高玉云 余 釵 袁智勇 陳啟青

仔豬斷奶后，由于母乳中被動(dòng)免疫成分的停止供應(yīng)以及自身免疫系統(tǒng)尚未發(fā)育成熟，不能有效利用日糧中的復(fù)雜多糖和植物蛋白(Grinstead等，2000)，且容易受到疾病的感染（Deprez等，1986），斷奶會(huì)導(dǎo)致仔豬腸道形態(tài)的改變,如小腸絨毛萎縮和隱窩增生（Kelly等，1992），此外，刷狀緣酶活性也會(huì)減少，導(dǎo)致小腸吸收能力的損傷（Hampson 和 Kidder，1986；Hampson，1986）。以上原因都會(huì)導(dǎo)致腹瀉等疾病的發(fā)生，給養(yǎng)豬生產(chǎn)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

黏膜組織是一個(gè)巨大的外環(huán)境表面，是機(jī)體和外界環(huán)境進(jìn)行交流的場(chǎng)所，斷奶仔豬腸道黏膜免疫在腸道黏膜防御機(jī)制中起重要作用。因?yàn)榇蟛糠植≡⑸锏娜肭侄际峭ㄟ^(guò)黏附在斷奶仔豬腸道黏膜表面，然后通過(guò)黏膜細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)而進(jìn)入體內(nèi)。在正常生理狀況下，腸黏膜免疫系統(tǒng)處于大量抗原包圍中，既要維持腸黏膜重要的生理功能，對(duì)外來(lái)食物抗原產(chǎn)生免疫耐受，保障機(jī)體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收；又要發(fā)揮黏膜防御功能，對(duì)腸道內(nèi)條件致病菌、外來(lái)菌進(jìn)行免疫監(jiān)視和清除；同時(shí)還要調(diào)節(jié)腸道微生物菌群的穩(wěn)態(tài)（Neutra 等，2001；Bouskra 等，2008）。 其中腸相關(guān)性淋巴樣組織是機(jī)體免疫系統(tǒng)的重要組成部分，其主要功能是作為機(jī)體的防御屏障，清除和排斥外源分子，保護(hù)機(jī)體免受損害。

1 腸黏膜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能

腸道內(nèi)的黏膜免疫系統(tǒng)由腸相關(guān)淋巴組織（gutassociated lymphoid tissue，GALT）組成。GALT 主要以兩種形式存在：一種為組織化的淋巴組織（organized lymphoidtissue），如派氏結(jié)（Payer patch，PP）、腸系膜淋巴結(jié)（mesenteric lymphoid node，MLN）及較小的孤立淋巴濾泡。這些淋巴組織是腸道黏膜免疫系統(tǒng)的誘導(dǎo)位點(diǎn)（inductive site）。其中，特別要指出的是PP區(qū)域的濾泡相關(guān)上皮中存在的一種特殊的M細(xì)胞（microfold cell，微皺褶細(xì)胞）。M細(xì)胞能夠主動(dòng)吞飲抗原，表現(xiàn)出高度的跨細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)活性；另一種是呈彌散分布的淋巴組織（scattered lymphoid tissue），即腸黏膜上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞 （intraepithelial lymphocyte，IEL） 及固有層（lamina propria，LP）內(nèi)散在的淋巴細(xì)胞，它們是腸道黏膜免疫系統(tǒng)免疫保護(hù)功能的效應(yīng)位點(diǎn)（effector site）。

1.1 腸黏膜免疫的誘導(dǎo)位點(diǎn)

