黃芪多糖對畜禽腸道黏膜免疫影響的研究進展

郭繁霞 戰(zhàn)雪燕 萬建美

摘? 要：黃芪多糖（astragalus polysaccharides，APS）是黃芪的主要活性成分之一，除了具有低毒性、不易產(chǎn)生抗藥性、低殘留以及無污染的特點外，還具有抗病毒、免疫調(diào)節(jié)、抗氧化等多種生物學(xué)活性。在當今飼料中禁止添加抗生素、養(yǎng)殖減少抗生素使用且疫病多發(fā)的背景下，APS具有廣闊的應(yīng)用前景。本文闡述了APS對畜禽腸道黏膜免疫調(diào)節(jié)的應(yīng)用效果，為其在養(yǎng)殖業(yè)中廣泛應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：黃芪多糖；生物學(xué)活性；畜禽；腸道黏膜免疫

腸道是一個集免疫防御和物理屏障為一體的消化器官，也是機體防止外源性病原體侵入宿主組織或細胞的第一道防御屏障。其中物理屏障是動物機體所固有的，與腸道自身的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、環(huán)境等因素有關(guān)，腸上皮細胞微絨毛的數(shù)量、長度和形態(tài)結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了消化道的消化吸收功能，從而反映腸道的健康水平；而免疫防御功能主要與腸道黏膜免疫系統(tǒng)有關(guān)。黃芪多糖（astragalus polysaccharides，APS）作為生物活性因子，能直接或間接增強腸道免疫防御和物理屏障功能，在畜禽飼養(yǎng)過程中具有改善腸道黏膜免疫功能及腸道微生態(tài)、抑菌、抗病毒等多種生物學(xué)功能[1]。

1? APS的基本特性

1.1 APS的化學(xué)結(jié)構(gòu)

APS是一種從黃芪干燥根中提取的、具有高效免疫調(diào)節(jié)效應(yīng)的功能性棕黃色粉末狀多糖。作為一種多支鏈雜多糖，APS的結(jié)構(gòu)分析難度較大，目前APS的結(jié)構(gòu)分析主要是其單糖組成和糖苷鍵連接狀況。APS糖鏈上的單糖主要為葡萄糖，構(gòu)成支鏈的單糖種類較多，由APS-Ⅰ（分子質(zhì)量在5×105 Da左右）和APS-Ⅱ（分子質(zhì)量在1×104 Da左右）組成[2-3]。

1.2 APS的免疫識別受體

Toll樣受體（Toll-like receptors，TLRs）家族是動物機體重要的免疫識別受體家族，也是腸道黏膜免疫系統(tǒng)重要的免疫識別和調(diào)控因子。其中，TLR4是一種可特異性識別多糖類抗原的細胞表面受體。研究發(fā)現(xiàn)，APS的免疫識別受體是TLR4，APS可通過調(diào)控TLR4通路影響動物機體的免疫功能[4]。

1.3 APS的調(diào)節(jié)機制

APS的調(diào)節(jié)機制主要表現(xiàn)在兩個方面：其一，APS與動物腸道黏膜表面的黏蛋白糖鏈結(jié)構(gòu)相似，可促進APS黏附于腸道黏液層，易于被腸道上皮細胞和淋巴細胞表面的特異性免疫受體識別；其二，APS的分子結(jié)構(gòu)特性是其免疫識別的基礎(chǔ)，TLR4/MD-2是一種多糖免疫識別受體，主要通過其雜多糖和多支鏈的結(jié)構(gòu)特性識別APS[5]。

2? APS對畜禽腸道黏膜免疫的影響

黏膜免疫系統(tǒng)是動物機體防御外源性病原微生物侵襲的第一道防線，廣泛分布于腸道、肺部、尿道以及外分泌腺等的黏膜部位，是動物機體免疫系統(tǒng)的重要組成部分。其中腸道黏膜免疫在動物機體免疫系統(tǒng)中占大部分，是阻止病原微生物入侵動物機體的主要屏障。腸道黏膜免疫系統(tǒng)包括腸道淋巴組織、免疫細胞及免疫效應(yīng)分子等，均可參與識別腸道中的病原相關(guān)分子，影響腸道屏障功能、免疫穩(wěn)態(tài)和宿主健康狀況。

