耿 健，何 劉，向志宇，趙寶凱*

(1.沈陽偉嘉牧業(yè)技術(shù)有限公司，遼寧沈陽 110027；2.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)畜牧獸醫(yī)學(xué)院，遼寧沈陽 110866)

應(yīng)激對豬腸道免疫系統(tǒng)功能影響研究進(jìn)展

耿 健1，何 劉2，向志宇1，趙寶凱1*

(1.沈陽偉嘉牧業(yè)技術(shù)有限公司，遼寧沈陽 110027；2.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)畜牧獸醫(yī)學(xué)院，遼寧沈陽 110866)

豬腸道免疫系統(tǒng)在機(jī)體防御功能中具有重要作用。大規(guī)模集約化的養(yǎng)殖使豬的腸道免疫系統(tǒng)更易受到多種因素的影響,其中應(yīng)激對豬腸道系統(tǒng)產(chǎn)生的影響尤為嚴(yán)重，遭受應(yīng)激的豬生長性能下降，全身或胃腸局部免疫力減弱，給養(yǎng)豬業(yè)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，研究應(yīng)激對豬腸道免疫系統(tǒng)的影響規(guī)律對指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)具有十分重要的意義。論文就豬腸道免疫系統(tǒng)的組成、作用及各種應(yīng)激對豬腸道免疫系統(tǒng)的影響進(jìn)行綜述，為緩解養(yǎng)豬業(yè)中應(yīng)激帶來的豬免疫力和生長性能下降等問題提供理論基礎(chǔ)和指導(dǎo)。

豬；腸道免疫；應(yīng)激

應(yīng)激在整個(gè)生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，尤其對畜牧業(yè)的發(fā)展以及動物福利事業(yè)的推行都具有重大的指導(dǎo)意義，而目前關(guān)于應(yīng)激方面的研究起步還比較晚，甚至還存在一定的誤區(qū)。本文總結(jié)了關(guān)于應(yīng)激對豬體內(nèi)腸道免疫系統(tǒng)影響方面的研究，希望能夠?yàn)轲B(yǎng)殖業(yè)提供一定的幫助，并能為研究和實(shí)踐提供一定的借鑒。

1 腸道免疫系統(tǒng)

1.1 腸道免疫系統(tǒng)的簡介

腸道是消化器官和機(jī)體最大的免疫器官。腸道免疫系統(tǒng)即腸道黏膜免疫系統(tǒng)，具有巨大的黏膜表面積，全身約70%的免疫細(xì)胞存在于腸道中，精確區(qū)分食物、共生菌和入侵的病原微生物，既能對正常的食物和菌群成分耐受，又能對腸道病原體產(chǎn)生有

效的免疫應(yīng)答。是宿主抵御微生物和有害物質(zhì)的第一道防線，在腸道感染和許多其他生理學(xué)中扮演重要角色[1]。當(dāng)大量外源性抗原或者病原體進(jìn)入機(jī)體后可以迅速被腸黏膜上相應(yīng)的免疫應(yīng)答所清除。

1.2 腸道免疫系統(tǒng)的組成

腸道免疫系統(tǒng)主要由腸黏膜相關(guān)淋巴組織(GALT)、淋巴細(xì)胞、抗體和細(xì)胞因子等免疫成分構(gòu)成。GALT由組織性淋巴樣組織包括Peyer淋巴結(jié)，腸系膜淋巴結(jié)，孤立淋巴濾泡和黏膜固有層和上皮細(xì)胞層內(nèi)的淋巴細(xì)胞組成。Peyer淋巴結(jié)是T細(xì)胞和B細(xì)胞發(fā)生初始免疫應(yīng)答的主要場所之一。腸系膜淋巴結(jié)是腸道免疫反應(yīng)的誘導(dǎo)部位之一，孤立淋巴濾泡在腸黏膜免疫反應(yīng)中的作用目前還未明確，推測其功能可能是作為黏膜免疫反應(yīng)的誘導(dǎo)部位[2]。胃腸道發(fā)生免疫應(yīng)答時(shí)，上皮細(xì)胞(epithelial cell，EC)和上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞(intraepithelial lymphocyte，IEL)是抵抗病原體的第一道防線。腸上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞(intestinal intraepithelial lymphocyte，iIEL)位于腸上皮細(xì)胞(intestinal epithelial cell，IEC)之間。有研究表明，3月齡的豬約30%的空腸上皮細(xì)胞為iIEL[3]，iIEL大多是細(xì)胞毒性T細(xì)胞，以CD8+T淋巴細(xì)胞為主，表達(dá)αβT細(xì)胞受體(TCRαβ)，可釋放IFN-γ、TNF-α等細(xì)胞因子參與抗感染及免疫調(diào)節(jié)。