仔豬出生時(shí)PP就完全形成，出生后前幾天可觀察到淋巴細(xì)胞的增殖、擴(kuò)散和迅速形成淋巴組織。在豬的空腸和回腸上段約有30個(gè)相互獨(dú)立、彌散分布的PP，在回腸末段有連續(xù)的PP，在結(jié)腸也有10個(gè)不規(guī)則的PP，PP中的T淋巴細(xì)胞（CD4+和 CD8+）在出生后不斷增加。PP是最典型的黏膜淋巴樣濾泡，在結(jié)構(gòu)上可分為三個(gè)區(qū)：圓頂區(qū)、具有生發(fā)中心的淋巴小結(jié)區(qū)（B細(xì)胞區(qū)）和T細(xì)胞依賴區(qū)。PP的一個(gè)重要特征就是覆蓋在圓頂區(qū)上的淋巴上皮中有特殊的抗原捕捉細(xì)胞——M細(xì)胞。M細(xì)胞的微皺褶之間具有許多胞飲部位，在M細(xì)胞的基底面凹陷成袋狀，袋中含有T細(xì)胞、B細(xì)胞及巨噬細(xì)胞。當(dāng)黏膜表面的抗原與M細(xì)胞膜結(jié)合后，M細(xì)胞便將其吞入形成吞噬小泡，再直接迅速轉(zhuǎn)運(yùn)至M細(xì)胞基底膜側(cè)，并將抗原釋放入上皮下淋巴細(xì)胞(Neutra 等，2001；Wittig 等,2003；Lotz等,2007)。因此，M細(xì)胞被認(rèn)為在向腸道集合淋巴結(jié)傳遞抗原方面發(fā)揮重要作用。當(dāng)抗原被轉(zhuǎn)運(yùn)到PP后，在濾泡區(qū)受到加工并傳遞給T細(xì)胞和B細(xì)胞，引起抗原特異性B和T淋巴細(xì)胞興奮。隨后,它們離開(kāi)PP并通過(guò)系統(tǒng)循環(huán)(通過(guò)腸系膜淋巴結(jié)進(jìn)入血液循環(huán))遷移回黏膜固有層，在LP分化成可以分泌大量抗體的漿細(xì)胞（Kelly 等，2007；Lotz等，2007）。

1.2 腸黏膜上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞

腸上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞（IEL）位于腸絨毛上皮細(xì)胞之間，存在于動(dòng)物的十二指腸、空腸、回腸中，其中以空腸中最多。絕大多數(shù)IEL是T細(xì)胞，且多數(shù)為CD8+T細(xì)胞，其他的為CD4+和CD3+T細(xì)胞。腸上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞的T細(xì)胞與脾臟或外周淋巴結(jié)中的T細(xì)胞有許多不同之處，主要表現(xiàn)在腸上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞的T細(xì)胞可表達(dá)CD69和αEβ7整合素，因此，腸上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞的T細(xì)胞對(duì)絲裂原的刺激很少產(chǎn)生增殖反應(yīng)（Agrawal等，1999）。IEL 還可分泌 IFN-γ、IL-5、IL-2、TFN-α等細(xì)胞因子。此外，雖然有學(xué)者認(rèn)為IEL在監(jiān)測(cè)上皮細(xì)胞瘤、抵抗病原菌、促進(jìn)腸損傷后的修復(fù)有重要作用，但是IEL的確切功能還不是很清楚 （Hayday等，2001；Cheroutre，2004）。

1.3 腸黏膜固有層淋巴細(xì)胞

腸道黏膜固有層淋巴細(xì)胞由混合的淋巴細(xì)胞所組成，有T細(xì)胞也有B細(xì)胞，還包括淋巴細(xì)胞、漿細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞及肥大細(xì)胞。T淋巴細(xì)胞主要是CD3+、CD4+和CD8+，其中以CD4+T細(xì)胞居多，CD8+T細(xì)胞相對(duì)較少，CD4+T細(xì)胞主要為T(mén)H2輔助細(xì)胞，并且能夠產(chǎn)生TGF-β、IL-4、IL-5、IL-6 和 IL-10 等細(xì)胞因子（Wittig等，2003）。 這些T淋巴細(xì)胞在腸系膜淋巴結(jié)內(nèi)識(shí)別抗原并發(fā)生反應(yīng)，然后遷移并定居在黏膜固有層。固有層中的B細(xì)胞以IgA分泌細(xì)胞為主，IgG、IgM分泌細(xì)胞較少。

