綠藻——刺激免疫反應(yīng)的天然替抗選擇

Maria Angeles Rodriguez，Olivier Biannic

[歐密斯(北京)貿(mào)易有限公司，北京 100081]

法國(guó)歐密斯集團(tuán)和法國(guó)國(guó)家農(nóng)業(yè)食品與環(huán)境研究院(INRAE)[注1]注[1]：法國(guó)國(guó)家農(nóng)業(yè)食品與環(huán)境研究院(National Research Institute for Agriculture, Food and Environment)，簡(jiǎn)稱INRAE。2020年1月1日，由法國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院(INRA)和法國(guó)國(guó)家環(huán)境與農(nóng)業(yè)科技研究院(IRSTEA)合并組建，隸屬于法國(guó)高等教育、研究與創(chuàng)新部(MESRI)，農(nóng)業(yè)和食品部(MAA)，是農(nóng)業(yè)、食品和環(huán)境領(lǐng)域世界頂尖的研究機(jī)構(gòu)。最近的共同研究表明，一種綠藻提取物可通過動(dòng)物的腸上皮細(xì)胞刺激免疫介質(zhì)的產(chǎn)生。這一結(jié)果表明該制劑可用于畜禽飼料，以提高其抗感染能力，從而減少抗生素的使用。

長(zhǎng)期以來，抗生素一直在畜牧業(yè)生產(chǎn)中作為生長(zhǎng)促進(jìn)劑，用以保護(hù)家畜(禽)免受病原體侵害。然而，歐盟已經(jīng)頒布了一些條令，目的是在不添加抗生素的情況下保證農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，有效的預(yù)防替代方案對(duì)提高動(dòng)物的抗感染能力至關(guān)重要。

1 不斷壯大的產(chǎn)業(yè)

基于海藻的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及其富含的生物活性分子，海藻產(chǎn)業(yè)正吸引著越來越多的人關(guān)注，尤其是藍(lán)藻中的真核生物或原核生物。藻類可以是單細(xì)胞(微藻類)，也可以是多細(xì)胞(大型藻類)。后者可分為三個(gè)進(jìn)化支：即綠藻、紅藻和褐藻。它們的進(jìn)化差異提供了豐富的表型多樣性(大小從幾毫米到70 m不等)和新陳代謝多樣性。

大型藻類含有豐富多樣且特殊的分子。就其組成而言，大部分是由所謂的“骨架”碳水化合物(主要為多糖)、蛋白質(zhì)、極其多樣的礦物質(zhì)、脂質(zhì)、維生素和色素組成。組成細(xì)胞壁的海藻硫酸多糖的性質(zhì)隨藻類的不同而有所差異。褐藻主要含海藻酸鹽，紅藻主要含卡拉膠和瓊脂，綠藻則主要含石莼聚糖。這些物質(zhì)分別占其干重的4%～6%。

海藻硫酸多糖的特殊性在于其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。與線性多糖(如纖維素)不同的是，海藻硫酸多糖可以有分枝。它們由糖醛酸、木糖和巖藻糖等多種糖單元組成，而淀粉等同聚多糖僅由葡萄糖組成。海藻硫酸多糖還可能含有稀有的碳水化合物，如鼠李糖。最后，它們的某些碳水化合物結(jié)構(gòu)可以被硫酸化，這是展現(xiàn)其生物活性所必需的特征。

所有這些參數(shù)都表明海藻硫酸多糖與動(dòng)物多糖，尤其是肝素，在結(jié)構(gòu)上有一定相似性，這解釋了它們對(duì)光合生物獨(dú)特的生物活性。此外，海藻硫酸多糖根據(jù)其碳水化合物的性質(zhì)、多糖中寡糖基序的重復(fù)情況、寡糖鏈的性質(zhì)、分支程度、分子量和硫酸化程度的不同而具有高度可變的功能和結(jié)構(gòu)。因此，在大型藻類中可以發(fā)現(xiàn)許多具有獨(dú)特生物活性的海藻硫酸多糖(簡(jiǎn)稱MSP?)。

越來越多的學(xué)術(shù)文章強(qiáng)調(diào)了這些多糖獨(dú)特的生物學(xué)特性：即抗感染、抗氧化、抗血栓和免疫調(diào)節(jié)作用。它們已在動(dòng)保、植保和人體健康領(lǐng)域獲得應(yīng)用。

