卵黄抗体及其在水产养殖病害防治中的研究进展

于子健 杨冰 谢国驷 史成银

摘 要：卵黄抗体（IgY）是一种存在于卵黄中的免疫球蛋白，具有性质稳定、安全高效、绿色环保、不产生耐药性等特点，在水产养殖病害防治领域具有广泛应用前景。文章介绍了卵黄抗体的分子结构、理化性质和作用机制以及卵黄抗体在水产动物疾病防治中的研究现状和应用前景，以期为今后卵黄抗体在水产养殖的基础研究和应用提供参考。

关键词：卵黄抗体；水产养殖；病害防治

我国是渔业大国，也是水产养殖第一大国。2021年，全国水产品总产量6 690.29万吨，养殖产品占比达到了80.63%，中国养殖水产品占世界水产品养殖总产量的60%以上［1］。但随着水产养殖产业的不断发展，养殖产量的增加以及养殖规模的不断扩大，导致水体环境污染严重，水产动物病害频发，病害发生的时间增长、规模增大，病害种类增加，使得水产养殖病害的防治工作难度加大。严重的病害问题不仅造成了巨大的经济损失，制约着水产养殖产业的可持续发展，而且严重威胁到水产品的质量以及人类的安全。因此，加强水产养殖病害防治的研究有着至关重要的意义。抗生素有较强的抑制生长和杀灭细菌的作用，被广泛用于水产动物细菌性疾病的防治。但抗生素的濫用也会给水产养殖带来一定程度的副作用及危害，不仅会产生耐药菌株，破坏水体环境，药物残留问题更会直接危害到人体健康。2020年7月农业农村部颁布了“禁抗令”，在禁止抗生素使用后，寻找安全、绿色、高效的抗生素替代品成为水产养殖行业的研究热点。卵黄抗体具有稳定性好、特异性强和使用方便等优势，是预防和治疗疾病的理想药物，其作为一种抗生素药物的替代品，具有广阔的应用前景。

1 卵黄抗体研究进展

卵黄免疫球蛋白（immunoglobulin of yolk，IgY）又称卵黄抗体，是指从免疫后的禽类卵黄中提取的针对特定抗原的抗体［2］。1893年，Klemperer［3］首次发现通过免疫产蛋母鸡可以从其卵黄中获得具有中和作用的特异性抗体；1969年，Leslie和Clem［4］将这种富集于卵黄中的免疫球蛋白命名为IgY。然而，在之后的很长一段时间里，卵黄抗体的发现并没有引起学者们的重视。直到20世纪末期，动物福利问题逐渐受到重视，卵黄抗体才再次进入学者们的视野。目前，卵黄抗体在畜禽养殖、免疫检测、疾病防治等领域已经得到了广泛应用。近年来，随着对IgY研究的不断深入，卵黄抗体在水产动物细菌性疾病、病毒性疾病防治领域也有相关应用的报道。

1.1 卵黄抗体的分子结构

IgY呈Y型结构，由两条轻链和两条重链组成，分子量约为180 ku。轻链约为22～30 kDa，由1个可变区VL和1个恒定区CL构成；重链约为67～70 kDa，由1个可变区VH和4个恒定区Cυ1、Cυ2、Cυ3、Cυ4构成［5-6］。轻链（VL-CL）和重链（VH-Cυ1）之间通过二硫键连接，构成了IgY的抗原结合区（Fab区），其可变末端（VL和VH）共同构成了IgY的抗原识别和结合位点，决定了抗体的抗原特异性［7］。重链间存在3个重链间二硫键［8］，重链的Cυ2、Cυ3、Cυ4区为可结晶片段（Fc区），是IgY与细胞表面受体或补体系统蛋白相互作用的部位，在涉及去除病原体的补体系统中起主要作用，例如裂解入侵细胞、经典补体途径的激活和吞噬外来病原等［9-10］。

1.2 卵黄抗体的理化性质

IgY性质稳定，即使作为一种生物蛋白大分子，也具有较强的耐热、耐酸以及抗酶降解能力。IgY在30～70 ℃的温度范围内也能保持稳定，但在70 ℃或更高温度下加热15 min后活性会明显下降［11-12］；干燥处理后的IgY制剂可以在4 ℃条件下储存5～10年，在室温条件下放置6个月其活性也不会明显改变［13］。IgY在pH值4.0～11.0时比较稳定，当pH值＜4.0或pH值＞12.0时活性会迅速下降［14］。研究显示，pH值和酶与底物的比例不同，卵黄抗体对胃蛋白酶的耐受程度也会发生变化；卵黄抗体抗胰蛋白酶及胰凝乳蛋白酶的水解能力要强于胃蛋白酶，在胰蛋白酶或胰凝乳蛋白酶消化8 h后，仍能保留部分活性［15］。

