分泌性免疫球蛋白A与肠道黏膜免疫的关系及其分泌的营养调控

王定越 徐盛玉 宋 洁 杨双源 吴 德

(四川农业大学动物营养研究所，动物抗病营养四川省重点实验室，雅安 625014)

分泌性免疫球蛋白A(SIgA)是20世纪60年代初在人的外分泌液中发现的一种免疫球蛋白A(IgA)抗体，主要存在于唾液、乳汁、胃肠液和呼吸道分泌液等外分泌液中，为黏膜免疫的主要抗体。SIgA抗体作为黏膜表面免疫排异和抗原的有效因子，在上皮屏障中通过选择性的黏附小肠淋巴Peyer氏结(PP)的M细胞起着免疫平衡的作用。因此，研究SIgA的功能及营养对其调控作用有着重要的现实意义。本文就SIgA、肠道黏膜免疫、SI－gA在肠道黏膜免疫中的功能及营养因子对SIgA分泌的调控作用作一综述。

1 SIgA

肠道SIgA起始于肠黏膜固有层IgA浆细胞。IgA浆细胞在黏膜淋巴滤泡中发育，多沿上皮层分布，弥散于黏膜下层。IgA浆细胞产生11S IgA，同时胞浆内合成J链(含胱氨酸较多的酸性蛋白质)，将浆细胞产生的IgA聚合形成多聚体IgA。基因敲除J链小鼠试验发现IgA不能被多聚免疫球蛋白受体(plgR)上皮细胞有效转运，说明J链参与了IgA的转运［1－2］。多聚体IgA通过plgR的转运作用释放到外分泌液中，释放出的IgA再与上皮细胞分泌的分泌片段(SC)结合后形成SIgA，最后与上皮细胞紧密连接在一起，分布在黏膜或浆膜表面发挥免疫作用［3］。

SIgA中的 IgA主要有2种类型，IgA1和IgA2，二者差异在于IgA2的铰链区较IgA1缺乏13个脯氨酸富集的氨基酸残基［3］。IgA2含有3个亚型，分别为 IgA2m(1)、IgA2m(2)、IgA2m(3)，其中 IgA2m(3)是 IgA2m(1)和 IgA2m(2)的Cα区域基因移位或组合的杂交分子。IgA由3个主要区域(Cα1、Cα2和 Cα3)和各自的铰链区组成。Cα3区域额外含有1个18个氨基酸的片段，被称为尾巴片段，该片段可确保二聚体IgA和J 链的连接［3］。

2 肠道黏膜免疫

肠道黏膜是动物机体和内、外环境进行交流的一个大面积场所，也是病原体入侵动物的主要门户，为了抵抗病原体的入侵，黏膜组织内的淋巴组织和免疫活性细胞共同形成的一个完整的免疫应答网络，被称为黏膜免疫系统［4］。根据功能和分布，黏膜免疫系统分为黏膜相关淋巴组织和弥散的免疫细胞。黏膜相关淋巴组织包括:肠道PP、孤立淋巴滤泡和肠系膜淋巴结;弥散的免疫细胞包括:肠道上皮细胞、肠道上皮内淋巴细胞、黏膜固有层浆细胞、黏膜固有层淋巴细胞。

肠道黏膜免疫系统中大部分淋巴组织和免疫细胞与SIgA存在一定的联系，如固有层内的淋巴细胞既有T细胞又有B细胞［5］，B淋巴细胞主要由小淋巴细胞和浆细胞组成，其中75% ～85%的浆细胞能够产生SIgA。

3 SIgA在肠道黏膜免疫中的功能

3.1 维持黏膜内环境稳态

SIgA的分泌有助于宿主－寄生虫共生、自我平衡及控制细菌在肠道内定植的程度，要确保共生菌的平衡，IgA分泌细胞需持久的慢性刺激［6］。基因敲除小鼠由于缺乏激活诱导重组IgA产生的脱氨酶，表现出肠道菌群的异常增殖［7］。可见SIgA对维持肠道菌群平衡有重要作用。