2 歐密斯集團(tuán)與INRAE的科研合作

在最近歐密斯集團(tuán)和法國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院(INRA)[注2]注[2]：法國(guó)國(guó)家農(nóng)業(yè)食品與環(huán)境研究院的原屬單位之一，法國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院(簡(jiǎn)稱INRA)，是法國(guó)最大的國(guó)家農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)。盧瓦爾中心的合作研究中，歐密斯集團(tuán)從法國(guó)西部布列塔尼地區(qū)收獲的Ulva armicalicana綠藻中分離鑒定出一種低分子量海藻硫酸多糖，命名為MSP?IMMUNITY。研究人員隨后對(duì)這一特殊提取物進(jìn)行體外試驗(yàn)，利用豬腸道上皮細(xì)胞系(IPEC1)評(píng)估了MSP?IMMUNITY刺激宿主腸道免疫介質(zhì)的能力。由于目前病原體對(duì)抗生素的耐藥性越來越強(qiáng)，作為一種飼料添加劑，MSP?可提供一種新的預(yù)防策略，以提高畜禽健康并減少抗生素的使用。

3 MSP?通過腸細(xì)胞刺激免疫反應(yīng)介質(zhì)表達(dá)

研究人員用極化的豬腸道上皮細(xì)胞系(IPEC1)測(cè)試了MSP?刺激宿主免疫反應(yīng)的能力，從而研究這種海藻硫酸多糖的生物活性。將IPEC1細(xì)胞分別暴露于1 mg/mL、0.1 mg/mL和 0.01 mg/mL的 MSP?中，接觸4 h后，用RT-qPCR分析免疫介質(zhì)信使RNA(mRNA)的相對(duì)表達(dá)量。MSP?處理后的極化IPEC1細(xì)胞，多種細(xì)胞因子mRNA[如白細(xì)胞介素 -1α(IL-lα)、IL-1β、IL-6、IL-8和腫瘤壞死因子α]的表達(dá)受到調(diào)控。這些結(jié)果表明，MSP?可激活腸上皮細(xì)胞，使其產(chǎn)生細(xì)胞介導(dǎo)免疫反應(yīng)的細(xì)胞因子，啟動(dòng)并放大宿主的保護(hù)性免疫反應(yīng)，從而調(diào)節(jié)針對(duì)腸道病原體的黏膜免疫力。

此外，趨化因子CCL20(人巨噬細(xì)胞炎性蛋白-3α)的表達(dá)也受MSP?高度調(diào)控。人巨噬細(xì)胞炎性蛋白3α與其受體CCR6的相互作用參與樹突狀細(xì)胞，B細(xì)胞和T細(xì)胞的募集以及腸道免疫穩(wěn)態(tài)或炎癥條件的調(diào)節(jié)。MSP?調(diào)控也會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β mRNA的積累，表明該提取物可有效參與免疫球蛋白A的體液免疫反應(yīng)和腸道的抗炎過程。

MSP?還能刺激過氧化物酶體增殖物激活受體y(Peroxisome Proliferator-Activated Receptor y，PPARy) mRNA的表達(dá)，PPARy是一種轉(zhuǎn)錄因子，參與抑制炎癥細(xì)胞因子的表達(dá)和免疫系統(tǒng)細(xì)胞向抗炎表型分化。這些體外結(jié)果與之前的研究結(jié)果相當(dāng)，表明從藻類中提取的硫酸多糖具有免疫調(diào)節(jié)作用，能夠刺激免疫反應(yīng)和控制炎癥過程。

4 減少抗生素使用的另一種選擇

INRAE的研究結(jié)果表明，富含硫酸多糖的綠藻提取物能夠在體外刺激參與淋巴細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞激活、募集和遷移的細(xì)胞因子的表達(dá)，從而調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答。因此，該提取物可用于畜禽飼料，以刺激宿主動(dòng)物的免疫應(yīng)答。

這些體外試驗(yàn)結(jié)果為進(jìn)一步研究奠定了基礎(chǔ)，以更好地闡明其作用機(jī)制和優(yōu)化目標(biāo)動(dòng)物的體內(nèi)反應(yīng)。必須確保畜禽口服這些藻類提取物能產(chǎn)生有益效果，而不會(huì)破壞其消化道的正常功能，必須確保畜禽正常的生長(zhǎng)和福利。這種替代方法可以減少畜禽的發(fā)病率，從而減少抗生素的使用。