急性期蛋白及其在兽医公共卫生领域中的应用*

喻翠翠,栗绍文,孟宪荣,牟林琳

(华中农业大学动物医学院,湖北武汉430070)

在感染、炎症、组织损伤等应激原作用下,机体会出现一系列反应,如发热、白细胞增多、促肾上腺皮质激素和糖皮质激素分泌增多、补体系统和凝集系统激活、血清微量元素及一些蛋白浓度的改变等,称为急性期反应(acute phase reaction,APR),参与急性期反应的物质称为急性期反应物(acute phase reactant)。急性期反应物大多数是蛋白质,称为急性期蛋白(acute phase proteins,APPs)。检测血清中APP的浓度对传染性疾病和炎症性疾病的诊断、治疗与判断预后都具有一定的意义,同时为评价抗生素的治疗效果和疫苗的免疫效果提供了一种工具。近年来,APP在兽医公共卫生学方面的应用意义也引起了许多学者的重视。

动物体内的APP有30多种,分为两类:正性APP和负性APP。炎症、损伤等作用下增加的蛋白叫正性APP,主要有C-反应蛋白(CRP)、结合珠蛋白(Hp)、血清淀粉样A蛋白(SAA)、α 2-巨球蛋白(α 2-M)、α 1-酸性糖蛋白(α 1-AGP)、纤维蛋白原(Fb)、纤维连接蛋白(FN)、血浆铜蓝蛋白(ceruloplasmin)、α 1-抗胰蛋白酶(α 1-AT)等;减少的称为负性APP,包括白蛋白(ALB)、转铁蛋白(transferrin)、前白蛋白(prealbumin)等。APP在不同动物体内含量存在差异,如CRP、Hp是猪体内的主要急性期蛋白(刘健华等,2001)。

APPs大多数由肝细胞合成,少数来源于巨噬细胞、内皮细胞、成纤维细胞和多形核白细胞等。细胞因子(IL-1、IL-6、TNF-α)和糖皮质激素可介导肝APPs的合成。当机体受到炎症损伤或感染后,单核巨噬细胞分泌产生IL-1,IL-6和TNF-α,可进人血液循环,激活血液中单核细胞,作用于靶细胞(如肝细胞等),介导肝APPs的合成,从而引起急性期反应。也就是说,细胞因子要引起肝急性期基因表达的变化,必须激活一个级联、把细胞外的信息传递到肝细胞核,细胞因子受体参与此反应[1]。

1 APPs的生物学功能

1.1 抑制蛋白酶并限制炎症

创伤、感染等引起应激时,体内蛋白水解酶增多,一定程度时可引起组织损害。APP中有α 1-抗胰蛋白酶、α 1-抗糜蛋白酶、C1酯酶抑制因子、α 2-抗纤溶酶等蛋白酶抑制物,可抵抗体内蛋白水解酶作用。目前8个已知血浆蛋白酶抑制剂中,有4个属于APP。

1.2 免疫调节

许多APP,特别是蛋白酶抑制剂,可能是免疫调节剂。例如,α2M低于生理水平时,可抑制天然杀伤细胞的细胞毒性作用和抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用,也可抑制B和T细胞有丝分裂原反应。α 1-PI可抑制淋巴细胞表面蛋白酶。α 2-M还可作为细胞因子活性的调节剂。

1.3 转运蛋白

如铜蓝蛋白、Hp、血液结合素等。

1.4 凝血和纤溶

纤维蛋白原在凝血酶作用下形成纤维蛋白,在炎症区组织间隙构成网状物或凝块,有利于阻止病原体及其毒性产物的扩散;继而纤溶系统的激活又可溶解这些凝块而使组织间隙恢复原状。

1.5 清除异物和坏死组织

某些APP具有迅速的非特异性的清除异物和坏死组织的作用。例如CRP容易与细菌细胞壁结合,又可激活补体,促进大、小吞噬细胞的功能,使得与CRP结合的细菌迅速被清除。

1.6 清除自由基

如铜蓝蛋白能活化超氧化物歧化酶,有清除氧自由基的作用,而Hp和血液结合素为抗氧化剂,可以抑制氧自由基对机体的损害。

1.7 其他

如SAA可能促使损伤细胞修复;FN能促进单核细胞、巨噬细胞和纤维母细胞趋化性,并激活补体旁路,从而促进单核细胞的吞噬功能,而且它还能促进内皮细胞粘附、扩张、增生,结合珠蛋白刺激血管形成,有利于伤口愈合等等。

2 APP在兽医公共卫生领域的应用

近年来,各种传染病及炎性疾病对动物生产造成的巨大损失,同时对人类的健康也造成了严重的威胁。随着对APP研究的逐渐深入,兽医工作者发现APP可为诊断动物的感染或炎性损伤的一种早期可靠的指标,同时为评价屠宰动物健康和肉类食品安全提供了一种参考工具。

