家禽腸黏膜免疫及其調控研究進展

林 穎，翟俊磊，閔 遙，王長康，高玉云

（福建農林大學動物科學學院，福建福州 350002）

家禽不僅是動源性蛋白的主要來源，還是實驗研究的一種理想動物模型[1]。由于家禽無淋巴結、無橫膈膜，消化道、泌尿道與生殖道共同開口于泄殖腔等特殊生理結構，其抗病能力差。腸道是營養物質消化吸收的主要場所，也是保護機體免受病原微生物侵害的第一道屏障[2]，但在實際生產過程中，家禽易受到外界不利因素影響，導致腸道菌群失調，腸黏膜免疫受到破壞，機體的消化吸收能力變差，嚴重危害家禽的健康與生產性能。因此，充分了解家禽腸黏膜免疫系統的組成和功能對家禽生產十分必要。本文主要對家禽腸黏膜免疫系統的組成及其調控進行綜述，為更好地促進家禽腸黏膜免疫的研究提供參考。

1 家禽腸黏膜免疫系統的組成

家禽腸黏膜免疫系統由腸相關淋巴組織（Gut-Associated Lymphoid Tissues，GALT）、腸黏膜上皮及腸道漿細胞分泌型IgA（secretory IgA，sIgA）等構成。與系統免疫反應相比，腸黏膜免疫系統更為復雜[3]。腸黏膜免疫系統對食物和共生菌有免疫耐受性，但對病原微生物有免疫應答作用；同時，它與機體內其他免疫系統一樣，當腸道受到病原微生物入侵時，能夠啟動先天性和適應性免疫反應來維持腸道健康[4]。

1.1 腸黏膜上皮 腸上皮總是與大量的外源性抗原（如食物、有害菌等）接觸[5]。腸黏膜上皮細胞（Intestinal Epithelial Cell，IEC）的選擇透過性使得機體一方面能夠吸收營養物質以促進自身的生長發育，另一方面能將有害物質（如病原菌、毒素等）阻擋在腸黏膜外，是機體腸道免疫的第一道防線[6]。此外，IEC 還可分泌IL-1、IL-6 和IL-8 等細胞因子及補體等免疫調節因子[7]。對于病原體相關分子模式（Pathogen-Associated Molecular Patterns，PAMPs）的識別以及先天性免疫應答的啟動是通過腸上皮自身存在的模式識別受體（Pattern Recognition Receptors，PRRs）實現的，有效地保證機體免疫耐受與免疫應答的平衡。PRRs 主要包括TLRs（Toll Like Receptors，Toll 受體）和NLRs（NOD-Like Receptors，NLRs）[2]。TLRs能夠識別多種PAMPs，如TLR2 能夠識別脂蛋白，TLR4 能夠識別脂多糖[8]。另外，TLRs 可誘導上皮細胞增殖，促進sIgA 分泌進入管腔以及黏液的產生等，促進腸黏膜屏障功能[9]。在所有的NLRs 中，NOD1 和NOD2 對于病原體的識別起關鍵作用，它們能與配體結合，激活NF-κB 通路和腸道炎癥反應[10]。當PRRs 識別到PAMPs 時，一方面上皮細胞分泌抗菌肽和細胞因子（如IL-10 和TGF-β），相關的淋巴細胞（如巨噬細胞和樹突狀細胞）被激活，因而在LP 中起到抗感染功能，另一方面TLR4 的激活會促進腸道B 細胞產生sIgA，對致病菌有中和作用[2]。

