家禽腸黏膜免疫及其調(diào)控研究進(jìn)展

林 穎，翟俊磊，閔 遙，王長(zhǎng)康，高玉云

（福建農(nóng)林大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，福建福州 350002）

家禽不僅是動(dòng)源性蛋白的主要來源，還是實(shí)驗(yàn)研究的一種理想動(dòng)物模型[1]。由于家禽無淋巴結(jié)、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(jié)構(gòu)，其抗病能力差。腸道是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的主要場(chǎng)所，也是保護(hù)機(jī)體免受病原微生物侵害的第一道屏障[2]，但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，家禽易受到外界不利因素影響，導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)，腸黏膜免疫受到破壞，機(jī)體的消化吸收能力變差，嚴(yán)重危害家禽的健康與生產(chǎn)性能。因此，充分了解家禽腸黏膜免疫系統(tǒng)的組成和功能對(duì)家禽生產(chǎn)十分必要。本文主要對(duì)家禽腸黏膜免疫系統(tǒng)的組成及其調(diào)控進(jìn)行綜述，為更好地促進(jìn)家禽腸黏膜免疫的研究提供參考。

1 家禽腸黏膜免疫系統(tǒng)的組成

家禽腸黏膜免疫系統(tǒng)由腸相關(guān)淋巴組織（Gut-Associated Lymphoid Tissues，GALT）、腸黏膜上皮及腸道漿細(xì)胞分泌型IgA（secretory IgA，sIgA）等構(gòu)成。與系統(tǒng)免疫反應(yīng)相比，腸黏膜免疫系統(tǒng)更為復(fù)雜[3]。腸黏膜免疫系統(tǒng)對(duì)食物和共生菌有免疫耐受性，但對(duì)病原微生物有免疫應(yīng)答作用；同時(shí)，它與機(jī)體內(nèi)其他免疫系統(tǒng)一樣，當(dāng)腸道受到病原微生物入侵時(shí)，能夠啟動(dòng)先天性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)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(xì)胞（Intestinal Epithelial Cell，IEC）的選擇透過性使得機(jī)體一方面能夠吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以促進(jìn)自身的生長(zhǎng)發(fā)育，另一方面能將有害物質(zhì)（如病原菌、毒素等）阻擋在腸黏膜外，是機(jī)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(xì)胞因子及補(bǔ)體等免疫調(diào)節(jié)因子[7]。對(duì)于病原體相關(guān)分子模式（Pathogen-Associated Molecular Patterns，PAMPs）的識(shí)別以及先天性免疫應(yīng)答的啟動(dòng)是通過腸上皮自身存在的模式識(shí)別受體（Pattern Recognition Receptors，PRRs）實(shí)現(xiàn)的，有效地保證機(jī)體免疫耐受與免疫應(yīng)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(shí)別多種PAMPs，如TLR2 能夠識(shí)別脂蛋白，TLR4 能夠識(shí)別脂多糖[8]。另外，TLRs 可誘導(dǎo)上皮細(xì)胞增殖，促進(jìn)sIgA 分泌進(jìn)入管腔以及黏液的產(chǎn)生等，促進(jìn)腸黏膜屏障功能[9]。在所有的NLRs 中，NOD1 和NOD2 對(duì)于病原體的識(shí)別起關(guān)鍵作用，它們能與配體結(jié)合，激活NF-κB 通路和腸道炎癥反應(yīng)[10]。當(dāng)PRRs 識(shí)別到PAMPs 時(shí)，一方面上皮細(xì)胞分泌抗菌肽和細(xì)胞因子（如IL-10 和TGF-β），相關(guān)的淋巴細(xì)胞（如巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)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(huì)促進(jìn)腸道B 細(xì)胞產(chǎn)生sIgA，對(duì)致病菌有中和作用[2]。