1.3 卵黄抗体的作用机制

关于IgY防治疾病的具体机制尚未阐明，但是根据现有的研究结果来看，卵黄抗体在防治疾病过程中，主要通过以下几种机理发挥作用［16］：一是卵黄抗体可以通过凝集作用使细菌凝集，破坏细菌表面结构，抑制细菌的生长和定植。靖凯霖等［17］通过透射电镜、免疫荧光电镜和扫描电镜实验表明，特异性IgY可以使灿烂弧菌凝集，改变其细胞结构，破坏细胞完整性致菌体死亡。二是卵黄抗体可以通过黏附作用，抑制细菌的生长，进而减少毒素的产生和释放。靖凯霖等［17］的研究显示，特异性IgY能够有效阻止灿烂弧菌在固体培养基上黏附，抑制细菌的生长和繁殖。三是卵黄抗体可以增强巨噬细胞的吞噬作用，清除有害物质，避免病原的扩散。Li等［18］通过研究发现，与非特异性卵黄抗体相比，抗鳗弧菌卵黄抗体可显著提高巨噬细胞对鳗弧菌的体外吞噬活性，表明特异性IgY可通过促进巨噬细胞的吞噬作用来降低组织中的细菌负荷。四是当卵黄抗体进入体内后，会被肠道内的消化酶降解为小肽，这些小肽可以与特定病原体结合达到中和病毒的作用［19］。五是卵黄抗体可以识别病毒表面的结构蛋白或整个病毒粒子，并与之结合后破坏病毒的结构，影响病毒与细胞结合，从而避免宿主受到病毒的侵染。Li等［20］的研究证实，抗rVP60-N IgY可以很好地识别和检测到RHDV（rabbit hemorrhagic disease virus，RHDV）感染的肝脏中的病毒粒子，阻断病毒的传播与感染。

2 卵黄抗体在水产养殖病害防治中的应用

目前的研究表明，卵黄抗体能够有效防治水产动物细菌性疾病和病毒性疾病。卵黄抗体的应用方式有注射、浸泡和口服，不同的使用方式，所产生的免疫保护效果也会有所差异。其中，注射方式的免疫效果最好，可直接提高血清中的抗体水平，适用于因病原体感染引起的全身性病变［21］。浸泡免疫对于很多水生动物体表病原引起的感染效果更好，与注射免疫相比，浸泡免疫虽然能在一定程度上减小对水生动物的刺激，但是也存在抗体需求量大、生产成本较高等问题。口服免疫更适用于防治肠道微生物引起的感染［22］，通过口服卵黄抗体的方式来靶向消除病原的感染是有显著疗效的。因此，在考虑动物福利和实际生产可行性的同时，口服免疫是一种更理想的预防策略［23］。

2.1 防治水产动物细菌性疾病

近年来，将卵黄抗体用于防治水产动物细菌性疾病的研究已有较多报道。Zhang等［23］在抗哈维氏弧菌特异性IgY对日本河豚的被动免疫保护研究中发现，注射、口服和浸泡的方式均能够增强日本河豚的抵抗力。攻毒后特异性卵黄抗体组的存活率分别为80%、50%和60%，均显著高于非特异性卵黄抗体组和对照组，表明特异性卵黄抗体能够有效预防日本河豚哈维氏弧菌病。Li等［24］的实验表明，注射和浸泡抗灿烂弧菌特异性IgY能够显著降低仿刺参呼吸树、体壁、肠和体腔液中的细菌载量，增强体腔细胞的吞噬活性，将感染仿刺参的存活率提高了60%，具有良好的预防和治疗的作用。Xu等［25］在饲料中添加5%、3%和1%壳聚糖-藻酸盐包被的特异性IgY，连续投喂7 d后，对大菱鲆进行爱德华氏菌的注射攻毒，并在攻毒后对大菱鲆头肾和脾脏组织的免疫相关基因表达水平进行了测定。结果显示，口服微囊化IgY可以显著降低脾脏和头肾中促炎细胞因子（IL-1β、IL-8、TNF-α）和补体C3的转录水平，减轻炎症反应，并将大菱鲆的存活率由0%提高到63.3%、56.7%和20%。王仁宝等［26］用添加了含0.2%和0.5%抗致急性肝胰腺坏死病副溶血弧菌（Vibrio parahaemolyticus associated with acute hepatopancreatic necrosis disease，VpAHPND）卵黄抗体制剂的饲料来投喂凡纳滨对虾，测定了对虾肝胰腺免疫酶活和免疫基因的相对表达水平，并通过浸浴感染实验对特异性IgY的保护效果进行了研究。研究结果显示，添加0.2% VpAHPND卵黄抗体制剂可显著提高凡纳滨对虾肝胰腺酚氧化酶（PO）、超氧化物歧化酶（SOD）、溶菌酶（LZM）活力和抗菌肽基因（Crustin）的相对表达水平，增强对虾免疫机能。在浸浴感染实验中，0.2%免疫组对虾的存活率为72.22%，0.5%免疫组对虾的存活率为48.89%，两个实验组的存活率均高于对照组的23.33%，但0.5%免疫组与对照组的差异不显著；结果表明，卵黄抗体的抗病效果与其添加剂量密切相关，适量添加卵黄抗体制剂可显著提高患病对虾的存活率，提高对虾抗VpAHPND感染的能力。