体内、外研究发现PP中树状突细胞(DC)可吞噬SIgA［8］，SIgA通过PP进入黏膜在保护肠道屏障完整性上有着非常重要的免疫调节作用，SIgA与极化的Th2和Th3细胞一起足以调控肠道黏膜的内环境稳态。因此，SIgA也被认为是维持肠道屏障的重要调节因子［8］。缺乏plgR鼠的试验同样发现SIgA参与维持肠道黏膜的稳定性［9］。

由此说明，SIgA对维持肠道菌群平衡及肠道黏膜稳定性有重要作用。

3.2 干扰病菌与上皮细胞受体结合

当肠黏膜受到不同程度侵袭(病原菌、病原颗粒、细菌毒素等)时，黏膜便产生大量的SIgA，以抵抗各种病原体的入侵。SIgA发挥干扰作用的第1步是通过与病原体和毒素作用的上皮细胞受体结合，从而抗感染。SIgA通过抗体的可变区(Fv)－依赖以及Fv－非依赖机制封闭上皮细胞与病原体和毒素结合的受体。

3.2.1 Fv－依赖干扰

以霍乱毒素(CT)与SIgA的相互作用为例子。生产抗CT的二聚体IgA单克隆抗体，在体外培养的单层T84细胞中抗体均表现出通过黏附细胞顶端表面受体封阻了CT的入侵［10］。新生小鼠被动接受单克隆抗体对CT引起的分泌性腹泻、体重降低和死亡都有免疫作用［11］，由此说明，机体对CT的免疫需要SIgA，这种保护调节主要是通过抗体封闭毒素结合的上皮细胞受体而实现。

此外，SIgA还可通过阻止病毒黏附上皮细胞而防止病毒感染。通过小鼠口服接种呼肠孤1型病毒(T1L)考察单克隆IgA抗体对病毒表面抗原(黏附素和衣壳蛋白)的直接抵抗能力，结果发现，1E1(自制IgA抗体)单克隆抗体具有保护作用［12］。1E1可识别抗原决定簇的黏附素纤维蛋白——σ1蛋白并与之结合，这种蛋白能促进病毒附着于各种不同类型上皮细胞，包括M 细胞［13］。对其他病毒表面抗原，如衣壳蛋白，单克隆IgA抗体则不能通过类似与T1L相互结合的方式发挥保护作用［12］。由此表明，SIgA抗体防护肠病毒，如呼肠孤病毒最有效的方式是直接抵抗病毒表面的抗原决定簇使其不能附着于上皮细胞受体。

以上研究说明，SIgA通过Fv－依赖方式抵抗病原菌入侵时，既可以封闭毒素结合的上皮细胞受体，也可以直接抵抗病毒表面的抗原决定簇。

3.2.2 Fv－非依赖干扰

从结构上讲，IgA的H链(FCA)和SC大部分糖基化，SIgA寡糖侧链与管腔内的肠上皮细胞高度的相似，因而IgA和SC可以有效地作为竞争性抑制剂抑制病原体与宿主细胞的结合［14－16］。

蓖麻毒素的研究有效证实了SIgA的这种Fv－非依赖阻断病源作用［14］。此外，SC凭借其N－和O－链接的碳水化合物侧链，足以抑制毒素与受体的结合。SC可能是其他病原体，包括肠道大肠杆菌的竞争性受体［16］。SIgA的Fv－非依赖阻断即不依赖Fv而通过结构的相似性竞争防止病原体和毒素附着上皮细胞表面。

3.3 免疫排异清除病原体

免疫排异是SIgA阻止微生物黏附、定植和侵入上皮细胞的最主要机制［17］。SIgA在肠道中识别病毒和细菌表面的多价抗原，在肠腔内凝集病原微生物进而阻止或消除它们黏附和渗透进入上皮细胞。此外，覆盖在上皮细胞表面的黏液层不仅可以限制SIgA免疫凝集物的弥散，同时也可网罗这些凝聚物并促进它们通过肠蠕动的方式清除出肠道［18］。