因此，固有層是黏膜免疫應(yīng)答的主要場(chǎng)所，漿細(xì)胞所分泌的大量IgA可通過(guò)分泌片的介導(dǎo)進(jìn)入黏膜表面，中和抗原，起到清除外來(lái)抗原保護(hù)機(jī)體的目的。

1.4 分泌型IgA（secretory IgA，sIgA）

黏膜免疫反應(yīng)主要是以其sIgA的大量產(chǎn)生為特點(diǎn)，sIgA作為黏膜免疫的主要效應(yīng)因子，主要存在于初乳、唾液以及消化道、呼吸道、泌尿生殖道的分泌液中，它是構(gòu)成腸道黏膜免疫的主要產(chǎn)物。sIgA一般由兩個(gè)單體IgA分子形成的二聚物、J鏈和分泌片（secretory component，SC）構(gòu)成。sIgA不但在阻止抗原進(jìn)入上皮組織的過(guò)程中有著重要作用（Brandtzaeg，2003），還可以保護(hù)正常菌群免受先天免疫和系統(tǒng)免疫反應(yīng)（Macpherson，2001）。sIgA缺乏會(huì)導(dǎo)致腸道正常菌群過(guò)量生長(zhǎng)，從而進(jìn)入腸道黏膜上皮并導(dǎo)致異常的免疫系統(tǒng)反應(yīng)（Iweala，2006）。sIgA的產(chǎn)生受Th細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子的調(diào)控（見(jiàn)表1）。

表1 Th分泌的細(xì)胞因子對(duì)IgA的調(diào)控

此外,研究證明,同樣的抗原刺激黏膜淋巴細(xì)胞組織可產(chǎn)生高含量的sIgA,而且某處黏膜內(nèi)受抗原刺激的免疫活性細(xì)胞可游走到另一處黏膜,并在那里產(chǎn)生抗體。例如經(jīng)口攝入細(xì)菌性抗原后,可在乳汁中發(fā)現(xiàn)該特異性抗體。據(jù)此，提出了共黏膜免疫系統(tǒng)的概念，即消化道、呼吸道、泌尿生殖道黏膜以及乳腺、唾液腺和宮頸腺等的上皮共同構(gòu)成了這種黏膜免疫網(wǎng)絡(luò)。

1.5 細(xì)胞因子

細(xì)胞因子（Cytokines）是指一類由免疫細(xì)胞（淋巴細(xì)胞、單核-巨噬細(xì)胞等）和相關(guān)細(xì)胞（成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等）產(chǎn)生的調(diào)節(jié)細(xì)胞功能的高活性多功能多肽或蛋白質(zhì)分子，它不包括免疫球蛋白、補(bǔ)體和一般生理性細(xì)胞產(chǎn)物。主要有：白細(xì)胞介素（IL）、淋巴因子（LK）、干擾素（IFN）、表皮生長(zhǎng)因子（EGF）、胰島素樣生長(zhǎng)因子-1（IGF-1）、神經(jīng)生長(zhǎng)因子（NGF）等。

早期斷奶引起機(jī)體代謝、免疫及血液動(dòng)力學(xué)的改變，細(xì)胞因子作為免疫與急性期炎癥反應(yīng)的介質(zhì)起重要作用（Tilg等，1997）。細(xì)胞因子之間通過(guò)合成分泌進(jìn)行相互調(diào)節(jié)、相互影響而形成細(xì)胞因子的網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)。目前認(rèn)識(shí)到在細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)中，促炎性細(xì)胞因子和抗炎性細(xì)胞因子的平衡是機(jī)體產(chǎn)生正確免疫應(yīng)答的關(guān)鍵。在炎癥和免疫介導(dǎo)的損傷過(guò)程中，組織修復(fù)機(jī)制的激活過(guò)程主要受細(xì)胞因子調(diào)節(jié)（Krishnaswamy等，1999）。此外，上皮細(xì)胞與淋巴細(xì)胞通過(guò)細(xì)胞因子的聯(lián)絡(luò)和“交談”，對(duì)黏膜免疫功能起著重要作用。腸炎時(shí)細(xì)胞因子也發(fā)揮重要作用。

