口服免疫球蛋白对动物健康影响的研究进展

张鹏飞，林花荣，陈功义

（1.博爱县农业中学，河南博爱 454450；2.河南农业职业学院，河南郑州 451450）

喷雾干燥血浆是一种从动物血液中提取的，通过排除细胞后浓缩和喷雾干燥的动物屠宰副产品。目前，市面上有3 种类型的喷雾干燥血浆产品较为普遍，即牛血浆、猪血浆和未知或混合动物来源的血浆。自20 世纪80 年代以来许多研究表明，在动物断奶后的饲料中加入喷雾干燥血浆有一定益处，主要表现在饲料采食量、生长速度和肠道生长方面（Gao 等，2011）。喷雾干燥血浆对动物的有益作用似乎在高病原体感染条件下比低病原体暴露条件下更为显著，说明喷雾干燥血浆的积极作用是通过改善肠道健康和肠道屏障功能介导的。喷雾干燥血浆的有益作用主要是由其免疫球蛋白部分促进。免疫球蛋白是一种糖蛋白，存在于脊椎动物血液和其他体液中，其主要作用是监视、摧毁和杀死病原体。此外，免疫球蛋白是自然界特有的多靶点抗致病效应分子，如人免疫球蛋早已被用于预防早产儿坏死性小肠结肠炎，同时也可用于治疗空肠弯曲杆菌、梭菌、幽门螺杆菌、轮状病毒和隐孢子虫感染（Balan，2011）。此外，Han 等（2009）报道，绵羊和猪血清免疫球蛋白对革兰氏阳性和革兰氏阴性微生物病原体及其脂多糖和肠毒素具有抑制和结合活性。口服免疫球蛋白在不同的动物模型中具有不同的生物学效应，包括其对生长、免疫、肠道生长和肠道屏障功能的影响，因此，本文综述了近年来口服免疫球蛋白在致病性和非致病性动物模型中的作用，并提出可能的作用机制。

1 免疫球蛋白的来源和类型

目前报道的免疫球蛋白来源较多，其中人源、牛源和猪源的血清免疫球蛋白应用较多，而Balan（2011）发现，用绵羊血清制备的免疫球蛋白具有明显的生理和生物效应。同时其研究也报道了相关的制备方法，简单地说，将硫酸铵添加到羊血清中得到含有免疫球蛋白组分的蛋白沉淀，离心后溶解在蒸馏水中，然后通过12-kDa 膜超滤，滤液冷冻干燥获得羊血清免疫球蛋白。同样的方法也可用于制备牛和猪血清免疫球蛋白。

2 免疫球蛋白的生物学效应

2.1 生长性能 Balan 等（2009）在非致病性啮齿动物模型中比较了含有等热量的含绵羊免疫球蛋白日粮和含酪蛋白对照组日粮饮食以及阴性对照组（灭活的免疫绵羊球蛋白），结果发现生长中的大鼠采食含免疫球蛋白的饲料21 d，饲料效率、小肠和大肠重量较对照组和阴性对照组显著提高。Pierce 等（2005）评估了喷雾血浆粉和免疫球蛋白对动物生长性能的影响，结果发现，两组对日增重和日采食量的改善作用相似。此外，与对照组相比，断奶仔猪饲喂喷雾血浆粉及免疫球蛋白组分可显著提高日增重、采食量和饲料效率，同时十二指肠、空肠、回肠的绒毛长度、隐窝深度、绒毛隐窝比、绒毛表面积均显著增加。Balan 等（2011）研究了口服免疫球蛋白对肠道沙门氏菌感染的生长大鼠的影响，结果发现，病原菌感染前各处理组对平均日采食量和平均日增重的影响无显著差异，但口服免疫球蛋白组饲料报酬显著提高。感染病原菌后免疫球蛋白组平均日采食量和饲料报酬显著提高。众所周知，随着病原菌感染负担的增加，饲喂动物血浆蛋白的积极作用更加明显。

Gatnau 等（1995）发现，喷雾干燥猪血浆或其相应的活性部分增加断奶仔猪绒毛表面积。Balan 等（2009）也进行了一项研究，以确定喷雾干燥过程是否影响绵羊免疫球蛋白的活性。在其研究中发现，饲喂免疫球蛋白、100 和110 mg/kg喷雾干燥免疫球蛋白的大鼠生长性能无显著差异。比较对肠道形态的影响时发现，未干燥的免疫球蛋白组肠道形态优于干燥组，说明喷雾干燥在一定程度上影响了免疫球蛋白对肠道形态的改善作用。