1.3 腸道免疫系統(tǒng)在疾病中的作用

Collado-Romero M等[4]使用實(shí)時(shí)定量PCR技術(shù)對豬免疫系統(tǒng)中編碼28種固有分子(包括細(xì)胞因子、趨化因子、模式識別受體等)的基因的mRNA表達(dá)水平進(jìn)行定量分析，確定了豬腸道的不同部位對鼠傷寒沙門菌感染的炎癥應(yīng)答能力。腸道免疫系統(tǒng)也被證實(shí)與糖尿病發(fā)病有關(guān)[5]，Antvorskov J C 等[6]認(rèn)為胰島T細(xì)胞表達(dá)腸相關(guān)歸巢受體-α4β7整聯(lián)蛋白，該受體的阻斷抗體或內(nèi)源性配體-細(xì)胞間黏附分子-1(ICAM-1)可阻止非肥胖型小鼠糖尿病的發(fā)生。在黏膜組織如十二指腸黏膜組織的B淋巴細(xì)胞比全身淋巴組織、脾和血中的B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生更多的免疫球蛋白A(IgA)。腸道黏膜免疫所產(chǎn)生的 Ig A 主要為分泌型 Ig A(SIg A)。SIg A 是腸道腸道黏膜免疫的效應(yīng)因子，可中和腸上皮內(nèi)毒素等有害物質(zhì)，也可有效抑制病原體對黏膜的黏附如抑制禽流感病毒 A的黏附。由此可見，腸道免疫系統(tǒng)在機(jī)體被細(xì)菌、病毒及其他有害物質(zhì)感染時(shí)作出相應(yīng)的免疫反應(yīng)來發(fā)揮較強(qiáng)大的保護(hù)作用。

2 應(yīng)激對豬腸道免疫系統(tǒng)的影響

2.1 熱應(yīng)激對豬腸道免疫系統(tǒng)的影響

遺傳、年齡、性別和環(huán)境因素等會對機(jī)體免疫功能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響[7-8]。由于人類生產(chǎn)活動引起溫室氣體大量排放從而導(dǎo)致全球氣候變暖，高溫環(huán)境引發(fā)的熱應(yīng)激已經(jīng)成為影響?zhàn)B殖業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要應(yīng)激源[9]。熱應(yīng)激會引起豬新陳代謝異常，免疫力減弱，血清中炎癥因子含量升高，繁育力降低，致病致死率升高。