2 腸黏膜免疫應(yīng)答過(guò)程

當(dāng)外界抗原黏附于腸道上皮時(shí)，M細(xì)胞可以吸收完整的大分子、顆粒和病原菌，通過(guò)胞飲作用將它們傳遞給上皮下的樹(shù)突狀細(xì)胞（dendritic cell，DC），濾泡相關(guān)上皮（follicle-associated epithelium，F(xiàn)AE）分泌的細(xì)胞因子可以使DC聚集到上皮下面的區(qū)域。DC和其他抗原提呈細(xì)胞（antigen presenting cell，APC）加工和提呈抗原給Th細(xì)胞，從而誘導(dǎo)特異的B細(xì)胞和T細(xì)胞活化，然后這些已經(jīng)活化的細(xì)胞離開(kāi)PP經(jīng)胸導(dǎo)管進(jìn)入體循環(huán)，B細(xì)胞增殖為可以分泌IgA的漿細(xì)胞，通過(guò)淋巴或血液再次遷徙到腸黏膜組織中（稱為歸巢現(xiàn)象）和遠(yuǎn)的黏膜組織中，從而產(chǎn)生廣泛的局部分泌sIgA抗體反應(yīng)。

淋巴細(xì)胞歸巢是指抗原通過(guò)黏膜中M細(xì)胞激活固有層中B淋巴細(xì)胞，致敏的IgA B細(xì)胞前體通過(guò)淋巴或血液再遷移到腸黏膜組織、遠(yuǎn)的黏膜組織和腺體的現(xiàn)象。淋巴細(xì)胞的歸巢是由淋巴細(xì)胞表達(dá)的黏附因子與黏膜血管內(nèi)皮表達(dá)的組織特異性配體相互作用啟動(dòng)。淋巴細(xì)胞的黏附因子主要是整和素（integrin）和L-選擇素（L-selection）。目前認(rèn)為 Integrinα4β7 分子是淋巴細(xì)胞向PP定向歸巢的特異受體，黏膜血管地址素（mucosal vascular addression，Mad）是 PP 靜脈內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)的與Integrinα4β7結(jié)合的配體，兩者相互作用構(gòu)成了特定淋巴細(xì)胞向PP定向歸巢的基礎(chǔ)。

3 功能性氨基酸的營(yíng)養(yǎng)與免疫作用

蛋白質(zhì)缺乏會(huì)損害動(dòng)物免疫功能并導(dǎo)致其對(duì)疾病的易感性增加，但其潛在的細(xì)胞和分子方面的機(jī)理卻還未完全闡明。氨基酸是合成許多具有生物學(xué)活性物質(zhì)（包括一氧化氮、多胺、谷胱甘肽、核苷酸、激素和神經(jīng)遞質(zhì)）的底物，而這些生物學(xué)活性物質(zhì)對(duì)動(dòng)物的生命和繁殖都是必不可少的，這或許可以為其對(duì)免疫作用的調(diào)控提供依據(jù)。

傳統(tǒng)上理論上,我們會(huì)直接關(guān)注必需氨基酸在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)中的作用。但是近年來(lái),非必需氨基酸和條件性必需氨基酸在代謝調(diào)節(jié)和生理學(xué)方面獨(dú)特的、多樣的功能也被逐漸發(fā)現(xiàn),它們的功能正在引起營(yíng)養(yǎng)學(xué)家的重視。谷氨酰胺、精氨酸和半胱氨酸在增強(qiáng)免疫功能方面的作用已經(jīng)被證實(shí)(Field等,20002;Wu等,2004c)。