2.2 免疫调节 研究人员通常通过研究外周血白细胞的吞噬活性、淋巴细胞的增殖、细胞因子生成及肠道和血浆中免疫球蛋白A 和G 的浓度来研究免疫功能或免疫调节作用。Balan 等（2010）用免疫免疫球蛋白饲喂大鼠21 d 来评估上述免疫指标，结果发现，免疫球蛋白显著提高了大鼠吞噬细胞的活性和淋巴细胞增殖反应水平。此外，由于免疫球蛋白日粮中含有大量分泌型IgA，免疫球蛋白在保护空肠和回肠肠道免受病原体入侵和抑制炎症过程中可能起到至关重要的作用。Ulfman 等（2018）认为口服牛初乳可通过上调全身免疫反应或调节免疫细胞功能来刺激宿主的非特异性免疫。口服绵羊免疫球蛋白的大鼠肠道内容物IgA 和IgG 浓度提高，表明动物能更好地应对胃肠道中病原体定植的负面影响。

Perez-Bosque 等（2015）用缺乏mdr1a 基因的小鼠模型证明牛免疫球蛋白的免疫调节作用，口服牛免疫球蛋白显著降低黏膜炎症标记物的表达，如肿瘤坏死因子、干扰素γ 和诱导型一氧化氮合酶，说明免疫球蛋白降低了炎症性肠病遗传模型中黏膜炎症标志物的表达，同时降低了活化的Th 淋巴细胞数量。目前已有大量研究表明，牛免疫球蛋白在预防人类自然感染和动物感染模型中的有效性，在体外组织培养实验中，牛免疫球蛋白也可以阻止轮状病毒的复制，这种保护作用不仅在体内动物模型中对轮状病毒有保护作用，对其他病原体也有保护作用，如肠道致病菌大肠杆菌和幽门螺杆菌（Ulfman 等，2018）。Balan和Moughan（2013）在感染肠球菌的大鼠模型中检测口服免疫球蛋白的作用发现，在有丝分裂原ConA 存在下，大鼠的吞噬细胞活性和淋巴细胞增殖显著提高。

2.3 免疫球蛋白对肠道菌群的影响 Balan 等（2013）在大鼠模型上采用PCR - 变性梯度凝胶电泳和qPCR 技术检测口服免疫球蛋白21 d 后是否能调节生长期大鼠的肠道微生物群，结果发现，在回肠消化过程中口服免疫球蛋白的大鼠PCR梯度凝胶带数和多样性指数均显著提高。物种多样性影响微生物群落的许多过程，包括增殖、稳定性和对入侵微生物的易感性，且随着物种均匀性和丰富性的增加，多样性也会增加，这将保护微生物系统（Hooper 等，2005）。肠道菌群中物种多样性程度的提高与微生物病原体在肠道中定植能力的降低有关，因为胃肠道中的细菌争夺营养和定植位点。Balan 等（2013）经qPCR 检测发现，口服免疫球蛋白组回肠和结肠消化液中杆菌的数量显著提高。上述结果可以表明，日粮中添加血清免疫球蛋白可能通过特定的乳酸菌菌株的富集和肠道细菌的耗竭而改变肠道环境，从而提高肠道整体健康指标。虽然胃肠道微生物菌群对宿主基本有益，但大量的肠道微生物细胞也对宿主构成永久性威胁。因此，肠道上皮被一层厚厚的黏液或粘蛋白覆盖，黏液层的结构受肠道微生物群的影响，肠道细菌通过肠道黏液层与宿主上皮细胞分离，以防止肠道微生物群进入下层组织。

2.4 免疫球蛋白对肠道粘蛋白的影响 黏液素是上皮细胞分泌合成的高分子糖蛋白，是保护肠道上皮细胞免受化学和机械攻击的黏液层主要成分。黏液在胃肠道表面完整性中起至关重要的作用，黏液蛋白分泌和表达的缺失可能导致炎症性肠道疾病和癌症等多种病理现象（Moughan 等，2013）。黏液蛋白、杯状细胞连同抗菌肽、溶菌酶和有益菌群共同促进先天免疫，并提供对抗微生物病原体的前线防御，此外，由于黏液素在保护上皮下层起重要作用，因此，黏液素分泌的任何定量修饰都可能改变这一防御屏障，从而具有重要的生理意义（Balan，2011）。众所周知，胃肠道疾病和应激在数量和质量上都改变了黏液层，如与幽门螺杆菌相关的克罗恩病、结肠炎和胃癌的发生改变了黏液素分泌，导致黏液层降解的杯状细胞数 量 降 低（Babu 等，2006）。Balan 等（2011）研究发现，口服绵羊免疫球蛋白显著提高了肠道粘蛋白含量，相反，饲喂冷冻干燥绵羊免疫球蛋白似乎完全抵消了肠球菌对粘蛋白分泌和杯状细胞数量的影响。综上所述，口服血清免疫球蛋白对生长受到挑战和未受到挑战的大鼠肠道黏液素有正向调节作用。