2.2 防治水产动物病毒性疾病

目前，关于卵黄抗体在防治水产动物病毒性疾病的研究主要集中在了对虾白斑综合征（white spot disease，WSD）上，对于病毒性神经坏死病（viral nervous necrosis，VNN）和锦鲤疱疹病毒病（koi herpes virus disease，KHVD）也有少量报道。王仁宝等［27］的人工感染结果显示，添加了0.2%和0.5%抗白斑综合征病毒（white spot syndrome virus，WSSV）的卵黄抗体制剂实验组的存活率分别为48.89%和87.78%，均显著高于对照组。免疫功能实验结果显示，添加0.5% WSSV卵黄抗体制剂能够明显提高对虾的PO、SOD活力和热休克蛋白70基因（Hsp70）相对表达水平。研究表明，口服特异性卵黄抗体，能够增强凡纳滨对虾的免疫力，提高对虾抗WSSV感染的能力，在一定程度上延缓对虾的死亡。卢亚楠等［28］通过构建重组质粒制备了抗WSSV特异性IgY，并且采用注射、口服、浸泡的方式对抗WSSV特异性卵黄抗体的保护效果进行了评估。研究结果显示，注射、口服、浸泡灭活疫苗的IgY各实验组累计存活率相对阳性对照显著提升80%、46.7%及66.7%，表明IgY能够很好地中和病毒，降低感染实验动物的死亡率，表现出很好的免疫保护效果。Liu等［29］发现制备的特异性卵黄抗体能够中和病毒，有效阻断赤点石斑鱼神经坏死病毒（red spotted grouper nervous necrosis virus，RGNNV）对石斑鱼鳍细胞系（grouper fin cell line，GF-1）的侵襲。用含10%特异性卵黄粉的饲料投喂石斑鱼幼鱼，治疗组和连续喂养组的相对保护率分别达到了68%和70%，组织中的病毒载量也显著降低，表明抗RGNNV-IgY能够有效地保护石斑鱼免受RGNNV感染。Liu等［30］通过免疫蛋鸡获得了抗鲤疱疹病毒3型特异性卵黄抗体，并在连续投喂10 d含0.05%特异性IgY的颗粒饲料后，对鲤进行攻毒。经IgY口服被动免疫后，鲤的死亡率由85%下降至30%。结果表明，抗CyHV-3 IgY可以有效降低鲤疱疹病毒3型（cyprinid herpesvirus 3，CyHV-3）感染的鲤的死亡率，为鲤提供被动保护。

3 展望

卵黄抗体具有性质稳定、特异性强、绿色安全、符合动物福利要求等优势，在水产动物病害防治方面得到了广泛应用。目前的研究表明，用特异性抗原免疫蛋鸡制备出的特异性卵黄抗体，通过注射、口服、浸泡的方式均可以引发动物机体的被动免疫机制，起到预防、治疗动物疾病的作用。卵黄抗体口服应用中，IgY在进入动物肠道后会受到胃蛋白酶和胰蛋白酶的影响，但是利用β-环糊精［31］、卵磷脂、胆固醇［32］、海藻酸钠［25，33］等进行包被处理后，能极大提高IgY抗水解能力，充分保证了IgY的活性。虽然口服的效果不如注射和浸泡，但是口服的方式不会对动物产生刺激，劳动强度小，节约成本，具有很强的可行性。同时，将卵黄抗体作为添加剂添加到饲料中，不仅可以促进水生动物的生长发育，改善水产品的品质，还能在一定程度上提高机体的免疫功能，对预防和治疗水产动物疾病具有积极作用。

目前，卵黄抗体在生产应用中也存在以下几个问题：一是，卵黄抗体的免疫保护效果受添加剂量的影响，不同抗原的卵黄抗体的最适添加剂量难以确定；二是，目前卵黄抗体产业还未形成标准化规程，生产出的产品参差不齐，实际应用过程中的保护效果差异明显；三是，卵黄抗体的大规模应用仍受到提纯工艺的限制，目前的卵黄抗体提纯工艺差，生产成本高，还没有一种适用于工业生产的经济高效的提纯方法。因此，今后应在如何提高抗体的免疫保护效果、降低生产成本等方面展开深入研究，充分发挥卵黄抗体在水产动物病害防治方面的作用，推动水产养殖行业的绿色健康、可持续发展。

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（收稿日期：2022-12-11）