3.4 降低病原菌毒力

研究发现，SIgA介导的对致命肠道病菌防护，如鼠伤寒沙门氏菌和肠炎沙门菌，既不能用封闭受体，也不能用免疫排异的机制进行解释。鼠伤寒沙门氏菌接触肠腔内表面后，细菌蛋白质进入宿主细胞的细胞质中，从而导致细胞骨架重排［19］。肠黏膜感染该菌后也表现出强烈的炎症反应［20］。

鼠伤寒沙门菌中添加抗鼠伤寒沙门菌O－抗原的特异性抗体(Sal4)，发现细菌运动的时间和Sal4呈剂量依赖性［21］。Sal4处理的细菌完全“瘫痪”，且Sal4的抑制作用非常快速(小于15 min)。由此表明，Sal4是细菌运动的强效抑制剂。扫描电子显微镜观察对照和Sal4处理的细菌，发现对照组细菌表面均匀布满了凹槽和凸起，而Sal4组菌膜表面平滑且有水泡样凸起［22］。表明Sal4与O－抗原结合，扰乱细菌固有组织脂多糖层，诱导细菌菌膜表面拓扑结构的变化，从而破坏细菌外膜的完整性。

由此说明，SIgA防护O－抗原病毒感染主要是降低菌体的运动力，破坏菌膜完整性进而降低病菌的毒力。

4 营养因子对SIgA分泌的调控作用

4.1 脂肪酸

小鼠出生至断奶(21日龄)及断奶后1周，每天每只鼠灌喂共轭亚油酸(CLA)1.5 mg(据1%CLA饲粮换算)(Sog+EI组)，第28天时屠宰，通过RT－PCR检测发现Sog+EI组小肠和结肠IgA的相对表达量较出生至断奶灌喂CLA(Sog组)、断奶后1周饲粮添加1%CLA(EI组)和无CLA添加(Ref组)分别高出约6倍和4倍，进一步通过ELISA检测肠道中SIgA的含量发现，Sog+EI组显著高于 Sog、EI和 Ref组［23］。可见小鼠哺乳期及早期补充CLA可促进肠道SIgA的分泌，提高其肠道免疫力。

另有研究发现，小鼠空肠灌注油酸(长链脂肪酸)微粒可显著提高肠腔中SIgA的含量，但当十二指肠灌服油酸微粒时却显著降低了SIgA的分泌。对于辛酸(中链脂肪酸)2种处理方式均不会引起SIgA分泌的改变［24］。

尽管已有研究发现部分脂肪酸有促进SIgA分泌的作用，然而这些脂肪酸提高SIgA分泌，促进动物肠道免疫力增强的具体途径或机制还有待进一步研究。

4.2 氨基酸

研究发现，灌注甘氨酰－谷氨酰胺(Gly－Gln)较甘氨酸可显著提高肝脏移植鼠的回盲肠SIgA含量，增强肠黏膜屏障的功能［25］。

Gln在短肠综合征的研究中发现，饲粮4%的Gln显著提高小鼠粪中SIgA含量。试验通过切除60%小肠、盲肠和1 cm结肠构建短肠模型(RX)，对照组则在距回盲瓣60 cm处的小肠做横切(TX)，TX饲喂对照饲粮(TX/CON组)，RX分别饲喂对照饲粮(RX/CON组)、4%Gln饲粮(RX/GLN组)和抗生素饲粮(RX/ABX组)。分别于手术前 1天，术后第 6、13、20天收集粪便，通过ELISA试剂盒检测SIgA的含量，结果发现试验第13天时，RX/GLN和RX/CON组SIgA含量显著高于 RX/ABX和 TX/CON组，试验第20天时，RX/GLN组SIgA含量显著高于其余各组［26］。

为了确定Gln对SIgA分泌的影响是通过黏膜浆细胞产生的，该研究进行了免疫组织化学试验，结果发现短肠鼠饲喂Gln饲粮(RX/CLN组)后较其他组显著提高了残余空肠固有膜IgA浆细胞的数量(图1)［26］。进一步的研究还发现 RX/GLN组饲粮较RX/CON组对照饲粮降低细菌在肠道内的迁徙定植，而有促进小鼠增重的趋势。

