氨基酸對動物免疫功能的影響及調節機制研究進展

湯國祥（湖南省益陽市赫山區畜牧水產局，湖南益陽 413002）

氨基酸對動物免疫功能的影響及調節機制研究進展

湯國祥
（湖南省益陽市赫山區畜牧水產局，湖南益陽 413002）

院作為機體第一營養要素蛋白質的基本單位，氨基酸在人和動物營養中具有重要作用，飼糧氨基酸平衡是保障動物健康生長的必要前提條件，動物必需氨基酸缺乏導致營養不良堯生長遲緩甚至機體生理功能異常遙除了提供營養作用，氨基酸還具有蛋白合成進而調控蛋白質周轉堯調控動物生長發育的功能曰此外，近來越來越多的研究顯示氨基酸在動物免疫細胞因子產生及免疫器官發育方面具有重要作用，本文對飼糧功能氨基酸在動物免疫調節功能方面作一綜述遙

院精氨酸曰色氨酸曰甘氨酸曰免疫功能曰調節機制

飼糧營養是保障動物健康生長和繁殖的前提，作為機體第一營養要素蛋白質的基本單位，氨基酸（amino acid,AA）在調節機體營養代謝中具有獨特功能及作用，飼糧氨基酸平衡對動物健康生產至關重要。除了提供營養、參與蛋白合成，氨基酸還參與機體NO、酶及多胺等多種生物活性物質合成，還可轉化為糖或脂肪進入三羧酸循環進而發揮供能作用。近年來的研究顯示，氨基酸參與動物細胞免疫及體液免疫，在調節機體免疫功能中具有重要作用。飼糧功能氨基酸不足導致機體代謝紊亂及免疫功能缺陷，研究不同氨基酸在動物物質代謝及免疫功能中的作用有利于提高動物的抗病能力及生產能力。本文綜述了精氨酸、色氨酸、甘氨酸等幾種氨基酸在動物免疫功能的影響及調節機制供養豬業者參考。

1　精氨酸的免疫調節作用

精氨酸（arginine,Arg）是鳥氨酸循環中一個具有重要生理功能的組成成分，主要通過“精氨酸酶”及“NO”這兩條代謝途徑發揮機體免疫調節、免疫防御作用。NO途徑中，M1型巨噬細胞分泌促炎癥因子誘導誘生型一氧化碳合酶（inducible nitric oxide synthase,iNOS）表達升高，Arg在iNOS的作用下生成瓜氨酸和NO[1]，NO通過調節T細胞、巨噬細胞活性及NK細胞活性，抑制抗體應答反應與肥大細胞反應能力，在機體抵御細胞內病原體的感染中起到重要作用[2]。而M2型巨噬細胞分泌的精氨酸酶Ⅰ（ArginaseⅠ）分解Arg為尿素和鳥氨酸，促進細胞分裂和膠原的形成，對炎癥造成的組織損傷進行細胞再生和傷口修復[3]，同時生成多胺，進而調控巨噬細胞的功能。

研究證明，Arg可促進淋巴細胞增殖及細胞因子生成，并對動物免疫器官發育具有重要影響。基礎飼糧中添加Arg可誘導白細胞及細胞因子的產生來增強仔豬的細胞免疫和體液免疫[4]，并可通過提高淋巴細胞數量及血清白細胞介素-2（interleukin-2,IL-2）和γ-干擾素（Interferon-γ,IFN-γ）水平，進而緩解環磷酰胺對仔豬造成的免疫應激[5]。在肥育豬中，Arg同樣具有調節其細胞和體液免疫水平的作用。飼糧中添加1%的Arg可增加肥育豬單核細胞百分比并增加淋巴細胞數量及增殖活性，增加血清免疫球蛋白G（immunoglobulin G, IgG）和IL-2含量以及脾臟中IL-2和IFN-γ的表達水平[6]。與未添加Arg組相比，肉雞飼糧中添加2%的Arg可顯著提高淋巴細胞增殖，且在給肉雞接種心包積水綜合征病毒后，2%Arg添加組顯示出更高的存活率[7]。Ren等[8]研究表明，Arg能促進凝集素刺激的軍曹魚體外培養T鮰淋巴細胞增殖，并能提高魚腎臟、脾臟及血液中淋巴細胞活性[9]，表明Arg能促進魚類T淋巴細胞增殖，并增強其免疫功能。此外，不同物種中的研究表明Arg可促進動物胸腺、法式囊（禽類）以及脾臟等免疫器官的發育。日糧中缺乏Arg會降低肉仔雞免疫水平，并出現免疫器官重量減輕，而日糧添加2%的Arg可顯著增加淋巴器官重[10]。雞的基礎飼糧中添加Arg可顯著影響雞的胸腺、脾臟和法式囊的發育，在兔[11]、鴨[12]和鵝[13]的相關研究中也得出一致結論。