3 免疫球蛋白的应用

牙周病是小动物的头号健康问题，到2 周龄时，70%的猫和80%的狗都有某种形式的牙周病。牙周病可分为牙龈炎和牙周炎两个阶段，其中牙龈炎是疾病过程中最初的可逆阶段，炎症仅限于牙龈，这种炎症是由菌斑细菌形成的，而牙周炎是疾病过程的晚期，是由微生物引起的牙齿深层支撑结构的炎症性疾病（Isogai 等，2008）。Balan 等（2014）发现，给猫口服羊血清免疫球蛋白可以显著降低牙菌斑的发生，同时唾液和血清中IgG 浓度显著高于对照组，免疫球蛋白通过阻止牙菌斑形成、增加唾液和血清IgA 和IgG 含量，说明口服免疫球蛋白对猫的牙齿健康、口腔和外周免疫都有积极影响。此外，免疫球蛋白的其他应用包括提高动物免疫力，通过促进有益菌，预防有害菌来支持肠道健康和功能，改善肠道屏障功能，提高营养吸收等。

4 免疫球蛋白的消化

体外消化研究表明，胃蛋白酶可以消化靠近二硫键的免疫球蛋白重链分子，产生具有抗原结合位点的F（ab’）2 片段，它与抗原结合，因此是有效的，但它并不促进抗体的效应功能（Lefranc-Millot 等，1996）。口服免疫球蛋白可能部分抵抗消化道的消化，因为完整的免疫球蛋白在体内消化或体外模拟消化后的平均回收率约为24%，没有研究报道免疫球蛋白在消化过程中完全丧失（Balan，2011）。Balan 等（2014）测 定 了 生 长 大鼠消化道各部位绵羊免疫球蛋白的回收率，采用ELISA 和免疫印迹法对口服免疫球蛋白的大鼠胃实质、十二指肠、空肠、回肠、结肠等消化道各部位进行免疫球蛋白完整性检测，在胃、十二指肠、空肠、回肠和结肠中检测到完整的绵羊免疫球蛋白G，其分子量约150 kDa。此外，由于免疫球蛋白是热不稳定的，暴露在95℃的环境下15 s 牛免疫球蛋白G 活性降低100%。上述研究结果表明，完整的免疫球蛋白可以在消化后的肠道中检测到，并且可能在整个口服免疫球蛋白的动物肠道中都是活跃的。

5 免疫球蛋白的潜在作用机制

羊血清免疫球蛋白主要含有IgG，可以针对多种病原体和外来抗原，其Fab 区识别抗原靶点，为抗体提供多样性，而Fc 区与各种免疫细胞上的Fc 受体相互作用，增强巨噬细胞、单核细胞和多形核中性粒细胞的吞噬活性。因此，口服血清免疫球蛋白可以有效改善生长性能、加强哺乳动物的免疫功能、调节粘蛋白和支持肠道有益菌群的增殖。此外，羊血清免疫球蛋白对肉品质和生长性能的影响可能是由于其复合蛋白混合物的氨基酸含量，同时血清免疫球蛋白中含有的氨基酸已被证实对感染性病原体肠道损伤后的恢复有重要作用（Balan，2011）。谷氨酰胺作为一种能促进肠细胞和免疫细胞快速增殖的优先能量来源，也是一种无毒的氨转运体，与维持肠道屏障功能和细胞分化有关。因此，通过产生针对微生物病原体的抗体来反击所有微生物病原体，可以使动物免疫系统更强以及更好地进行调整。免疫球蛋白改善肠道功能的一种机制可能是通过增加乳酸菌等有益菌数量来增强免疫力和肠道粘蛋白含量（Maijo 等，2012）。乳酸菌在胃肠道中定植后降低了肠球菌病的发病率；其次，通过产生细菌素等抗菌物质以及竞争性抑制从胃肠道上皮细胞接触的有害病原菌；通过绑定到Fc 受体可以增加免疫细胞的吞噬作用，杀死细菌和抗原表达，加强肠道屏障功能（Ulfman 等，2018）。此外，免疫球蛋白可能具有益生菌功能，因为益生菌的一个基本特征是它能抵抗消化酶的消化，在大肠它可以被肠道内的微生物群利用，但这需进一步来证实。

6 结论

上述研究结果表明，动物口服免疫球蛋白有助于提高生长性能，增强肠道和外围免疫力，调节肠道微生物群，增加粘蛋白基因表达和蛋白质浓度，对动物健康和生长具有积极影响。