壳寡糖的免疫调节作用及机理研究进展

叶小飞，张石蕊，李 霞，刘 耕

（湖南农业大学动物营养研究所，长沙 410128）

新型绿色、环保饲料添加剂的探索与研究已成为学术界及社会关注的热点。研究发现，壳寡糖可作为绿色饲料添加剂，具有许多重要的生物活性功能，如抗菌、抗氧化、免疫调节、降血压、促生长、促进骨折愈合、改善肠道菌群、抑制肿瘤细胞、降低胆固醇和提高动物的生产性能等。此外，其广泛存在于海洋节肢动物的甲壳中，也存在于低等动物菌类、昆虫、藻类细胞膜和高等植物的细胞壁中，是地球上仅次于植物纤维的第二大生物资源。本文主要就壳寡糖对畜禽体内免疫系统的调节作用及机理进行综述。

1 寡糖和畜禽免疫系统

1.1 壳寡糖

壳寡糖（COS）又名低聚壳寡糖，学名β-1，4-寡糖-葡萄糖胺，是由甲壳质经脱乙酰作用，脱去C2上的乙酰基而得到。广义上，壳寡糖指相对分子质量＜10 000、水溶性好的低分子壳聚糖；狭义上指聚合度（DP）为2～10的氨基葡萄糖低聚物。DP为10～20的也称为壳寡糖[1]。COS的水溶性好、功能作用大、易被吸收、生物活性高，具有重要的开发、利用价值。

1.2 畜禽免疫系统

畜禽的免疫系统主要由免疫器官、免疫细胞以及免疫分子组成。免疫器官由中枢免疫器官（骨骼、胸腺、禽类还有法氏囊）和外周免疫器官（脾、淋巴结、黏膜相关淋巴组织）组成。免疫细胞由B淋巴细胞、T淋巴细胞、中性粒细胞、单核吞噬细胞、树突状细胞、NK细胞、肥大细胞、嗜碱性粒细胞、嗜酸性粒细胞等。免疫分子由免疫球蛋白、补体、细胞分子、黏附分子及受体等组成。

2 免疫调节机理

COS对网状内皮系统的作用机理包括影响免疫器官脾脏和胸腺的生长；激活巨噬细胞、B淋巴细胞、T淋巴细胞、NK细胞等免疫细胞；激活补体系统并诱导多种细胞因子产生，调节红细胞免疫；壳寡糖促进白细胞介素（IL）和干扰素（IFN）的生成；壳寡糖与细胞表面相关蛋白的结合，提高免疫系统对抗原的识别能力。

2.1 对免疫器官的作用

胸腺为机体的重要淋巴器官。其功能与免疫紧密相关，是T淋巴细胞分化、成熟的主要场所。脾脏是机体最大的免疫器官，占全身淋巴组织总量25%，是机体细胞免疫和体液免疫中心，还具有清除血液中异物、病菌以及衰老死亡的细胞等功能，是血循环中重要的过滤器。蔡文娣等研究认为，不同剂量的COS均能增加小鼠的脾脏和胸腺指数，高剂量组（500mg·L-1）与对照组相比差异显著（P＜0.05）[2]。窦江丽等研究表明，COS中剂量组（120 mg·L-1）小鼠脾指数、耳廓肿胀度与对照组相比均有显著性差异（P＜0.05），高剂量组（240mg·L-1）脾指数与对照组相比差异极显著（P＜0.01）[3]。另有学者认为，42日龄时，COS 100mg·L-1组鸡的免疫器官指数均高于COS 150mg·L-1组、金霉素50 mg·L-1组，脾脏指数差异显著（P＜0.05），胸腺指数差异极显著（P＜0.01）[4]。乔恩美也提出，COS 20 mg·L-1组鸡的法氏囊重量与法氏囊指数、胸腺重量和COS 40mg·L-1组胸腺重量与对照组相比差异显著（P＜0.05）[5]。王秀武等试验发现，COS 0.1%可提高肉仔鸡胸腺和法氏囊的相对重量、血清新城疫抗体的效价，增强肉仔鸡的免疫能力[6]。

2.2 对巨噬细胞的作用

巨噬细胞是一种位于组织内的白血球，源自单核细胞，在脊椎动物体内参与非特异性防卫和特异性防卫。其主要功能是以固定细胞或游离细胞的形式对细胞残片及病原体进行噬菌作用，并激活淋巴球或其他免疫细胞，令其对病原体作出反应。Tokoro等对感染listeriamonocytogences的雄性BALB/C鼠腹腔注射COS，腹腔、脾、肝内的微生物数量显著减少，而且机体对listeriaMonocytogences的迟发性超敏反应得到提高，并且发现巨噬细胞合并COS处理过的T淋巴细胞培养上清液后，其杀伤活性大为增强，而且证实上清液中的巨噬细胞激活因子（MAF）由T淋巴细胞经COS刺激而释放的，从而促使巨噬细胞释放H2O2，增强了杀菌功能[7]。

曹秀明等提出，COS浓度为100～200m g·L-1能显著提高小鼠腹腔巨噬细胞吞噬能力[8]。张沛等研究表明，COS 10～100μg·mL-1均能显著提高巨噬细胞吞噬能力（P＜0.05），其中浓度为20μg·mL-1时作用效果最佳[9]。徐海娇等采用COS与D-氨基葡萄糖盐酸盐对小鼠淋巴细胞和腹腔巨噬细胞作用进行 体外比较，结果表明，COS在浓度为200、400 mg·L-1时在体外能极显著促进小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬能力（P＜0.01）[10]。有研究表明，浓度为10和100μg·mL-1的COS也能显著提高巨噬细胞吞噬能力（P＜0.05）[11]。