熱應(yīng)激通過影響豬腸道免疫系統(tǒng)導(dǎo)致豬的生長性能以及健康受損。首先，熱應(yīng)激影響豬腸道黏膜結(jié)構(gòu)完整性，主要表現(xiàn)在豬各腸段的絨毛高度和寬度顯著降低，小腸上皮細(xì)胞膜內(nèi)微粒分布異常，小腸黏膜上皮細(xì)胞的細(xì)胞膜發(fā)生脂質(zhì)過氧化等。為了散熱，機(jī)體中的血液更多地流向外周組織，使腸道缺氧，進(jìn)而導(dǎo)致三磷酸腺苷消耗、氧化應(yīng)激和亞硝化應(yīng)激，引起腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能受損[10]，其次，熱應(yīng)激直接影響豬腸道上皮細(xì)胞的滲透性。緊密連接結(jié)構(gòu)(TJ)是腸黏膜上皮細(xì)胞間的主要連接方式，是維持腸道免疫功能的重要結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，主要由跨膜蛋白和細(xì)胞質(zhì)蛋白組成。通常，緊密連接蛋白(TJ蛋白)的損傷可以導(dǎo)致腸道上皮細(xì)胞的滲透性增加，但是熱應(yīng)激可以不通過損傷TJ蛋白而通過葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2(GLUT-2)表達(dá)上調(diào)使腸道內(nèi)滲透壓增加[11]，因?yàn)闊釕?yīng)激導(dǎo)致Na離子和葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)載體的激活使葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)載體的表達(dá)的改變，這與豬腸道上皮細(xì)胞滲透性直接相關(guān)。滲透性增加后，內(nèi)毒素更加集中進(jìn)入血液，內(nèi)毒素是炎性細(xì)胞因子最重要的誘導(dǎo)物，它增多會導(dǎo)致免疫細(xì)胞增多，引起免疫炎癥反應(yīng)，激活腸道的解毒機(jī)制。熱應(yīng)激和內(nèi)毒素雖然不會影響所有的炎性細(xì)胞因子，但與特殊的細(xì)胞因子如IL-17和轉(zhuǎn)移因子β(TGF-β)，調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)和輔助性T 細(xì)胞17(Th17)有關(guān)，Treg的主要作用是免疫抑制和免疫耐受[12]，Th17 T 細(xì)胞可抵抗外源細(xì)菌感染，鼠李糖乳桿菌GG和雙歧桿菌Bb12，在無菌豬感染輪狀病毒后也會影響TGF-β和IL-17的穩(wěn)定平衡[13]。另外有研究表明，遭受熱應(yīng)激后豬血清中免疫相關(guān)細(xì)胞因子IL-2和IFN-γ 水平發(fā)生了顯著的變化，使機(jī)體的免疫機(jī)能處于嚴(yán)重失調(diào)狀態(tài)[14]。

2.2 營養(yǎng)應(yīng)激對豬腸道免疫系統(tǒng)的影響

飼糧、腸道內(nèi)的微生物和黏膜層之間的平衡維持著豬腸道免疫系統(tǒng)的功能[15]，因而與飼糧相關(guān)的營養(yǎng)應(yīng)激也是影響豬腸道免疫系統(tǒng)的重要因素。營養(yǎng)應(yīng)激包括突然更換飼糧，飼喂方式不當(dāng)，飼糧變質(zhì)發(fā)霉，脂肪氧化酸敗及各種抗?fàn)I養(yǎng)因子(如植物凝集素、蛋白酶抑制劑等)的存在等。仔豬斷奶時(shí)，營養(yǎng)應(yīng)激對其腸道消化吸收能力及免疫力的影響尤為明顯。仔豬斷奶后，飼糧突然由乳脂改為谷物淀粉固體飼料，飼料中仔豬不能消化的植物干物質(zhì)使腸絨毛磨損變短，嚴(yán)重影響斷奶仔豬采食量和飼料利用率[16]，同時(shí)，采食量下降，各種營養(yǎng)能量吸收不足，組織屏障萎縮、黏膜分泌減少、轉(zhuǎn)鐵蛋白和干擾素生成量降低，造成T細(xì)胞受損，影響了免疫細(xì)胞功能。禁食禁水24 h，斷奶仔豬血清中的皮質(zhì)醇濃度會升高，空腸TNF-α的表達(dá)也會受到抑制。營養(yǎng)應(yīng)激可能通過Sirt1 和叉頭轉(zhuǎn)錄因子(Fox O)信號通路蛋白有關(guān)的調(diào)控作用降低豬小腸上皮細(xì)胞中β防御素的表達(dá)[17]，而甘氨酸缺乏抑制豬腸上皮細(xì)胞增殖和蛋白質(zhì)合成并增加了細(xì)胞凋亡[18]。另外，霉菌毒素是引起動物飼料污染從而引起營養(yǎng)應(yīng)激的一個(gè)重要因素[19]，霉菌毒素破壞腸黏膜緊密連接蛋白TJ蛋白比如ZO-1，閉合蛋白(occludin)和緊密連接蛋白3(claudin-3)的表達(dá)，在48 h之內(nèi)影響豬腸道上皮細(xì)胞的滲透性[20]。Bracarense A P等[21]研究表明，脫氧雪腐鐮刀菌烯醇等鐮刀菌毒素刺激空腸和回腸促炎癥細(xì)胞因子如TNF-α、IL-6和IL-1β表達(dá)并增加淋巴細(xì)胞數(shù)。因此，飼喂不當(dāng)，營養(yǎng)缺乏或者采食污染飼料等營養(yǎng)應(yīng)激誘發(fā)豬腸道炎性因子的改變并調(diào)節(jié)了腸道免疫功能。