由此说明Gln在短肠综合征中可促进SIgA的分泌，进而阻止病原菌在肠道的附着，有利于动物的生产性能。

4.3 维生素

以无菌SD小鼠为试验动物，设4个组，分别是饲喂维生素A缺乏和正常饲粮组，以及饲喂维生素A缺乏和正常饲粮后再分别口服接种沙门氏菌组，接种后，待鼠粪便检测到沙门氏菌时(4 d)屠宰小鼠，结果发现维生素A显著影响肠黏膜SIgA含量，维生素A缺乏组(1.70 μg/mg)显著低于维生素A正常组(2.75 μg/mg)，而接种沙门氏菌后，SIgA的含量仍然是维生素A正常组(1.04 μg/mg)显著高于维生素 A缺乏组(0.64 μg/mg)。且攻毒情况下维生素 A对肠道黏膜完整性表现出一定的保护作用(图2)［27］。SIgA可以阻止微生物或其毒素产物在肠腔上皮细胞的附着从而呈现保护作用。

图1 空肠中含IgA的浆细胞Fig.1 IgA－positive plasma cells in jejunum

图2 肠道黏膜组织病理学变化Fig.2 Histopathological changes of intestinal mucosa

白细胞介素 5受体 α(IL－5Rα)杂合型(IL－5Rα－/+)小鼠每天每只补充1 mg的维生素A 较 IL－5Rα 基因敲除型(IL－5Rα － /－)小鼠显著提高黏膜IgA的含量及IgA浆细胞数量，且IgA的含量与维生素A呈现出剂量效应。当接种CT时，维生素A在IL－5Rα－/－基因敲除组未体现出促进SIgA分泌的效果，小鼠死亡率提高，而野生型(IL－5Rα+/+)鼠维生素A添加组显著提高了肠道SIgA的含量并很好地抵御了CT的入侵，提高了小鼠存活率［28］。

4.4 其他营养因子

Otani等［29］研究发现，酪蛋白磷酸肽具有提高肠道SIgA含量和促进断奶仔猪黏膜免疫的作用，研究发现酪蛋白磷酸肽一方面和静止B细胞结合使其被激活;另一方面和T辅助细胞2(Th2)结合促进白细胞介素－5(IL－5)和白细胞介素－6(IL－6)的分泌，而活化的B细胞在增殖和分化IgA浆细胞过程中IL－5和IL－6起着重要作用。酪蛋白磷酸肽通过和Th2细胞结合促进 IL－5和 IL－6的分泌进而促进IgA的生成。项明洁等［30］在白血病患儿的研究中发现，处于白血病缓解期的患儿服用乳果糖后肠道中双歧杆菌数量较服用前极显著增加，SIgA含量显著增加，肠道局部免疫力提高。另有研究发现，250、500 μg/g的海带多糖能够显著促进小鼠肠黏膜SIgA的分泌量，进而提高小鼠的免疫力［31］。

以上研究表明，营养因子(如脂肪酸、氨基酸、维生素、酪蛋白磷酸肽、果糖等)可显著促进机体SIgA的分泌，特别是在受到病原菌入侵或应激的情况下，这种改善作用尤为明显，SIgA分泌的提高不仅有效地促进了机体对病原菌的抵抗，在一定程度上也可以改善应激动物的生产性能。但这些营养因子提高SIgA分泌，促进动物肠道免疫力增强的机制还有待深入研究。

5 小结

目前研究发现，SIgA在肠道黏膜免疫中通过维持肠道黏膜内环境稳态，干扰病原体与上皮细胞受体的结合，免疫排异清除病原体和降低病菌毒力，从而实现对机体的免疫保护，SIgA除以上作用方式外，是否还存在其他方式有效地提高机体免疫力仍需进一步研究。

已有研究发现，营养因子(如脂肪酸、氨基酸、维生素A等)在机体受到病原菌入侵或应激的情况下，显著促进肠道SIgA的分泌，提高机体对病原菌的抵抗，然而这些研究大多集中在鼠上，其他动物上是否也存在类似的效果，以及其他营养因子能否促进肠道SIgA的分泌提高机体免疫力及其机制还有待探讨。

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