1.2 腸相關(guān)淋巴組織 GALT 是機(jī)體內(nèi)最大的淋巴器官和重要的黏膜相關(guān)淋巴組織（Mucosal-Associated Lymphoid Tissue，MALT），它可以較好地彌補(bǔ)家禽無淋巴結(jié)的缺點(diǎn)[11]，對(duì)家禽抵抗疾病至關(guān)重要。GALT在腸道中分布不均勻；同時(shí)，GALT 也會(huì)隨著年齡而變化，在雛雞出雛后4 d GALT 功能發(fā)育成熟[12]。彌散淋巴組織與組織化淋巴組織構(gòu)成GALT。黏膜免疫效應(yīng)位點(diǎn)位于彌散淋巴組織，它是由腸黏膜固有層淋巴細(xì)胞（Lamina Propria Lymphocyte，LPL）和腸上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞（In-Traepithelial Lymphocyte，IEL）組成。其中，LPL 主要含有T 淋巴細(xì)胞和分泌sIgA 的B 淋巴細(xì)胞[13]，IEL 主要是T 淋巴細(xì)胞，能分泌相關(guān)的細(xì)胞因子（如IL-2和IFN-γ等）[14]，具有細(xì)胞殺傷作用。LPL 和IEL的數(shù)量與雞日齡呈正相關(guān)關(guān)系，即隨著日齡增長(zhǎng)，雞腸黏膜免疫系統(tǒng)的功能逐漸完善與成熟[15]。腸黏膜免疫誘導(dǎo)位點(diǎn)位于組織化淋巴組織，其中起關(guān)鍵誘導(dǎo)作用的是派氏集合淋巴結(jié)（Peyer’s Patch，PP）[16]。派氏集合淋巴結(jié)發(fā)育情況與雞生長(zhǎng)階段、腸道微生物有關(guān)。派氏集合淋巴結(jié)生長(zhǎng)迅速，新生雛雞的派氏集合淋巴結(jié)在宏觀下觀察不到，但在顯微鏡下可觀察到部分淋巴細(xì)胞集合，在第10 天，宏觀下即可觀察到派氏集合淋巴結(jié)，3 個(gè)月內(nèi)體積明顯增大，然后逐漸萎縮，最后只剩下一個(gè)粉紅色圓斑在回腸中段[17-18]。已有研究表明，無菌動(dòng)物的腸系膜和派氏集合淋巴結(jié)發(fā)育不全，小腸內(nèi)漿細(xì)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(jié)的發(fā)育需要抗原刺激。在派氏集合淋巴結(jié)的圓頂區(qū)上存在較多的微皺褶細(xì)胞（Microfold Cell，M 細(xì)胞），M 細(xì)胞可選擇性地將抗原從管腔轉(zhuǎn)運(yùn)至上皮下穹窿或其基底外側(cè)膜的內(nèi)凹，專職抗原遞呈細(xì)胞（如樹突狀細(xì)胞和巨噬細(xì)胞）在此大量聚集，與M 細(xì)胞相互作用，參與派氏集合淋巴結(jié)的天然抗菌素防御[20]，能激活T 細(xì)胞，從而在CD40 配體、細(xì)胞因子（如IL-1、IL-10）以及TGF-β的參與下進(jìn)一步激活B 細(xì)胞，然后隨著血液循環(huán)到達(dá)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(xì)胞中都存在有IgA，其典型特征與哺乳動(dòng)物相似，而且IgA 可通過內(nèi)皮轉(zhuǎn)運(yùn)釋放sIgA進(jìn)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(hù)和穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)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(xì)胞生成，生成部位主要在派氏集合淋巴結(jié)，另一種是不依賴T 細(xì)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(xì)胞生成的sIgA，依賴T 細(xì)胞生成的sIgA 親和力較高。在雛雞出雛后的14 d sIgA 功能發(fā)育成熟[12]，其合成與分泌和許多因素相關(guān)，如IL-2、IL-5 和IL-6細(xì)胞因子主要對(duì)sIgA 的分化與成熟有積極作用，而生長(zhǎng)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(jìn)腸道的蠕動(dòng)和黏膜纖毛的運(yùn)動(dòng)對(duì)病原體進(jìn)行清除；另一方面，它能防止病原微生物黏附在上皮細(xì)胞表面，并且能中和黏膜上皮上的有害物質(zhì)，對(duì)腸黏膜免疫具有積極意義[27-28]。

2 家禽腸黏膜免疫的調(diào)控

家禽腸黏膜免疫能有效保護(hù)機(jī)體免受病原微生物侵襲，腸黏膜免疫出現(xiàn)問題會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)性能低下，影響經(jīng)濟(jì)效益。在日常生產(chǎn)中，常通過營(yíng)養(yǎng)調(diào)控促進(jìn)家禽腸黏膜免疫的發(fā)育與成熟，往往忽視了飼養(yǎng)管理與疾病預(yù)防在家禽腸黏膜免疫中發(fā)揮的重要作用。