2.3 傳染病應(yīng)激對豬腸道免疫系統(tǒng)的影響

腸道及呼吸道感染是養(yǎng)豬業(yè)最重要的疾病。尤其腸道疾病是引起生產(chǎn)效率低下的一個(gè)重要因素，影響飼料的轉(zhuǎn)換率和機(jī)體的免疫力。傳染應(yīng)激是因?yàn)閭魅静〉陌l(fā)生，因?yàn)楝F(xiàn)在的養(yǎng)殖模式是集中飼養(yǎng)的方式，傳染病可以非?？焖俚膫鬟f到周圍而引起長期的經(jīng)濟(jì)損失。引起養(yǎng)豬業(yè)傳染性腸道疾病主要包括大腸桿菌病、豬流行性腹瀉和豬傳染性胃腸炎等。

大腸埃希菌(E.coli)是革蘭陰性菌，可引起豬腹瀉，脫水，飼料轉(zhuǎn)化率低，生長性能降低甚至死亡等，有報(bào)道稱大腸埃希菌可以縮短小腸絨毛的長度和小腸隱窩的深度，抑制腸上皮細(xì)胞TJ蛋白的表達(dá)，從而使腸道免疫系統(tǒng)功能下降[22]。豬流行性腹瀉由豬流行性腹瀉病毒(PEDV)引起，PEDV屬于冠狀病毒科冠狀病毒屬，經(jīng)口和鼻感染后，直接進(jìn)入小腸且病毒的復(fù)制是在小腸和結(jié)腸絨毛上皮細(xì)胞漿中進(jìn)行。也有研究表明PEDV通過Toll樣受體 2、3、9增加腸上皮細(xì)胞滲透性[23]，當(dāng)豬感染PEDV時(shí)，來源單核細(xì)胞的樹突狀細(xì)胞產(chǎn)生大量的促炎性因子如IL-12促進(jìn) T細(xì)胞增殖，哺乳仔豬感染比斷奶仔豬感染更為嚴(yán)重[24]。豬傳染性胃腸炎[25]是由豬傳染性胃腸炎病毒(TGEV)引起的一種以豬的嚴(yán)重腹瀉、嘔吐和脫水為臨床特征的高度接觸性傳染病，TGEV也為冠狀病毒科冠狀病毒屬，冠狀病毒的發(fā)病機(jī)制可能包括腸道損傷和空腸和回腸腸黏膜絨毛萎縮。感染了 TGEV的豬腸壁變薄，小腸黏膜絨毛大部分萎縮變短，腸上皮細(xì)胞壞死脫落，嚴(yán)重影響豬腸道免疫系統(tǒng)的功能。

3 結(jié)語

豬腸道免疫系統(tǒng)作為保護(hù)機(jī)體的重要屏障，在對抗外來病原體的免疫應(yīng)答中發(fā)揮重要作用。高溫環(huán)境、飼喂不當(dāng)和傳染病等引起的應(yīng)激嚴(yán)重影響豬腸道免疫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的完整性，進(jìn)而影響了整個(gè)機(jī)體的免疫狀態(tài)，威脅動物的健康及生長，給養(yǎng)豬業(yè)造成重大經(jīng)濟(jì)損失。如何減少應(yīng)激對豬腸道免疫系統(tǒng)的影響提高機(jī)體耐受力和生長性能是今后養(yǎng)殖業(yè)需要重視的問題。

[1] Stokes C R.The development and role of microbial-host interactions in gut mucosal immune development [J].J Anim Sci Biotechnol,2017,8(1):12.

