2.2 LPS免疫应激试验

在试验第30d，对第25d采血的猪只腹膜注射100μg/kg的LPS，于注射3h后，所有试验猪进行前腔静脉采血两份，具体同上。

LPS：大肠杆菌血清型055：B5，Sigma公司产品，注射时用生理盐水配成含LPS 500μg/ml的溶液。

2.3 数据分析与处理

试验数据运用EXCEL软件进行处理后，再用SPSS16.0数据统计软件进行单因素方差分析。结果用平均数±标准差（X±SD）表示。

3 结果分析

3.1 应激状态下功能性氨基酸对仔猪体液免疫指标的影响

表2 应激状态下功能性氨基酸对仔猪血清免疫球蛋白指标影响的比较

由表2可知，在IgG方面，LPS刺激前后均以精氨酸、谷氨酰胺组数值较高，且与对照组差异均极显著（P<0.01），而刺激后各组IgG值均有不同程度下降，其中以对照组下降幅度最大，与两处理组差异均极显著（P<0.01）；

在IgM方面，刺激前三组差异并不显著（P>0.05），LPS刺激后，除精氨酸组略有下降外，其其余两组均有不同程度上升，其中对照上升幅度最大，与两处理组差异均显著（P<0.05）；

3.2 应激状态下功能性氨基酸对仔猪炎性细胞因子水平的影响

由表3可知，在γ-干扰素（IFN-γ）方面，刺激前后均以精氨酸、谷氨酰胺组最高，且与对照组差异均极显著（P<0.01），而刺激后各组值均有不同程度上升，且上升幅度基本相近，三组差异亦不显著（P>0.05）；

在肿瘤坏死因子a（TNF-α）方面，LPS刺激前，以精氨酸组数值最高，与其他两组差异均显著（P<0.05），而刺激后，三组数值均有不同程度上升，其中对照组上升幅度最大，与其余两组差异均极显著（P<0.01），且LPS刺激后，对照组、精氨酸组两组值相对较大，均与谷氨酰胺组差异（P<0.01）；

在白细胞介素1β（IL-1β）方面，刺激前以对照组数值最大，精氨酸组最小，三组相互之间差异均极显著（P<0.01）；而刺激后，各组值均有不同程度上升，其中精氨酸、谷氨酰胺两组上升幅度最大，均与对照组差异极显著（P<0.01），而刺激后也以谷氨酰胺组值最大，对照组最小；

表3 应激状态下功能性氨基酸对仔猪炎性细胞因子影响的比较

4 讨论

4.1 应激状态下功能性氨基酸对仔猪血清免疫球蛋白指标的影响分析

体液免疫反应中，免疫球蛋白G（IgG）水平高低是衡量抗体产生的指标之一，它能中和毒素使其失去毒性，调理、凝聚和沉淀抗原，在体液免疫中最为重要。

在本试验中，LPS刺激前，氨基酸组IgG值均极显著大于对照组（P<0.01），特别是谷氨酰胺处理组，究其原因，这与Gln在细胞代谢过程中所发挥独特的作用有关，它通过转氨基和脱氨基，合成丰富的氨基酸，从而促进机体分泌免疫球蛋白，而同时Gln作为代谢底物，既参与浆细胞的能量代谢又能为DNA的合成提供所需的前体物质，对维持和促进免疫细胞（浆细胞等）的生物活性以及保障B淋巴细胞的增殖和分化具有重要作用，从而能有效缓解应激对免疫系统造成的负面作用[1]。

而LPS应激后可发现，应激前后结果基本一致，由结果可知，之前IgG处于较高值的组，应激后仍然处于高位，且与对照组差异仍极显著（P<0.01），这可能是跟应激源的强弱有关。国外报道有，正常的动物机体会自动判断应激的程度，从而发起与之对应的免疫反应，既不过分也不会缺乏。而本试验中，每一组的试猪严格按照LPS 100μg/kg腹膜注射，因此所产生的应激强度都是一致的。进一步对比各组差值亦可发现，精氨酸、谷氨酰胺组与对照组差异均极显著（P<0.01），说明在应激强度一致的前提下，额外补充精氨酸、谷氨酰胺能有效满足应激状态下机体的营养需求，缓解抗体的波动。其中以谷氨酰胺的效果较优。