3.1 谷氨酰胺與免疫

谷氨酰胺是機(jī)體內(nèi)最豐富的條件性必需氨基酸，約占總游離氨基酸的60%，是腸黏膜上皮細(xì)胞等的主要能源物質(zhì)。谷氨酰胺也可以為淋巴細(xì)胞提供能源(Wu等，1991)且其對(duì)于淋巴細(xì)胞的增殖和功能發(fā)揮也是必不可少的（Field等，2002）。谷氨酰胺還可以增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬活性、T淋巴細(xì)胞因子以及B淋巴細(xì)胞抗體的生成（Parrybillings等，1990；Field 等，2002）。人醫(yī)上的Gln研究較早，De-Souza等（2005）研究發(fā)現(xiàn)谷氨酰胺能夠保護(hù)腸道生理屏障，防止細(xì)菌移位，降低感染并發(fā)癥，改善重危病人。肌內(nèi)的谷氨酰胺水平在多種分解代謝狀態(tài)下（例如：損傷、膿毒癥和泌乳）會(huì)出現(xiàn)顯著下降，且伴隨著骨骼肌蛋白的負(fù)平衡（Curthoys等,1995）。Wu 等（1996）在飼糧中添加 1%的谷氨酰胺能夠防止仔豬斷奶后第一周內(nèi)的空腸萎縮，其部分原因可能是mTOR信號(hào)途徑的激活。因?yàn)榱涟彼?、異亮氨酸和纈氨酸是動(dòng)物體組織中（特別是骨骼?。┕劝滨０泛铣傻牡孜铮╓u等，2005），所以谷氨酰胺可能還具有部分調(diào)節(jié)支鏈氨基酸（BCAA）蛋白合成的作用。

谷氨酰胺不僅是蛋白質(zhì)合成的前體物質(zhì)，而且是許多代謝途徑的中介物，是嘌呤、嘧啶和核酸等物質(zhì)合成的前體和氮源的提供者。補(bǔ)充外源性谷氨酰胺，可增加受損腸道的血流量，直接提供代謝能源；促進(jìn)胃黏膜黏液和前列腺素的分泌，促進(jìn)腸道黏膜細(xì)胞修復(fù)，維護(hù)黏膜結(jié)構(gòu)完整；增加局部腸道sIgA分泌；穩(wěn)定腸道通透性，減少細(xì)菌移位（Ding等，2003）。由于谷氨酰胺在黏膜新陳代謝中的重要作用，認(rèn)為這種必需氨基酸能夠維護(hù)豬腸道屏障的完整及其功能。

3.2 精氨酸與仔豬腸道黏膜免疫

對(duì)于新生仔豬來(lái)說(shuō)，精氨酸是一種必需氨基酸，適宜的精氨酸需要量能夠促進(jìn)新生仔豬的生長(zhǎng)，且精氨酸是蛋白組織中豐富的氮運(yùn)輸者，能通過(guò)多種途徑被利用（Wu等，2004a）。精氨酸還是多胺合成的重要前體物質(zhì)，多胺通過(guò)調(diào)節(jié)DNA和蛋白質(zhì)的合成，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和分化（Igarashi等，2000），并在受損腸上皮的修復(fù)等過(guò)程中起著重要作用（Wu等，1998）。精氨酸作為一氧化氮的直接前體物，發(fā)揮著重要作用，而一氧化氮在調(diào)控腸道的分泌以及完整性方面扮演著重要角色（Morris等，2004）。

最近的研究指出精氨酸可以激活腸道上皮細(xì)胞mTOR和其他激酶介導(dǎo)的信號(hào)途徑(Ban等,2004),從而刺激蛋白質(zhì)合成、增強(qiáng)細(xì)胞遷移以及促使受損腸道上皮的修復(fù)。這可能為精氨酸在保護(hù)新生兒腸道完整性和功能方面的有益作用闡明了機(jī)理（Wu等，2004b）。