[2] 祁珊珊,鄭紅星.動物腸道黏膜免疫系統(tǒng)研究進(jìn)展[J].黑龍江畜牧獸醫(yī),2014(13):46-49.

[3] Rothka Tter H， MaLlhoff S， Pabst R.The Influence of age and breeding conditions on the number and proliferation of intraepithelial lymphocytes in pigs [J].Scand J Immunol,1999,50(1):31-38.

[4] Collado-Romero M,Arce C,Ramírez-Boo M,et al.Quantitative analysis of the immune response upon Salmonella typhimurium infection along the porcine intestinal gut [J].Vet Res,2009,41(2):23.

[5] 鞏 靜,董 慧,王定坤,等.腸道免疫系統(tǒng)與糖尿病關(guān)系的研究進(jìn)展[J].中國病理生理雜志,2016,32(11):2095-2100.

[6] Antvorskov J C,Josefsen K,Engkilde K,et al.Dietarygluten and the development of type 1 diabetes [J].Diabetologia,2014,57(9):1770-1780．

[7] Aguirregamboa R,Joosten I,Urbano P C,et al.Differential Effects of Environmental and Genetic Factors on T and B Cell Immune Traits [J].Cell Reports,2016,17(9):2474-2487.

[8] Ter H R,Jaeger M,Smeekens S P,et al.Host and Environmental factors influencing individual human cytokine responses[J].Cell,2016,167(4):1111-1124

[9] 熊云霞,馬現(xiàn)永,鄭春田,等.熱應(yīng)激對豬腸道健康、免疫系統(tǒng)和肉品質(zhì)的影響及作用機(jī)制[J].動物營養(yǎng)學(xué)報(bào),2017,29(2):374-381.

[10] 胡艷欣,肖 沖,佘銳萍,等．熱應(yīng)激對豬腸道結(jié)構(gòu)及功能的影響[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2009,9(3):581-586．

[11] Pearce S C,Mani V,Boddicker R L,et al.Heat stress reduces intestinal barrier integrity and favors intestinal glucose transport in growing pigs [J].PLoS One,2013,8(8):1-9.

[12] 韓麗麗,劉銀輝,趙利慧,等.腸道菌群紊亂對Treg細(xì)胞影響的研究進(jìn)展[J].中國微生態(tài)學(xué)雜志,2017(1):101-105.

[13] Chattha K S,Vlasova A N,Kandasamy S,et al.Divergent immunomodulating effects of probiotics on T cell responses to oral attenuated human rotavirus vaccine and virulent human rotavirus infection in a neonatal gnotobiotic piglet disease model [J].J Immunol,2013,191(5):2446-2456.

[14] 胡艷欣,佘銳萍,張洪玉,等．熱應(yīng)激后豬血清中 IL-2、IFN-γ 及 TNF-α 水平的動態(tài)變化[J].畜牧獸醫(yī)學(xué)報(bào),2006,37(5):496-499．

[15] Montagne L,Pluske J R,Hampson D J .A review of interactions between dietary fibre and the intestinal mucosa,and their consequences on digestive health in young non-ruminant animals [J].Anim Feed Sci Tech,2003,108(1) :95-117．

[16] 劉 彬.哺乳仔豬斷奶應(yīng)激及其應(yīng)對措施[J].中國畜牧獸醫(yī)文摘,2016(6):79.

[17] 任 曼,宮碧霜,靳二輝,等.營養(yǎng)、大腸桿菌和氨基酸對豬小腸上皮細(xì)胞抗菌肽和信號通路蛋白表達(dá)的影響[J].動物營養(yǎng)學(xué)報(bào),2016,28(5):1489-1495.

[18] Wang W,Wu Z,Lin G,et al.Glycine stimulates protein synthesis and inhibits oxidative stress in pig small intestinal epithelial cells [J].J Nutr,2014,144 (10):1540-1548.