2.1 诊断动物感染和炎症损伤的有效指标

Grau-Roma L等[2]报道,多系统衰竭综合征(PMWS)病猪在出现临床症状之前,血清主要急性期蛋白浓度发生显著变化;Go′mez-Laguna等[3]报道猪感染PRRSV后,血清中Hp、CRP、SAA和Pig-MAP等急性期蛋白浓度发生显著变化;Skinner等报道Hp作为绵羊细菌感染的有效指标,比其他血液学指标更加敏感和特异,监测Hp水平是预测畜群传染病发生率的有效手段。Hultén等研究发现牛血清Hp水平可作为评价沙门菌感染严重程度的有效指标。Knura-deszczka S等[4]发现猪链球菌2型感染SPF猪,24h后血清Hp含量明显升高,一直持续到第10天。

CRP可以作为诊断猪炎症损伤的一项指标[5]。SAA被证实是探查牛炎症性疾病的一项指标[6]。Hp还可用来探测反刍动物乳房炎、深部脓肿、急性传染性生殖、呼吸系统和腹部炎症。

2.2 评价屠宰动物的健康状况和肉类食品的安全状况

检测屠宰动物血清APPs浓度能协助检验员鉴定动物的感染及炎症状况,从而提高肉品质的安全性。血清APPs水平能够衡量亚临床感染的免疫应激、畜群的健康状况以及作为屠宰时有无疾病的潜在标志。亚临床感染是促炎性细胞因子水平的提高一般很难检测,因此在亚临床感染阶段检测血液或肉汁中的APP更加直观、更加简便[7]。APP作为临床或亚临床疾病的标志还可以用来监测动物的最佳生长状态,例如在动物成长的过程中,随着人们对肉食品质量要求的提高,在畜禽养殖中应尽量少用抗生素,APP将成为鉴别畜禽群体或个体亚临床感染情况的必须指标,APP的量化在畜禽健康状况的监测上起着重要的作用。

Pineirotffu M等[8]研究表明,肉汁和血清中APP含量呈线性相关,肉汁中APP含量的测定既可作为养殖过程中猪健康状况的一种评价指标,也可用于动物源性食品质量和安全的评价。

2.3 在兽医其他领域的应用

Salamano G等对经过长途运输的猪只进行检测,发现运输中和在新环境的适应过程中血清Hp的含量都比运输前的高。因此可以把血清Hp的含量作为判定猪在运输和圈养过程中应激状况的一个指标。运输应激后牛血清Hp浓度升高,且与淋巴细胞转化功能抑制成正比,表明Hp可以用来监测牛在运输时或运输后细胞免疫功能,Hp也被认为是牛运输应激以后血清的一种免疫抑制物。阉割马2 d～3 d后α 1-AGP浓度升高显著,运输、阉割和断角使牛的APP升高,因此可以通过APP的变化反映应激。

奶牛在分娩后48 h血浆SAA明显升高,Hp、α 1-AP、α 1-AGP、Fb、CRP、α 2-M等APP也发生变化,APP的变化反映了母体在分娩时组织损伤的程度。APP能迅速反映炎性状况和组织损伤,可通过测定怀孕绵羊血浆APP的水平诊断难产,其中Hp也是绵羊难产的一个有效预后指标。

[1] Henrik H P,Jens Peter N,Helweg H,et al.Application of acute phase protein measurements in veterinary clinical chemistry[J].Vet Res,2004,35:163-187.

[2] Grau-Roma L,Heegaard P M H,Hjulsager C K,et al.Pigmajor acute phase protein and haptoglobin serum concentrations correlate with PCV2 viremia and the clinical course of postweaning multisystemic wasting syndrome[J].Vet Microbiol,2009,138:53-61.

[3] Go'mez-Laguna J,Salguero F J,Pallare's F J,et al.Acute phase response in porcine reproductive and respiratory syndrome virus infection[J].Comp Immunol Microbiol Infect Dis,2009,11(3):1-8.

[4] Knura-deszczka S,Lipperheide C,Petersen B,et al.Plasma Haptoglobin Concentration in Swine After Challenge with Streptococcus suis[J].J Vet Med,2002,49:240-244.

[5] Parra M D,Fuentes P,Tecles F,et al.Porcine Acute Phase Protein Concentrations in Different Diseases in Field Conditions[J].J Vet Med,2006,B(53):488-493.

[6] Gruys E,Obwolo M J,Toussaint M J M.Diagnostic significance of the major acutephase proteins in veterinary clinical chemistry:a review[J].Vet Bulletin,1994,64:1009-1018.

[7] Gruys E,Toussaint M J M,Upragarin N,et al.Acute phase reactants,challenge in the near future of animal production and veterinary medicine[J].Zhejiang Univ SCI,2005,6B(10):941-947.

[8] Pineiro M,Gymnich S,Knura S,et al.Meat juice:An alternative matrix for assessing animal health by measuring acute phase proteins.Correlations of pig-MAP and haptoglobin concentrations in pig meat juice and plasma[J].Res Vet Sci,2009,87:273-276.

[9] Salamano G,Mellia E,Candiani D,et al.Changes in haptoglobin,C-reactive protein and pig-M AP during a housing period following long distance transport in swine[J].Vet J,2008,177:110-115.

[10] Stephanie H,Susanne K D,Gertraud R,et al.Development of an enzyme immuno assay for the determination of porcine haptoglobin in various body fluids:testing the significance of meat juice measurementsfor quality monitoring programs[J].Vet Immunol Immunopathol,2003,96:73-82.