2　色氨酸的免疫調節作用

色氨酸（tryptophan,Trp）是動物體內唯一通過非共價鍵和血清蛋白結合的氨基酸，廣泛參與蛋白質及核酸合成，是維持動物體內細胞活化和增殖所必需的氨基酸[14]。Trp主要有犬尿氨酸（kynurenine,Kyn）及5-羥色胺（5-hydroxytryptamine,5-HT）兩條代謝途徑[15]。Kyn途徑的限速酶——吲哚2,3-雙加氧酶（indoleamine 2,3-dioxygenase,IDO）在Trp發揮免疫功能過程中起重要作用[16]。母豬胎盤滋養細胞、蛻膜細胞均表達調節母豬妊娠期免疫耐受及胚胎生長發育，使胎兒免受母體T細胞攻擊，避免流產[17]。研究顯示，飼糧添加Trp可提高母豬繁殖性能。妊娠母豬飼糧中添加Trp，不敏感豬的血漿Trp水平較敏感反應豬低，而妊娠期低敏更有利于仔豬的出生[18]。此外，Trp可促進骨髓T淋巴細胞前體分化為成熟T淋巴細胞，并影響B淋巴細胞分泌IgG的能力[19]，對仔豬獲得免疫能力至關重要。Trevisi等通過給21日齡斷奶仔豬口服大腸桿菌，同時飼喂Trp飼糧，發現飼喂充足Trp飼糧仔豬日增重顯著高于對照組，血液免疫球蛋白A（IgA）的含量也顯著增加。研究發現，豬誘導發生肺炎后，其血漿Trp水平較健康豬低[20]，表明動物發生炎癥或疾病時，Trp的代謝利用率提高，而其分解代謝產物5-HT、N-乙酰血清素（N-Acetylserotonin,NAS）在動物免疫過程中發揮重要作用。5-HT是一種神經遞質，可通過T、B細胞上的受體調節免疫功能[21]，并提高仔豬的腸道免疫，從而減少圍產期死亡率[22]。NAS可調節iNOS而影響誘導型NO合成，進而調節機體免疫功能。

飼糧添加Trp同樣對動物免疫器官發育具有重要影響。如12～17周齡金定蛋鴨飼糧添加0.05%的L-色氨酸，其胸腺、法氏囊和脾臟等免疫器官重量顯著增加[23]，飼糧中添加0.04%和0.06%的L-色氨酸可分別顯著提高雛鴨脾臟指數及胸腺指數[24]；在雞和鵝飼糧中添加L-色氨酸也顯示出免疫球蛋白水平的增加[25,26]。

3　甘氨酸的免疫調節作用

甘氨酸（glycine,Gly）為自然界中結構最簡單的氨基酸，是內源性抗氧化還原物谷胱甘肽的組成氨基酸，當機體發生嚴重應激時常需外源補充，因此Gly也被稱為半必需氨基酸。除了參與蛋白質及代謝性生理分子的合成，Gly同時還是一種重要的神經遞質，對中樞神經系統發育具有重要功能。此外，Gly還具有抗氧化應激及免疫調節作用[27]。Gly在動物飼糧中的應用主要與微量金屬元素螯合，具有雙重營養作用。甘氨酸銅能提高斷奶仔豬血清免疫球蛋白水平[28]；飼糧中添加甘氨酸鋅能促進斷奶仔豬生長并提高其免疫機能。王勇[29]等的研究表明飼糧中添加100 mg/kg甘氨酸鋅能顯著提高仔豬日增重，且其胰臟指數、淋巴結指數、血清中IgG、IgM都顯著高于對照組。飼糧添加120 mg/kg甘氨酸亞鐵能顯著改善肉雞生長性能，提高其胸腺指數及血清IgG、IgM含量[30]。