1.2 腸相關淋巴組織 GALT 是機體內最大的淋巴器官和重要的黏膜相關淋巴組織（Mucosal-Associated Lymphoid Tissue，MALT），它可以較好地彌補家禽無淋巴結的缺點[11]，對家禽抵抗疾病至關重要。GALT在腸道中分布不均勻；同時，GALT 也會隨著年齡而變化，在雛雞出雛后4 d GALT 功能發育成熟[12]。彌散淋巴組織與組織化淋巴組織構成GALT。黏膜免疫效應位點位于彌散淋巴組織，它是由腸黏膜固有層淋巴細胞（Lamina Propria Lymphocyte，LPL）和腸上皮內淋巴細胞（In-Traepithelial Lymphocyte，IEL）組成。其中，LPL 主要含有T 淋巴細胞和分泌sIgA 的B 淋巴細胞[13]，IEL 主要是T 淋巴細胞，能分泌相關的細胞因子（如IL-2和IFN-γ等）[14]，具有細胞殺傷作用。LPL 和IEL的數量與雞日齡呈正相關關系，即隨著日齡增長，雞腸黏膜免疫系統的功能逐漸完善與成熟[15]。腸黏膜免疫誘導位點位于組織化淋巴組織，其中起關鍵誘導作用的是派氏集合淋巴結（Peyer’s Patch，PP）[16]。派氏集合淋巴結發育情況與雞生長階段、腸道微生物有關。派氏集合淋巴結生長迅速，新生雛雞的派氏集合淋巴結在宏觀下觀察不到，但在顯微鏡下可觀察到部分淋巴細胞集合，在第10 天，宏觀下即可觀察到派氏集合淋巴結，3 個月內體積明顯增大，然后逐漸萎縮，最后只剩下一個粉紅色圓斑在回腸中段[17-18]。已有研究表明，無菌動物的腸系膜和派氏集合淋巴結發育不全，小腸內漿細胞含量較少，免疫功能低下，易受到病原微生物入侵[19]，表明派氏集合淋巴結的發育需要抗原刺激。在派氏集合淋巴結的圓頂區上存在較多的微皺褶細胞（Microfold Cell，M 細胞），M 細胞可選擇性地將抗原從管腔轉運至上皮下穹窿或其基底外側膜的內凹，專職抗原遞呈細胞（如樹突狀細胞和巨噬細胞）在此大量聚集，與M 細胞相互作用，參與派氏集合淋巴結的天然抗菌素防御[20]，能激活T 細胞，從而在CD40 配體、細胞因子（如IL-1、IL-10）以及TGF-β的參與下進一步激活B 細胞，然后隨著血液循環到達黏膜固有層（Lamina Propria），生成sIgA[21-22]。

1.3 sIgA 雞免疫球蛋白主要有IgA、IgG（IgY）和IgM 3 種，大部分腸漿細胞中都存在有IgA，其典型特征與哺乳動物相似，而且IgA 可通過內皮轉運釋放sIgA進入腸腔[23]。sIgA 是腸黏膜中最豐富的抗體，在腸黏膜上皮的保護和穩態調節中起著重要的作用。它由IgA 二聚體和一種聚合免疫球蛋白受體衍生的多肽組成[24]，其生成方式分為2 種，一種是依賴T 細胞生成，生成部位主要在派氏集合淋巴結，另一種是不依賴T 細胞生成，生成部位主要在黏膜固有層和孤立淋巴濾泡[25]。相比于不依賴T 細胞生成的sIgA，依賴T 細胞生成的sIgA 親和力較高。在雛雞出雛后的14 d sIgA 功能發育成熟[12]，其合成與分泌和許多因素相關，如IL-2、IL-5 和IL-6細胞因子主要對sIgA 的分化與成熟有積極作用，而生長抑素不利于IgA 的合成[26]。sIgA 一方面可以聚集潛在和侵襲性病原體，通過促進腸道的蠕動和黏膜纖毛的運動對病原體進行清除；另一方面，它能防止病原微生物黏附在上皮細胞表面，并且能中和黏膜上皮上的有害物質，對腸黏膜免疫具有積極意義[27-28]。

2 家禽腸黏膜免疫的調控

家禽腸黏膜免疫能有效保護機體免受病原微生物侵襲，腸黏膜免疫出現問題會導致生產性能低下，影響經濟效益。在日常生產中，常通過營養調控促進家禽腸黏膜免疫的發育與成熟，往往忽視了飼養管理與疾病預防在家禽腸黏膜免疫中發揮的重要作用。