[19] Weaver A C,Campbell J M,Crenshaw J D,et al.Efficacy of dietary spray dried plasma protein to mitigate the negative effects on performance of pigs fed diets with corn naturally contaminated with multiple mycotoxins [J].J Anim Sci,2014,92(9):3878-3886.

[20] Lee I K,Kye Y C,Kim G,et al.Stress,nutrition,and intestinal immune responses in pigs-A review [J].Asian Australas J Anim Sci,2016,29(8):1075-1082.

[21] Bracarense A P,Lucioli J,Grenier B,et al.Chronic ingestion of deoxynivalenol and fumonisin,alone or in interaction,induces morphological and immunological changes in the intestine of piglets [J].Br J Nutr,2012,107 (12):1776-1786.

[22] Yang K M,Jiang Z Y,Zheng C T,et al.Effect of Lactobacillus plantarum on diarrhea and intestinal barrier function of young piglets challenged with enterotoxigenicEscherichiacoliK88 [J].J Anim Sci,2014,92(4):1496-1503.

[23] Cao L,Ge X,Gao Y,et al.Porcine epidemic diarrhea virus infection induces NF-kappa B activation through the TLR2,TLR3,and TLR9 pathways in porcine intestinal epithelial cells [J].J Gen Virol,2015,96(7):1757-1767.

[24] Jung K,Annamalai T,Lu Z,et al.Comparative pathogenesis of US porcine epidemic diarrhea virus (PEDV) strain PC21A in conventional 9-day-old nursing piglets vs.26-day-old weaned pigs[J].Vet Microbiol,2015,178(1-2):31-40.

[25] 張永富,馬國文,武克炳,等.豬傳染性胃腸炎和流行性腹瀉混合感染的診斷與防治[J].內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報(bào):自然漢文版,2016,31(3):240-243.

AdvanceinRhoptryProtein18ofToxoplasmagondiiandItsRoleasaCandidateMoleculeofGeneVaccine

LIU Rong-rong，ZHANG Xiao-lei，ZHANG Jin-shun

(InstituteofPathogenBiologyandImmunology，HebeiNorthUniversity，Zhangjiakou，Hebei,075000，China)

Toxoplasmagondiirhoptry protein 18 is secreted by the rhoptry with the serine/threonine kinase activity，belonging to the rhoptry protein 2 family，playing an important role in the aspect of invasion and virulence．Here we reviewed the structure,virulence and mechanism of ROP18 and its role as a candidate molecule of gene vaccine.

Toxoplasmagondii; ROP18; virulence; mechanism; gene vaccine

ProgressonEffectofStressonPorcineIntestinalImmuneSystemFunction

GENG Jian,HE Liu,XIANG Zhi-yu,ZHAO Bao-kai

(1.ShenyangVICATechnologyCompanyLimited,Shenyang,Liaoning,110027,China; 2.CollegeofAnimalHusbandryandVeterinaryMedicine,ShenyangAgriculturalUniversity,Shenyang,Liaoning,110866,China)

S852.4

A

1007-5038(2017)12-0107-04

2017-05-08

耿 健(1989-)，男，遼寧沈陽人，碩士研究生，主要從事獸醫(yī)藥理與毒理學(xué)研究。*

Abstract:Porcine intestinal immune system plays an important role in the body defense function.The pig's intestinal immune system is more susceptible to a variety of factors due to the large-scale centralized farming patterns that people use now.Stress is one of the most important factors that affect the pig's intestinal system and cause the growth performance decreased and the systemic immunity of the whole body or the gastrointestinal tract weakened,and then the pig industry suffered significant economic losses.Therefore,the study of the influence of stress on pig intestinal immune system is of great significance to guide the actual production.This review summarized current studies on the composition and function of porcine intestinal immune system and the effects of various stresses on the intestinal immune system of pigs to provide theoretical basis and guidance for improving pig immunity and growth performance caused by stress in pig industry.

Keywords:pig; gut immunity; stress