殼寡糖的免疫調(diào)節(jié)作用及機(jī)理研究進(jìn)展

葉小飛，張石蕊，李 霞，劉 耕

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物營養(yǎng)研究所，長沙 410128）

新型綠色、環(huán)保飼料添加劑的探索與研究已成為學(xué)術(shù)界及社會關(guān)注的熱點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，殼寡糖可作為綠色飼料添加劑，具有許多重要的生物活性功能，如抗菌、抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、降血壓、促生長、促進(jìn)骨折愈合、改善腸道菌群、抑制腫瘤細(xì)胞、降低膽固醇和提高動物的生產(chǎn)性能等。此外，其廣泛存在于海洋節(jié)肢動物的甲殼中，也存在于低等動物菌類、昆蟲、藻類細(xì)胞膜和高等植物的細(xì)胞壁中，是地球上僅次于植物纖維的第二大生物資源。本文主要就殼寡糖對畜禽體內(nèi)免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用及機(jī)理進(jìn)行綜述。

1 寡糖和畜禽免疫系統(tǒng)

1.1 殼寡糖

殼寡糖（COS）又名低聚殼寡糖，學(xué)名β-1，4-寡糖-葡萄糖胺，是由甲殼質(zhì)經(jīng)脫乙酰作用，脫去C2上的乙?；玫健V義上，殼寡糖指相對分子質(zhì)量＜10 000、水溶性好的低分子殼聚糖；狹義上指聚合度（DP）為2～10的氨基葡萄糖低聚物。DP為10～20的也稱為殼寡糖[1]。COS的水溶性好、功能作用大、易被吸收、生物活性高，具有重要的開發(fā)、利用價(jià)值。

1.2 畜禽免疫系統(tǒng)

畜禽的免疫系統(tǒng)主要由免疫器官、免疫細(xì)胞以及免疫分子組成。免疫器官由中樞免疫器官（骨骼、胸腺、禽類還有法氏囊）和外周免疫器官（脾、淋巴結(jié)、黏膜相關(guān)淋巴組織）組成。免疫細(xì)胞由B淋巴細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、單核吞噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、NK細(xì)胞、肥大細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞等。免疫分子由免疫球蛋白、補(bǔ)體、細(xì)胞分子、黏附分子及受體等組成。

2 免疫調(diào)節(jié)機(jī)理

COS對網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的作用機(jī)理包括影響免疫器官脾臟和胸腺的生長；激活巨噬細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、NK細(xì)胞等免疫細(xì)胞；激活補(bǔ)體系統(tǒng)并誘導(dǎo)多種細(xì)胞因子產(chǎn)生，調(diào)節(jié)紅細(xì)胞免疫；殼寡糖促進(jìn)白細(xì)胞介素（IL）和干擾素（IFN）的生成；殼寡糖與細(xì)胞表面相關(guān)蛋白的結(jié)合，提高免疫系統(tǒng)對抗原的識別能力。

2.1 對免疫器官的作用

胸腺為機(jī)體的重要淋巴器官。其功能與免疫緊密相關(guān)，是T淋巴細(xì)胞分化、成熟的主要場所。脾臟是機(jī)體最大的免疫器官，占全身淋巴組織總量25%，是機(jī)體細(xì)胞免疫和體液免疫中心，還具有清除血液中異物、病菌以及衰老死亡的細(xì)胞等功能，是血循環(huán)中重要的過濾器。蔡文娣等研究認(rèn)為，不同劑量的COS均能增加小鼠的脾臟和胸腺指數(shù)，高劑量組（500mg·L-1）與對照組相比差異顯著（P＜0.05）[2]。竇江麗等研究表明，COS中劑量組（120 mg·L-1）小鼠脾指數(shù)、耳廓腫脹度與對照組相比均有顯著性差異（P＜0.05），高劑量組（240mg·L-1）脾指數(shù)與對照組相比差異極顯著（P＜0.01）[3]。另有學(xué)者認(rèn)為，42日齡時(shí)，COS 100mg·L-1組雞的免疫器官指數(shù)均高于COS 150mg·L-1組、金霉素50 mg·L-1組，脾臟指數(shù)差異顯著（P＜0.05），胸腺指數(shù)差異極顯著（P＜0.01）[4]。喬恩美也提出，COS 20 mg·L-1組雞的法氏囊重量與法氏囊指數(shù)、胸腺重量和COS 40mg·L-1組胸腺重量與對照組相比差異顯著（P＜0.05）[5]。王秀武等試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，COS 0.1%可提高肉仔雞胸腺和法氏囊的相對重量、血清新城疫抗體的效價(jià)，增強(qiáng)肉仔雞的免疫能力[6]。