2.1 營(yíng)養(yǎng)調(diào)控 諸多研究報(bào)道了早期營(yíng)養(yǎng)、益生菌、精氨酸、蘇氨酸以及谷氨酰胺等氨基酸對(duì)家禽腸黏膜免疫功能的重要作用。Berrocoso 等[29]研究發(fā)現(xiàn)，胚蛋注射4.5 mg 棉鈴蟲糖能顯著影響T 細(xì)胞和B 細(xì)胞活性相關(guān)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(tǒng)的發(fā)育[30]。此外，Deng 等[31]研究表明，益生菌能有效緩解熱應(yīng)激對(duì)蛋雞腸黏膜免疫帶來的不利影響，增加IEL 數(shù)量，促進(jìn)sIgA 的分泌，減少過多促炎因子分泌和肥大細(xì)胞的產(chǎn)生，保持腸黏膜免疫反應(yīng)平衡。家禽體內(nèi)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(yàn)發(fā)現(xiàn)，在肉雞日糧中添加精氨酸可抑制TLR4 表達(dá)，激活雷帕霉素靶蛋白（mTOR）復(fù)合物通路，增加sIgA 的分泌，緩解球蟲病對(duì)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(hù)腸上皮免受酸與消化酶的作用，同時(shí)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(diào)炎癥基因INF-γ和IL-1β的表達(dá)[33]。谷氨酰胺能為IEC 和淋巴細(xì)胞的增殖提供能量，減少腸萎縮，支持損傷后的腸黏膜修復(fù)[34-35]，對(duì)維持腸黏膜免疫系統(tǒng)正常功能具有重要意義。另外，家禽腸道微生物的主要發(fā)酵產(chǎn)物——短鏈脂肪酸對(duì)腸黏膜免疫的有效影響已得到證實(shí)，其中丁酸效果較好。丁酸可以優(yōu)先轉(zhuǎn)運(yùn)，是改善正常IEC 生長(zhǎng)的首選能量來源[36]，同時(shí)對(duì)緩解由熱應(yīng)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(jìn)黏蛋白（Mucins，MUC）分泌，調(diào)節(jié)細(xì)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(huì)導(dǎo)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(yíng)養(yǎng)在一定程度上對(duì)家禽腸黏膜免疫具有促進(jìn)作用，但其對(duì)家禽腸黏膜免疫的作用效果、添加量及作用機(jī)制等應(yīng)繼續(xù)深入探討。

2.2 飼養(yǎng)管理 飼養(yǎng)管理對(duì)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(yīng)激影響。當(dāng)家禽在熱應(yīng)激條件下，出于本能保護(hù)，家禽會(huì)進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，將體內(nèi)的血液重新分配，使得腸道供血不足，易導(dǎo)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(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，處于熱應(yīng)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(yǎng)過程中，做好熱應(yīng)激和飼料防霉等飼養(yǎng)管理的調(diào)控工作有利于發(fā)揮家禽腸黏膜的免疫功能。

2.3 疾病預(yù)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(shí)行，加重了這2 種疾病的發(fā)生。球蟲病是由寄生蟲引起，通常發(fā)生在壞死性腸炎前或與其同時(shí)發(fā)病。當(dāng)寄生蟲的卵囊孢子被攝取后，能夠釋放出入侵腸上皮細(xì)胞的孢囊[34]，破壞腸黏膜免疫正常的功能。因此，球蟲病被認(rèn)為是誘發(fā)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(bào)道，壞死性腸炎不但直接損傷腸道形態(tài)，還使得理想菌群（如調(diào)節(jié)宿主免疫系統(tǒng)的分葉絲狀菌）數(shù)量減少。Tan 等[32]試驗(yàn)結(jié)果表明，受球蟲感染的肉雞sIgA 分泌和誘導(dǎo)型一氧化氮合成酶（iNOS）、IL-1β、IL-8、MyD88等炎癥基因的mRNA 表達(dá)量明顯增加，空腸中MUC2、IgA、IL-1RI的mRNA 表達(dá)量明顯減少，絨隱比降低，隱窩擴(kuò)張，杯狀細(xì)胞耗竭，嚴(yán)重影響腸黏膜免疫。因此，在家禽養(yǎng)殖過程中，要注意疾病預(yù)防，做好生物安全，減少疾病對(duì)家禽腸黏膜免疫造成的不利影響。

3 小 結(jié)

腸道是家禽營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化、微生物定植以及免疫細(xì)胞定位的共同場(chǎng)所。目前對(duì)于家禽腸黏膜免疫的研究已取得一定進(jìn)展，但相對(duì)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(diào)控主要采用營(yíng)養(yǎng)調(diào)控，其他的調(diào)控措施（如加強(qiáng)飼養(yǎng)管理和疾病預(yù)防）的研究不多；此外，采用各種飼料添加劑調(diào)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(shí)際生產(chǎn)中的運(yùn)用會(huì)因家禽飼養(yǎng)管理與健康狀況等達(dá)不到預(yù)期效果。因此，繼續(xù)深入研究家禽腸黏膜免疫及其調(diào)控將有利于保障家禽健康和提高生產(chǎn)性能。