2.1 營養調控 諸多研究報道了早期營養、益生菌、精氨酸、蘇氨酸以及谷氨酰胺等氨基酸對家禽腸黏膜免疫功能的重要作用。Berrocoso 等[29]研究發現，胚蛋注射4.5 mg 棉鈴蟲糖能顯著影響T 細胞和B 細胞活性相關的CD3和chB6基因，改善腸道免疫功能。相反，若延遲飼喂可使雛雞IEC 的增殖減慢，促使IEC 凋亡增多，不利于腸上皮與腸黏膜免疫系統的發育[30]。此外，Deng 等[31]研究表明，益生菌能有效緩解熱應激對蛋雞腸黏膜免疫帶來的不利影響，增加IEL 數量，促進sIgA 的分泌，減少過多促炎因子分泌和肥大細胞的產生，保持腸黏膜免疫反應平衡。家禽體內不能合成精氨酸，故必須在飼糧中添加精氨酸改善肉雞的腸黏膜免疫功能。Tan 等[32]試驗發現，在肉雞日糧中添加精氨酸可抑制TLR4 表達，激活雷帕霉素靶蛋白（mTOR）復合物通路，增加sIgA 的分泌，緩解球蟲病對雞腸黏膜的破壞。蘇氨酸是黏蛋白的重要組成部分，黏蛋白可以保護腸上皮免受酸與消化酶的作用，同時還起到過濾屏障的作用來抵抗病原微生物的侵害。在早期肉雞飼糧中添加蘇氨酸能增加IgA 的分泌，下調炎癥基因INF-γ和IL-1β的表達[33]。谷氨酰胺能為IEC 和淋巴細胞的增殖提供能量，減少腸萎縮，支持損傷后的腸黏膜修復[34-35]，對維持腸黏膜免疫系統正常功能具有重要意義。另外，家禽腸道微生物的主要發酵產物——短鏈脂肪酸對腸黏膜免疫的有效影響已得到證實，其中丁酸效果較好。丁酸可以優先轉運，是改善正常IEC 生長的首選能量來源[36]，同時對緩解由熱應激造成的腸道損傷、改善腸道完整性具有多重益處[37]，能促進黏蛋白（Mucins，MUC）分泌，調節細胞的增殖、分化及凋亡[36]。此外，雞飼糧中若添加過量或缺乏鋅和硒，會導致腸道尤其是空腸的IEL 含量顯著下降，腸道免疫能力降低，IEC 萎縮，腸黏膜完整性受到破壞[38]。綜上所述，各種飼糧營養在一定程度上對家禽腸黏膜免疫具有促進作用，但其對家禽腸黏膜免疫的作用效果、添加量及作用機制等應繼續深入探討。

2.2 飼養管理 飼養管理對家禽腸黏膜免疫的作用不可忽視。家禽無汗腺且全身被羽毛所覆蓋，極易受到熱應激影響。當家禽在熱應激條件下，出于本能保護，家禽會進行自我調節，將體內的血液重新分配，使得腸道供血不足，易導致腸黏膜上皮壞死脫落，家禽腸道免疫活性下降，致病菌更容易入侵腸道上皮，造成腸道促炎與抗炎因子的局部失衡[39]。Song 等[40]研究發現，與對照組相比，處于熱應激條件下的肉雞sIgA 和IgG 分泌量明顯減少。采食含有黃曲霉毒素污染的飼糧可造成肉雞回腸中sIgA、IgA、IgG 和IgM 含量降低，抑制腸黏膜的體液免疫功能[41]。因此，在畜禽飼養過程中，做好熱應激和飼料防霉等飼養管理的調控工作有利于發揮家禽腸黏膜的免疫功能。

2.3 疾病預防 家禽最常見的腸道疾病是球蟲病與壞死性腸炎，且隨著禁抗措施實行，加重了這2 種疾病的發生。球蟲病是由寄生蟲引起，通常發生在壞死性腸炎前或與其同時發病。當寄生蟲的卵囊孢子被攝取后，能夠釋放出入侵腸上皮細胞的孢囊[34]，破壞腸黏膜免疫正常的功能。因此，球蟲病被認為是誘發壞死性腸炎的主要因素。壞死性腸炎特征性病變是腸黏膜壞死。Antonissen 等[42]報道，壞死性腸炎不但直接損傷腸道形態，還使得理想菌群（如調節宿主免疫系統的分葉絲狀菌）數量減少。Tan 等[32]試驗結果表明，受球蟲感染的肉雞sIgA 分泌和誘導型一氧化氮合成酶（iNOS）、IL-1β、IL-8、MyD88等炎癥基因的mRNA 表達量明顯增加，空腸中MUC2、IgA、IL-1RI的mRNA 表達量明顯減少，絨隱比降低，隱窩擴張，杯狀細胞耗竭，嚴重影響腸黏膜免疫。因此，在家禽養殖過程中，要注意疾病預防，做好生物安全，減少疾病對家禽腸黏膜免疫造成的不利影響。

3 小 結

腸道是家禽營養物質消化、微生物定植以及免疫細胞定位的共同場所。目前對于家禽腸黏膜免疫的研究已取得一定進展，但相對于人與豬腸道免疫的研究，家禽腸黏膜免疫研究還較少，且存在許多問題。首先，家禽腸黏膜免疫的調控主要采用營養調控，其他的調控措施（如加強飼養管理和疾病預防）的研究不多；此外，采用各種飼料添加劑調控家禽腸黏膜免疫也存在制備成本偏高和見效緩慢等弊端，飼料添加劑在實際生產中的運用會因家禽飼養管理與健康狀況等達不到預期效果。因此，繼續深入研究家禽腸黏膜免疫及其調控將有利于保障家禽健康和提高生產性能。