2.2 對巨噬細(xì)胞的作用

巨噬細(xì)胞是一種位于組織內(nèi)的白血球，源自單核細(xì)胞，在脊椎動物體內(nèi)參與非特異性防衛(wèi)和特異性防衛(wèi)。其主要功能是以固定細(xì)胞或游離細(xì)胞的形式對細(xì)胞殘片及病原體進(jìn)行噬菌作用，并激活淋巴球或其他免疫細(xì)胞，令其對病原體作出反應(yīng)。Tokoro等對感染listeriamonocytogences的雄性BALB/C鼠腹腔注射COS，腹腔、脾、肝內(nèi)的微生物數(shù)量顯著減少，而且機(jī)體對listeriaMonocytogences的遲發(fā)性超敏反應(yīng)得到提高，并且發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞合并COS處理過的T淋巴細(xì)胞培養(yǎng)上清液后，其殺傷活性大為增強(qiáng)，而且證實(shí)上清液中的巨噬細(xì)胞激活因子（MAF）由T淋巴細(xì)胞經(jīng)COS刺激而釋放的，從而促使巨噬細(xì)胞釋放H2O2，增強(qiáng)了殺菌功能[7]。

曹秀明等提出，COS濃度為100～200m g·L-1能顯著提高小鼠腹腔巨噬細(xì)胞吞噬能力[8]。張沛等研究表明，COS 10～100μg·mL-1均能顯著提高巨噬細(xì)胞吞噬能力（P＜0.05），其中濃度為20μg·mL-1時(shí)作用效果最佳[9]。徐海嬌等采用COS與D-氨基葡萄糖鹽酸鹽對小鼠淋巴細(xì)胞和腹腔巨噬細(xì)胞作用進(jìn)行 體外比較，結(jié)果表明，COS在濃度為200、400 mg·L-1時(shí)在體外能極顯著促進(jìn)小鼠腹腔巨噬細(xì)胞的吞噬能力（P＜0.01）[10]。有研究表明，濃度為10和100μg·mL-1的COS也能顯著提高巨噬細(xì)胞吞噬能力（P＜0.05）[11]。

2.3 對T淋巴細(xì)胞的作用

T淋巴細(xì)胞是由胸腺內(nèi)的淋巴干細(xì)胞分化而成，是淋巴細(xì)胞中數(shù)量最多、功能最復(fù)雜的一類細(xì)胞。細(xì)胞免疫是T細(xì)胞產(chǎn)生的免疫應(yīng)答，是機(jī)體重要的免疫反應(yīng)，細(xì)胞免疫的效應(yīng)形式主要有：與靶細(xì)胞特異性結(jié)合，如病毒和宿主細(xì)胞內(nèi)增生的細(xì)菌感染破壞靶細(xì)胞膜，可直接殺傷靶細(xì)胞促進(jìn)在細(xì)胞內(nèi)將微生物破壞或溶解；另一種是釋放淋巴因子，最終使免疫效應(yīng)擴(kuò)大和增強(qiáng)。黨一兵等采用兩種不同相對分子質(zhì)量的COS對小鼠免疫功能進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)COS可以通過促進(jìn)小鼠脾臟CD4+T細(xì)胞的增殖，啟動機(jī)體免疫應(yīng)答[12]。COS對荷瘤小鼠的T細(xì)胞增殖同樣有促進(jìn)作用（P＜0.05）[13]。付辰煒等指出，不同劑量的COS能夠提高二次致敏后機(jī)體的免疫力，使遲發(fā)型超敏反應(yīng)（DTH）顯著增強(qiáng)，提高小鼠特異性細(xì)胞免疫功能[14]。Joezf等通過給小鼠腹腔注射水溶性COS，觀察COS對小鼠外周血液T淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率的影響，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)組外周血液T淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率顯著高于對照組（P＜0.05）[15]。

2.4 對B淋巴細(xì)胞的作用

B淋巴細(xì)胞是淋巴干細(xì)胞在鳥類法氏囊和哺乳類動物的骨髓中分化成熟而來，成熟的B淋巴細(xì)胞主要定居于淋巴結(jié)皮質(zhì)淺層的淋巴小結(jié)和脾臟的紅髓和白髓的淋巴小結(jié)內(nèi)。B淋巴細(xì)胞是體內(nèi)唯一能產(chǎn)生抗體的細(xì)胞，可通過不同的抗體來發(fā)揮其體液免疫的功能。Liew等給小鼠腹腔注射COS，結(jié)果正常小鼠血清中的IgM隨含量明顯升高[16]。Wu等認(rèn)為，COS能顯著增加血清IgG和IgM的含量，從而增強(qiáng)小鼠的體液免疫功能[17]。Badovinac等通過溶血素試驗(yàn)研究COS對血清溶血素水平的影響，發(fā)現(xiàn)不同劑量的COS均可提高小鼠血清溶血素（HC50），且劑量越高，作用效果越顯著[18]。說明COS能夠顯著提高小鼠血清中溶血素的含量，促進(jìn)其特異性體液免疫功能。