2.1 APS對腸相關(guān)淋巴組織和免疫細胞的影響

腸相關(guān)淋巴組織是畜禽腸道黏膜免疫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，參與腸道發(fā)揮免疫功能的輔助性細胞主要有巨噬細胞、樹突狀細胞等，主要參與腸道中抗原的捕獲、加工和遞呈。參與腸道發(fā)揮免疫功能的效應(yīng)性細胞主要包括自然殺傷細胞、效應(yīng)T淋巴細胞、效應(yīng)B淋巴細胞、漿細胞、肥大細胞、巨噬細胞等，主要通過分泌效應(yīng)因子發(fā)揮免疫學(xué)功能。當外界抗原進入畜禽腸道，通過各種免疫細胞的捕獲、加工、處理和遞呈，漿細胞會產(chǎn)生大量分泌型IgA（sIgA），sIgA被轉(zhuǎn)運到腸腔中發(fā)揮相應(yīng)的免疫功能。另外，正常的腸道黏膜微循環(huán)對腸道黏膜免疫功能的正常發(fā)揮具有非常重要的作用，因為在腸道黏膜免疫中效應(yīng)T淋巴細胞、效應(yīng)B淋巴細胞的增殖都是在腸黏膜微血管中進行的。一氧化氮（NO）作為一種生物信息傳遞體，能維持微循環(huán)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，保護機體非特異性免疫功能。

APS可通過影響畜禽腸道相關(guān)淋巴組織的功能，提高腸道黏膜中巨噬細胞和淋巴細胞的免疫功能，優(yōu)化腸道黏膜免疫功能[6]。APS還可以通過增強免疫細胞的活性和促進免疫細胞產(chǎn)生特異性抗體，提高機體的免疫力。研究發(fā)現(xiàn)，在基礎(chǔ)日糧中添加0.6％的APS可增加1日齡艾維茵肉仔雞小腸（十二指腸、空腸及回腸）絨毛的高度和寬度、黏膜厚度、絨腺比及絨毛表面積[7]；相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，將維持培養(yǎng)基中APS濃度由450 μg/mL升高為900 μg/mL，大鼠腸黏膜微血管內(nèi)皮細胞分泌NO的量也升高，內(nèi)皮細胞分泌NO的量對APS具有劑量依賴性，可見APS可以通過改變微血管內(nèi)皮細胞NO的分泌改善血管的通透性，維持微循環(huán)內(nèi)環(huán)境的恒定，保護機體非特異性免疫功能，起到增強免疫的作用[8]。總之，APS可以通過調(diào)節(jié)腸道相關(guān)淋巴組織、免疫細胞的生物學(xué)活性，維持微循環(huán)內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定等增強畜禽腸道黏膜特異性和非特異性免疫功能。

2.2 APS對抗體和細胞因子的影響

黏膜固有層中漿細胞產(chǎn)生的sIgA是動物機體抵抗呼吸道、消化道及泌尿生殖道中病原微生物的主要防御力量，sIgA可阻止病原微生物吸附黏膜上皮細胞。細胞因子是免疫細胞受抗原或絲裂原刺激后產(chǎn)生的非補體的、具有激素樣活性的蛋白質(zhì)分子，在免疫應(yīng)答和炎癥反應(yīng)中有多種生物學(xué)活性作用。細胞因子種類很多，具體包括干擾素（interferon，IFN）、白介素（interleukin，IL）、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）、集落刺激因子（colony-stimulating factor，CSF）等。在腸道黏膜免疫系統(tǒng)中，局部誘導(dǎo)細胞和效應(yīng)細胞在免疫防御方面發(fā)揮了重要作用，局部誘導(dǎo)細胞和效應(yīng)細胞產(chǎn)生的致炎細胞因子（IL-1、IL-6、IL-8、TNF-α等）和抗炎細胞因子（IL-4、IL-10、IL-13等）分泌量、生物學(xué)功能的異常或二者之間平衡的失調(diào)，均可引發(fā)各種疾病的發(fā)生。