4.2 应激状态下功能性氨基酸对仔猪炎性细胞因子水平的影响分析

研究证实，机体中IFN-γ含量的变化就暗示提高机体免疫性能的激发程度。本试验中，LPS刺激前，氨基酸组IFN-γ含量均高于对照组，且差异均极显著（P<0.01），这说明在本试验中精氨酸、谷氨酰胺对提高机体中IFN-γ含量有促进作用，间接证明正常情况下额外补充精氨酸、谷氨酰胺有利于仔猪机体保持一种免疫系统低度激活的状态，提升机体对外来抗原的防御能力。而LPS急性应激后，各组IFN-γ值均不同程度上升，且三组上升的幅度基本一致，这可能与试验LPS处理引发的应激程度一致有关。

TNF-α 和IL-1β是由单核/ 巨噬细胞系统在感染和免疫早期合成与分泌的前炎性细胞因子，当受到创伤或过量的细菌或病毒感染时，对启动免疫反应十分重要。然而，产生过量的这些炎性介质会对动物的生长和健康产生有害的影响。

本试验中，应激前，精氨酸组TNF-α显著高于对照组和谷氨酰胺组（P<0.05），这说明精氨酸对于TNF-α的上升有一定的作用。这可能与精氨酸具有提高巨噬细胞的细胞毒性作用，而高浓度的精氨酸（2nmol/L）能增加单核细胞和NK细胞的细胞毒性有关。在IL-1β方面，氨基酸组均极显著低于对照组（P<0.01）。而当LPS 刺激后，各组血浆炎性因子IL-1β和TNF-α含量急剧上升，说明仔猪免疫系统被迅速而且高度激活。另外各组指标上升的规律却也基本相似，即在刺激前较低的组，刺激后上升的幅度反而较大，反之亦然。

冯丽丽[2]等（2009）研究发现，脂多糖诱导猪肺泡巨噬细胞分泌IL-1β、TNF-α具有剂量、时间依赖性，即机体内IL-1β、TNF-α的值与LPS的浓度呈紧密正相关，与作用的时间呈下开口抛物线关系。因此，由上可推断在仔猪免疫应激模型中，机体为有效清除炎症源的应激而调节IL-1β、TNF-α的分泌，而LPS注射剂量的高低决定了机体产生IL-1β、TNF-α峰值的大小，而不同免疫机能状态或健康程度下的仔猪达到峰值的时间也不同。所以笔者认为本试验中，LPS刺激前炎性因子IL-1β、TNF-α较低组的试猪说明其拥有较好的生长和免疫性能，各类营养储备充分，而急性应激后其机体能迅速而有效地调动各种营养及相关代谢反应来消除应激部位的炎症反应，又因本试验均按100μg/kg的剂量腹膜注射并在注射3h后统一采血检测，因此应激前较小而应激后却又较大涨幅正说明机体在氨基酸的调控下能在最短的时间内达到IL-1β、TNF-α的峰值，实现免疫防御最大化，而上升较慢的组则需要更长的时间才能消除应激源所带来的影响。然而作者的观点与前人许多研究结论不一致，因此有关作用机理还有待进一步探讨。

5 结论

本试验结果表明，额外添加一定量的精氨酸或谷氨酰胺对仔猪免疫应激均具有一定的缓解作用，从改善机体健康及提高抗病力的角度看，部分取代抗生素在生产上的应用是可行的。然而，因本试验研究也存在些许不足，即氨基酸的添加量缺乏梯度和模拟应激的模式为细菌脂多糖急性应激，而生产中仔猪面对的多为缓慢而持久的慢性应激，因此精氨酸和谷氨酰胺如何更为科学合理的在实际生产中运用还有待进一步摸索。

参考文献

[1]肖英平，洪奇华，刘秀婷，等.谷氨酰胺对断奶仔猪生长性能、营养物质表观消化率、空肠碱性磷酸酶活性及与肠道健康相关因子基因表达的影响[J].动物营养学报，2012，（8）：1438-1446.

[2]冯丽丽，张丽萍，张改平，等.脂多糖对猪肺泡巨噬细胞分泌 IL-1β 及TNF-α 的影响[J].河南农业科学，2009，（3）：106-109.