2.5 對細(xì)胞因子的作用

細(xì)胞因子是指主要由淋巴細(xì)胞、單核細(xì)胞或巨噬細(xì)胞和非淋巴細(xì)胞、非單核-巨噬細(xì)胞分泌的，能調(diào)節(jié)細(xì)胞功能的小分子多肽。主要有白細(xì)胞介素（IL）、集落刺激因子（CSF）、干擾素（IFN）、腫瘤環(huán)死因子（TNF）、生長因子（GF）等。Yu等提出，COS能極顯著提高巨噬細(xì)胞可誘導(dǎo)性一氧化氮合成酶（iNOS）的活性（P＜0.01），并誘導(dǎo)一氧化氮和腫瘤壞死因子α（TNF-α）的產(chǎn)生，并且COS還能提高核提取物中NF-κB蛋白的水平，當(dāng)用特異性抑制劑阻斷NF-κB時(shí)則會造成NO和TNF-α的減少，從而推測NF-κB在COS誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生NO和TNF-α中起重要作用[19]。張玲等研究COS對環(huán)磷酰胺應(yīng)激仔豬生產(chǎn)性能和免疫功能的影響，認(rèn)為與基礎(chǔ)日糧對照組相比，日糧添加COS顯著提高應(yīng)激3 h后仔豬血清中IL-10含量（P＜0.05）[20]。羅曉慶等試驗(yàn)結(jié)果表明，在COS對荷瘤鼠免疫功能的影響試驗(yàn)中，COS大濃度組（1.5%）和COS小濃度組（0.5%）均可提高血清IL-2含量；COS大濃度組（1.5%）可提高血清IFN-γ含量[21]。張小邊等發(fā)現(xiàn)，COS能促進(jìn)巨噬細(xì)胞釋放細(xì)胞因子IL-1β和TNF-α[22]?？潞Ｆ嫉妊芯空J(rèn)為，COS可增強(qiáng)小鼠巨噬細(xì)胞IL-8的基因表達(dá)，使細(xì)胞因子IL-8基因轉(zhuǎn)錄及翻譯水平增高[23]。

2.6 膜表面受體對殼寡糖的介導(dǎo)作用

有學(xué)者認(rèn)為，COS活性組分NAGA與巨噬細(xì)胞表面的特異性受體的結(jié)合是激活巨噬細(xì)胞的先決條件[24]。巨噬細(xì)胞上表達(dá)的甘露糖受體和NAGA糖蛋白特異性受體則參與這類糖蛋白的內(nèi)吞過程。Han等通過激光共聚焦顯微鏡發(fā)現(xiàn)，甘露糖受體能夠介導(dǎo)COS的內(nèi)吞，認(rèn)為COS誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞釋放TNF-α和Ca2+內(nèi)流的功能主要是通過甘露糖受體介導(dǎo)的[25]。Feng等發(fā)現(xiàn)，COS能抑制COS的內(nèi)吞，而LPS和β-葡聚糖則不能抑制COS的內(nèi)吞[26]。韓燕萍指出，膜受體介導(dǎo)的內(nèi)吞在COS激活巨噬細(xì)胞時(shí)，巨噬細(xì)胞對COS的內(nèi)吞是由受體介導(dǎo)的，且COS受體的配體（如甘露糖、甘露糖-BSA、NAGA-BSA、巖藻糖-BSA）均可競爭抑制巨噬細(xì)胞攝取COS，并證明巨噬細(xì)胞攝取COS依賴Ca2+的存在[27]。

3 應(yīng)用現(xiàn)狀與前景

近年來國內(nèi)外的專家、學(xué)者對COS進(jìn)行了廣泛研究，認(rèn)為COS對促進(jìn)畜禽生長發(fā)育、免疫等方面有很好作用效果。目前，關(guān)于COS免疫調(diào)節(jié)作用機(jī)制的研究已達(dá)分子水平。實(shí)際上，畜禽體內(nèi)免疫系統(tǒng)很復(fù)雜，想要很好的解釋作用機(jī)理比較困難，尤其是COS活化淋巴細(xì)胞的細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)通路機(jī)制及其調(diào)控環(huán)節(jié)。在今后的研究中應(yīng)積極更新技術(shù)手段，同時(shí)結(jié)合傳統(tǒng)理論，從更深層次弄清COS作用機(jī)理，充分開發(fā)并利用COS潛在價(jià)值，研制出更多有益的新產(chǎn)品。為畜牧業(yè)提供新型、綠色、無毒、無害的飼料添加劑。

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