隐孢子虫致犊牛肠道损伤及营养对其影响研究进展

张誉方，董星和，邢佳兴，马义胜，毛华明，杨建发*

(1.云南农业大学动物医学院，云南昆明 650201；2.保山市隆阳区动物卫生监督所，云南保山 678000；3.云南农业大学动物科学技术学院，云南昆明 650201)

隐孢子虫是一种寄生在人和动物肠黏膜上皮细胞的人畜共患的原虫，能够引起宿主消化紊乱和腹泻，可经水、食物、空气等多种途径广泛散播病原，严重威胁人畜生命健康。张龙现[1]研究发现，隐孢子虫在奶牛体内的感染率和感染强度最大。随着奶牛养殖业的发展，奶牛养殖规模逐渐扩大，饲养密度加大，营养代谢压力增大，以及饲养周期变长，这些因素能够导致奶牛场环境中细菌、病毒、寄生虫等生物源性病原体滋生和富集。自1986年在甘肃兰州奶牛粪便中发现隐孢子虫以来，我国已在黑龙江等15个省、北京等4个直辖市奶牛粪便中鉴定出隐孢子虫[2]。此外，宁夏[3]、河南[4]部分地区奶牛场隐孢子虫阳性检出率分别为12.88%和25.13%，均存在着较为严重的隐孢子虫感染。

国内关于隐孢子虫流行病学调查结果显示，同一奶牛场内断奶前犊牛感染率要高于其他年龄段奶牛[5-6]。作为隐孢子虫的主要感染宿主，奶牛犊牛主要通过粪便以及粪便污染的饮水、饲料感染隐孢子虫，犊牛住进未经过彻底清洗消毒的犊牛舍常导致新生犊牛大量发病[7]。隐孢子虫感染后会导致肠道屏障和免疫功能严重受损，且由于隐孢子虫卵囊对外界环境因素抵抗力较强，对多种消毒药物耐受，目前尚无有效针对隐孢子虫病的防控药物和疫苗[8]。医学上广泛使用的抗菌药物也因国家颁布禁抗令而停止使用。因此，以营养策略代替药物治疗来调节宿主肠道微生态和免疫功能，通过营养调控来靶向调控宿主反应，不仅能最大限度地降低药物残留的风险和产生耐药病原体的可能性，还能提高动物对传染病和其他与免疫受损有关疾病的抵抗力。生产中直接或间接用于调控犊牛肠道营养、修复肠道损伤、增强肠道免疫机能的因子种类繁多。本文在分析隐孢子虫感染犊牛导致肠道损伤的基础上，对相关的营养调控措施进行综述。

1 隐孢子虫感染对宿主肠道的损伤

犊牛处于发育早期，其消化系统和免疫系统均处于发育阶段，瘤胃形态及黏膜发育也尚未完善，容易受到外界环境、细菌和病毒等不良因素的影响[9]。因此，一旦犊牛感染隐孢子虫，其肠道的形态结构、微生态及免疫机能均将受损。

1.1 对宿主肠道形态结构的影响

肠道不仅具有消化功能，还是机体重要的免疫和内分泌器官。肠道黏膜的上皮细胞是保护肠道的基本单位，可以维持肠道黏膜的完整性，对肠道屏障的保护起到至关重要的作用[10]。因此，肠道形态结构的完整性是肠道一切功能正常发挥的基础。

宿主小肠上皮细胞的刷状缘纳虫空泡是隐孢子虫的主要寄生场所，遭隐孢子虫入侵后，肠道比较明显的形态变化是肠绒毛萎缩，肠绒毛的正常功能是负责吸收进入小肠的水分和营养，被侵入则会严重损伤肠绒毛的功能，使之无法正常吸收水分和营养，出现消化不良和吸收障碍的症状进而发生腹泻。重复感染会使肠黏膜萎缩、黏膜酶(如乳糖酶等)减少，这也是影响犊牛正常生长发育的原因。

1.2 对宿主肠道微生态的影响

肠道菌群参与免疫系统的调节，通过促进肠道黏膜的生长来增强免疫细胞活性，促进免疫细胞因子释放，以此来调节肠道黏膜免疫。而隐孢子虫的寄生，会导致小肠上皮黏膜细胞加速老化和脱落，引起小肠黏膜严重受损[11]，从而抑制了免疫细胞的活性；另一方面，小肠黏膜表面积缩小，胃肠道的吸收功能被破坏，导致糖类和脂肪吸收功能的严重障碍，因而丢失大量的水和电解质[12]。