為了研究APS對接種雞新城疫疫苗的海蘭褐雛雞空腸黏膜免疫功能的影響，給10日齡雛雞分別口服劑量為1 mg/mL、2 mg/mL和? ? 4 mg/mL的APS，結(jié)果顯示APS能提高抗新城疫病毒特異性sIgA的水平，增強肉雞對新城疫病毒的抵抗力，但各劑量之間效果差異不明顯[9]；也有研究表明，與單獨接種雞新城疫疫苗于雞胚中相比，將APS與雞新城疫疫苗的混合液（0.5 mL 2 mg/mL APS配合0.5 mL 104.0 EID50新城疫疫苗）注入雞胚中，能顯著提高雛雞的生長性能和腸道黏膜免疫水平[10]。鑒于APS所誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)發(fā)生于腸道黏膜免疫系統(tǒng)，故對三硝基苯磺酸誘導(dǎo)的小鼠實驗性結(jié)腸炎模型注射200 mg/kg APS，可顯著抑制腸上皮細胞中IL-1β、IL-8、TNF-α等的表達量[11]，從而抑制腸道炎癥的發(fā)生；李紅燕等通過研究APS對環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)的免疫抑制小鼠腸道黏膜免疫的影響發(fā)現(xiàn)，APS（每天200 mg/kg，連續(xù)干預(yù)7 d）可有效調(diào)節(jié)小腸黏膜組織中IL-4、IL-12、IFN-γ與sIgA的水平[12]；另外，Luo等研究表明APS可通過增加血清中IgG、IgM、IFN-γ的含量降低感染細小病毒的雛鵝的腸道炎癥損傷程度[13]。總之，APS可以通過提高畜禽腸道黏膜免疫中的抗體分泌水平，調(diào)節(jié)多種細胞因子的分泌量，降低腸道的炎癥反應(yīng)程度，從而增強腸道黏膜特異性和非特異性免疫功能。

3? 小結(jié)

綜上所述，APS是一種非營養(yǎng)性免疫調(diào)控因子，與畜禽腸黏膜表面的黏蛋白糖鏈的結(jié)構(gòu)相似，易于被腸道上皮和淋巴細胞表面的特異性免疫受體識別，從而對腸相關(guān)淋巴組織和多種細胞因子進行調(diào)節(jié)，強化腸道的免疫學(xué)屏障和機械屏障，調(diào)節(jié)腸道黏膜非特異性免疫，優(yōu)化腸道黏膜免疫，發(fā)揮緩解或治療畜禽腸道黏膜免疫紊亂的作用；APS通過增強免疫細胞的活性，可促進免疫細胞產(chǎn)生特異性抗體，阻止病原微生物吸附黏膜上皮細胞，從而提高機體的特異性免疫力。另外，APS還有利于維持微循環(huán)內(nèi)環(huán)境的恒定，保持致炎細胞因子和抗炎細胞因子的平衡和穩(wěn)定，抑制腸道炎癥的發(fā)生。總之，在免疫應(yīng)答和炎癥反應(yīng)中，APS對保證腸道黏膜免疫功能的正常發(fā)揮具有至關(guān)重要的作用。

基于APS對畜禽腸道黏膜免疫的調(diào)節(jié)作用，其在畜禽生產(chǎn)中具有很高的利用價值，尤其在當今飼料中禁止添加抗生素、養(yǎng)殖減少抗生素使用且疫病多發(fā)的背景下，采用APS改善畜禽腸道免疫功能，是一種應(yīng)對畜禽免疫力低下，維持腸道屏障功能、免疫穩(wěn)態(tài)和健康狀況的有效策略，可作為未來動物生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的綠色添加劑。

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