研究表明，Gly能調節白細胞分泌的細胞因子數量，并可能通過激活甘氨酸門控氯離子通道而增加氯離子電流，從而阻止由LPS引起的鈣離子濃度增加[31]，該過程可能涉及到調控過氧化物酶體增殖物激活受體γ （peroxisome proliferators-activated receptor gamma, PPARγ）相關的前炎性細胞因子基因的信號轉導通路[32]，此外，甘氨酸門控氯離子通道激活使單核細胞、淋巴細胞、巨噬細胞及嗜中性粒細胞等免疫細胞的細胞膜超極化，并阻止其釋放炎性介質，從而在免疫功能方面發揮作用[33]，但Gly調節動物機體免疫的具體作用機制還有待進一步研究。

4　其他氨基酸的免疫調節作用

谷氨酰胺（Glutamine,Gln）是人和動物體內含量最豐富的游離氨基酸，是機體內氮和碳的重要運載工具，在糖代謝維持血糖濃度及氨代謝維持體內酸堿平衡[34]。研究表明，Gln可增加巨噬細胞和淋巴細胞的分化，促進免疫細胞因子及白細胞介素-1（interleukin-1,IL-1）等的產生[35]，并為腸道黏膜、淋巴細胞供能，促進其增生，有效提高黏膜中IgA的產生及T淋巴細胞、輔助性T細胞（hlper T cells,Th）及細胞毒性T細胞（Cytotoxic T cells,Tc）的數量[36]，是多種免疫細胞及小腸黏膜細胞的重要能源物質，對調節細胞免疫及腸道免疫功能有重要作用。研究發現，飼糧中添加1%的Gln可提高斷奶仔豬Th細胞數量及Th/Tc比值，并可提高斷奶仔豬血清IgA、IgG及IgM水平及腸系膜淋巴結的體外增殖率。

支鏈氨基酸（branched chain amino acids,BCAAs）是動物飼糧中數量最多的必需氨基酸，包含亮氨酸（leucine,Leu）、異亮氨酸（Isoleucine,Ile）和纈氨酸（Valine,Val）等，它們可通過影響免疫球蛋白形成或活性調節動物免疫機能。如泌乳母豬飼糧中添加Val和Ile可極顯著地提高仔豬血清IgG的濃度；飼糧中添加0.27%的Leu可顯著提高斷奶仔豬采食后IgA和IgM的濃度；飼糧添加Leu可提高山羊血清IgG及IgM含量，降低Th和Tc細胞含量。

5　結語

現今畜牧養殖行業抗生素濫用不僅增加了飼養成本，更帶來了藥物殘留等食品安全問題，越來越多的研究證明氨基酸為新型的具有抗炎、免疫調節和細胞保護作用的天然調節劑，在提高經濟動物免疫機能并保障動物生產中具有重要作用。但同時應該注意的是，在飼糧中添加功能氨基酸的比例應適宜，添加量低可能達不到免疫調節作用，而添加過量則可能導致飼糧氨基酸不平衡，從而影響對氨基酸的整體利用率，進而導致動物代謝紊亂及生長緩慢等副作用。此外，飼糧添加功能氨基酸時還需考慮不同氨基酸吸收之間的拮抗作用，從而保證在低飼養成本條件下達到效益最大化。

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院S828.5曰S816.15

院B

院1673-4645(2016)08-0065-04

2016-06-21

湯國祥（1966-），男，湖南益陽人，碩士，高級獸醫師，主要從事獸醫臨床病理學研究