2.3 对T淋巴细胞的作用

T淋巴细胞是由胸腺内的淋巴干细胞分化而成，是淋巴细胞中数量最多、功能最复杂的一类细胞。细胞免疫是T细胞产生的免疫应答，是机体重要的免疫反应，细胞免疫的效应形式主要有：与靶细胞特异性结合，如病毒和宿主细胞内增生的细菌感染破坏靶细胞膜，可直接杀伤靶细胞促进在细胞内将微生物破坏或溶解；另一种是释放淋巴因子，最终使免疫效应扩大和增强。党一兵等采用两种不同相对分子质量的COS对小鼠免疫功能进行研究，发现COS可以通过促进小鼠脾脏CD4+T细胞的增殖，启动机体免疫应答[12]。COS对荷瘤小鼠的T细胞增殖同样有促进作用（P＜0.05）[13]。付辰炜等指出，不同剂量的COS能够提高二次致敏后机体的免疫力，使迟发型超敏反应（DTH）显著增强，提高小鼠特异性细胞免疫功能[14]。Joezf等通过给小鼠腹腔注射水溶性COS，观察COS对小鼠外周血液T淋巴细胞转化率的影响，发现试验组外周血液T淋巴细胞转化率显著高于对照组（P＜0.05）[15]。

2.4 对B淋巴细胞的作用

B淋巴细胞是淋巴干细胞在鸟类法氏囊和哺乳类动物的骨髓中分化成熟而来，成熟的B淋巴细胞主要定居于淋巴结皮质浅层的淋巴小结和脾脏的红髓和白髓的淋巴小结内。B淋巴细胞是体内唯一能产生抗体的细胞，可通过不同的抗体来发挥其体液免疫的功能。Liew等给小鼠腹腔注射COS，结果正常小鼠血清中的IgM随含量明显升高[16]。Wu等认为，COS能显著增加血清IgG和IgM的含量，从而增强小鼠的体液免疫功能[17]。Badovinac等通过溶血素试验研究COS对血清溶血素水平的影响，发现不同剂量的COS均可提高小鼠血清溶血素（HC50），且剂量越高，作用效果越显著[18]。说明COS能够显著提高小鼠血清中溶血素的含量，促进其特异性体液免疫功能。

2.5 对细胞因子的作用

细胞因子是指主要由淋巴细胞、单核细胞或巨噬细胞和非淋巴细胞、非单核-巨噬细胞分泌的，能调节细胞功能的小分子多肽。主要有白细胞介素（IL）、集落刺激因子（CSF）、干扰素（IFN）、肿瘤环死因子（TNF）、生长因子（GF）等。Yu等提出，COS能极显著提高巨噬细胞可诱导性一氧化氮合成酶（iNOS）的活性（P＜0.01），并诱导一氧化氮和肿瘤坏死因子α（TNF-α）的产生，并且COS还能提高核提取物中NF-κB蛋白的水平，当用特异性抑制剂阻断NF-κB时则会造成NO和TNF-α的减少，从而推测NF-κB在COS诱导巨噬细胞产生NO和TNF-α中起重要作用[19]。张玲等研究COS对环磷酰胺应激仔猪生产性能和免疫功能的影响，认为与基础日粮对照组相比，日粮添加COS显著提高应激3 h后仔猪血清中IL-10含量（P＜0.05）[20]。罗晓庆等试验结果表明，在COS对荷瘤鼠免疫功能的影响试验中，COS大浓度组（1.5%）和COS小浓度组（0.5%）均可提高血清IL-2含量；COS大浓度组（1.5%）可提高血清IFN-γ含量[21]。张小边等发现，COS能促进巨噬细胞释放细胞因子IL-1β和TNF-α[22]。柯海萍等研究认为，COS可增强小鼠巨噬细胞IL-8的基因表达，使细胞因子IL-8基因转录及翻译水平增高[23]。

2.6 膜表面受体对壳寡糖的介导作用

有学者认为，COS活性组分NAGA与巨噬细胞表面的特异性受体的结合是激活巨噬细胞的先决条件[24]。巨噬细胞上表达的甘露糖受体和NAGA糖蛋白特异性受体则参与这类糖蛋白的内吞过程。Han等通过激光共聚焦显微镜发现，甘露糖受体能够介导COS的内吞，认为COS诱导巨噬细胞释放TNF-α和Ca2+内流的功能主要是通过甘露糖受体介导的[25]。Feng等发现，COS能抑制COS的内吞，而LPS和β-葡聚糖则不能抑制COS的内吞[26]。韩燕萍指出，膜受体介导的内吞在COS激活巨噬细胞时，巨噬细胞对COS的内吞是由受体介导的，且COS受体的配体（如甘露糖、甘露糖-BSA、NAGA-BSA、岩藻糖-BSA）均可竞争抑制巨噬细胞摄取COS，并证明巨噬细胞摄取COS依赖Ca2+的存在[27]。

3 应用现状与前景

近年来国内外的专家、学者对COS进行了广泛研究，认为COS对促进畜禽生长发育、免疫等方面有很好作用效果。目前，关于COS免疫调节作用机制的研究已达分子水平。实际上，畜禽体内免疫系统很复杂，想要很好的解释作用机理比较困难，尤其是COS活化淋巴细胞的细胞内信号传导通路机制及其调控环节。在今后的研究中应积极更新技术手段，同时结合传统理论，从更深层次弄清COS作用机理，充分开发并利用COS潜在价值，研制出更多有益的新产品。为畜牧业提供新型、绿色、无毒、无害的饲料添加剂。

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