对感染隐孢子虫的犊牛进行病理剖检，会发现由于隐孢子虫的寄生，空肠绒毛层萎缩和损伤，小肠黏膜上皮细胞坏死脱落，肠黏膜固有层中的淋巴细胞、浆细胞、嗜酸粒细胞和巨噬细胞增加[11]。其肠腺受损，肠道菌群失衡，表现为肠黏膜酶活性降低，尤其是乳糖酶活性降低。

2 隐孢子虫感染对宿主免疫机能的影响

宿主的免疫状态在决定感染该寄生虫的易感性以及隐孢子虫病的发病和严重程度方面起着至关重要的作用[13]。近年来，研究证实体液免疫在抗隐孢子虫感染中起一定作用；在肠道黏膜中，细胞免疫对于清除隐孢子虫来说也是必需的[14]。在保护性免疫研究中发现具有保护性免疫的两种主要成分是免疫球蛋白和T细胞[15]。

免疫球蛋白G(immunoglobulin G，IgG)作为动物血清中含量最高的免疫球蛋白，是介导体液免疫的主要抗体。而于丽萍[16]的试验结果证明，在隐孢子虫感染期间，宿主体内IgG、免疫球蛋白A(immunoglobulin A，IgA)等含量均出现下降。且宿主感染隐孢子虫后，肠道对各类物质的吸收发生功能性障碍，导致肝脏合成蛋白减少，其中白蛋白作为一种主要的储存蛋白质，浓度明显下降；同时为了维持基本的生理活动和代谢，血清中的总蛋白作为营养储备而流入到代谢途径中去，导致血清总蛋白浓度下降。因此，感染隐孢子虫会对机体的细胞免疫机能产生严重影响。

研究发现，T淋巴细胞特别是CD4+T细胞，在隐孢子虫感染的康复和保护性免疫中发挥举足轻重作用[17]。机体感染隐孢子虫后，体内CD3+、CD4+T细胞百分率明显降低，T细胞活化障碍，不能分泌足够的细胞因子参与免疫应答，使感染持续存在[18]。

除此之外，吞噬细胞能通过促进或抑制淋巴细胞的应答机能参与免疫调节，在特异性免疫和非特异性免疫中发挥着不可或缺的作用。周庆新[19]试验表明，隐孢子虫感染奶牛后机体白细胞吞噬率、淋巴细胞转化率均出现显著降低，这些均造成宿主白细胞吞噬能力和淋巴细胞转化功能下降，导致机体细胞免疫功能显著降低。

3 宿主肠道营养调控

奶牛犊牛和围产期奶牛的生物学特征和圈舍环境等因素，使得改变奶牛的现代养殖模式有较大难度，同时临床上到目前仍没有筛选到适合的抗隐孢子虫药物[20]。因此，控制隐孢子虫感染导致犊牛肠道损伤的手段，应该从药物治疗转向通过使用营养手段，调控宿主肠道健康。

3.1 建立稳定的肠道微生态系统

犊牛的微生态系统中，肠道菌群的组成对免疫系统发育和功能具有重要影响。一方面，宿主免疫反应有益于肠道菌群在肠道黏膜快速定植，并形成共生菌隔离屏障，防止致病菌入侵宿主，维持屏障完整性[21]；另一方面，肠道菌群参与识别共生菌和致病菌，抑制并清除病原菌，或通过调节树突状细胞、巨噬细胞、T淋巴细胞和B淋巴细胞等免疫细胞清除病原菌的方式影响宿主免疫反应[22]。因此，早期建立一个稳定的肠道微生态系统对于犊牛免疫系统的发育和隐孢子虫的防治具有积极意义。

3.1.1 给肠道接种有益菌群 双歧杆菌属、乳酸杆菌属等细菌广泛存在于犊牛的空肠和回肠中，在提高机体对营养物质的消化与吸收、增强机体免疫及相关疾病预防等方面发挥作用[21]。因此，新生犊牛早期有益菌群的快速定植可促进回肠黏膜免疫系统功能的发育[23]。