3.3 色氨酸和脯氨酸

色氨酸和脯氨酸在免疫功能方面的作用只有較少的報(bào)道。色氨酸的分解代謝似乎對(duì)巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的功能發(fā)揮都是必不可少的，且口服色氨酸可以增強(qiáng)先天的免疫應(yīng)答（Esteban等，2004）。促乳維生素（由吲哚胺2,3-雙加氧酶途徑生成的一種色氨酸的代謝產(chǎn)物）可以抑制輔助性T細(xì)胞Ⅰ型致炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生和防止自身免疫性神經(jīng)炎（Platten等，2005）。此外，腸道脯氨酸氧化酶的缺乏所引起的脯氨酸分解代謝的不足會(huì)損傷腸道免疫力（Ha等，2005）。其主要的調(diào)節(jié)物是來(lái)自脯氨酸氧化后的產(chǎn)物H2O2，H2O2對(duì)于病原菌是有細(xì)胞毒性的，同時(shí)其也是一種信號(hào)分子。

3.4 支鏈氨基酸與免疫

飼喂斷奶仔豬以缺乏支鏈氨基酸（亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸）的飼糧時(shí)，會(huì)導(dǎo)致抗體滴度下降，但對(duì)細(xì)胞免疫并不影響。當(dāng)亮氨酸處于臨界缺乏狀態(tài)時(shí)，并未降低抗體滴度，卻增加了細(xì)胞毒素的活性。Tischler等（1982）發(fā)現(xiàn)處于分解代謝狀態(tài)的體外培養(yǎng)的骨骼肌中的亮氨酸可以刺激蛋白質(zhì)合成并抑制蛋白質(zhì)降解。此后，體內(nèi)試驗(yàn)的研究發(fā)現(xiàn)在生理?xiàng)l件下，通過(guò)口服或日糧補(bǔ)充的形式使幼鼠和新生仔豬血漿中亮氨酸濃度升高的方法也會(huì)加強(qiáng)肌肉蛋白質(zhì)的合成（Escobar等，2005；2006）。 此外，亮氨酸還可以激活小腸上皮細(xì)胞mTOR的信號(hào)途徑（Ban等，2004），但它的功能性意義還未完全清楚。

4 結(jié)語(yǔ)

黏膜免疫系統(tǒng)構(gòu)成了機(jī)體抵抗病原體入侵的第一道免疫屏障，腸道黏膜免疫在斷奶仔豬免疫中起著重要作用，斷奶仔豬任何日糧配方的設(shè)計(jì)需考慮胃腸道的發(fā)育以及日糧和腸道正常菌群之間的相互作用（Pluske等，2004）。從動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)和飼料科學(xué)的角度，研究促進(jìn)腸道黏膜免疫的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并探討其作用機(jī)理具有重要意義。因?yàn)橄⑽者^(guò)程和微生物對(duì)飼料成分的處理在滿足斷奶仔豬維持需要、生長(zhǎng)發(fā)育和胃腸道健康方面有著重要的作用；而且從腸道免疫角度解決斷奶仔豬腹瀉、日糧抗原過(guò)敏應(yīng)該有其獨(dú)特的效果，完整有效的腸道保護(hù)體系可以保護(hù)上皮細(xì)胞的完整性，促進(jìn)養(yǎng)分吸收，有望進(jìn)一步提高養(yǎng)分利用率。但目前對(duì)斷奶仔豬的腸黏膜免疫和營(yíng)養(yǎng)調(diào)控還不深入，也沒(méi)有確定一套能反映斷奶仔豬腸道黏膜免疫功能的特異性指標(biāo)。這些都有待于進(jìn)一步深入研究。

39篇，刊略，需者可函索）