隐孢子虫感染会破坏犊牛肠道形态结构，造成犊牛肠道有益菌群减少，从而导致肠道免疫系统无法正常发育和健全。因此，在宿主肠道内保障菌群结构稳定性能够有效防控隐孢子虫感染。双歧杆菌、乳酸杆菌等益生菌能刺激犊牛瘤胃发育并促进其功能正常化，通过促进瘤胃微生物的生长和活性，并使瘤胃内丙酸量提高，维持瘤胃液pH正常化，有利于尽早建立和维持犊牛肠道微生态平衡，使肠道内优势菌迅速增殖，以阻止病原菌的侵袭[24]。

3.1.2 饲料中添加微生态制剂 作为一种广泛应用于养牛业的饲料添加剂，动物微生态制剂具有无污染无残留，维持奶牛肠道微生态平衡，提高免疫力的特点。其中，益生菌由于能够维持肠道微生态平衡和抑制病原菌定植，成为预防和治疗犊牛因隐孢子虫感染而出现腹泻最常用的微生态制剂。作为一种非特异性免疫调节因子，益生菌通常作用于犊牛小肠段，能够使肠黏膜相关淋巴组织活化，降低病原体对肠黏膜的黏附性，刺激肠道免疫器官发育，通过淋巴细胞再循环使全身免疫系统活化，从而调节机体免疫系统，维护机体健康[25]。

此外，益生菌还能通过分泌活性物质或与肠道菌竞争营养物质的方式来控制微生物的生长，对细菌、原虫和病毒都有一定的作用[26]。作为当前国内外研究的热点，目前关于益生菌的研究主要是探究其对犊牛肠道的保护作用，针对性分析益生菌对隐孢子虫感染犊牛肠道的相关保护作用有待进一步研究。

3.2 提高犊牛免疫力

犊牛阶段是重要的培育期，是生长发育最快、组织器官快速完善、免疫系统加速构建的时期。该阶段通过营养调控技术措施来提高犊牛生长性能和机体免疫力的可塑性极大[27]。

3.2.1 饲料中添加维生素A 研究表明，维生素A是维持和改善机体免疫功能的重要营养物质，免疫系统与营养物质相互作用，维生素A含量过多或过少都会导致机体免疫机能降低。

作为T细胞活化的重要参与因子，维生素A在乙醇脱氢酶的作用下，代谢产生维甲酸，其对T细胞分化有显著影响[28]。隐孢子虫感染能够造成维生素A吸收障碍[29]，当维生素A缺乏时，T细胞亚群分化受阻，导致CD4+T细胞亚群减少，CD4+/CD8+T细胞下降，从而导致T细胞活化障碍。T细胞亚群中的CD4+T细胞在抗隐孢子虫感染的免疫中发挥了重要作用[30]。因此，在饲料中适量添加维生素A能够使CD4+T细胞亚群数量增加，CD4+/CD8+T细胞上升，促进T细胞分化，增强宿主的细胞和体液免疫机能，从而有效抵抗隐孢子虫感染。维生素A的前体物质是类胡萝卜素，因此，可以在犊牛饲料中适当添加胡萝卜以满足其对维生素A的需要量[31]。

3.2.2 及时饲喂初乳 用隐孢子虫卵囊或子孢子抗原对孕期母牛进行免疫，可使其初乳中含有特异性抗体。犊牛的抗病能力来源于初乳的免疫球蛋白，及时喂足初乳，可以确保犊牛被动免疫成功[32]，以及电解质和能量物质的供给。犊牛应在出生后0.5 h～1 h饲喂初乳2 L，间隔8 h再饲喂2 L～3 L。

4 展望

肠道正常功能的实现依赖于肠道黏膜上皮屏障、免疫屏障、生物屏障的完整性。隐孢子虫感染犊牛会导致宿主肠道屏障和免疫功能严重受损，因此宿主肠道损伤修复和营养调控意义重大。当前最科学有效的选择就是从宿主自身出发，改善现有饲养管理技术，进行合理的营养调控。

能修复肠道损伤和增强免疫功能的营养素太多，作用机制也复杂，如何选择有效、易行的营养调控途径，可能需要通过观察肠上皮细胞形态变化、探讨营养素与免疫细胞因子、炎症细胞因子、肠道酶功能的关联性，综合评价效果，以期降低隐孢子虫等生物源性病原体给奶牛养殖业带来的巨大经济损失，并消除该病的公共卫生安全隐患。