氨基酸对动物免疫功能的影响及调节机制研究进展

汤国祥（湖南省益阳市赫山区畜牧水产局，湖南益阳 413002）

氨基酸对动物免疫功能的影响及调节机制研究进展

汤国祥
（湖南省益阳市赫山区畜牧水产局，湖南益阳 413002）

院作为机体第一营养要素蛋白质的基本单位，氨基酸在人和动物营养中具有重要作用，饲粮氨基酸平衡是保障动物健康生长的必要前提条件，动物必需氨基酸缺乏导致营养不良尧生长迟缓甚至机体生理功能异常遥除了提供营养作用，氨基酸还具有蛋白合成进而调控蛋白质周转尧调控动物生长发育的功能曰此外，近来越来越多的研究显示氨基酸在动物免疫细胞因子产生及免疫器官发育方面具有重要作用，本文对饲粮功能氨基酸在动物免疫调节功能方面作一综述遥

院精氨酸曰色氨酸曰甘氨酸曰免疫功能曰调节机制

饲粮营养是保障动物健康生长和繁殖的前提，作为机体第一营养要素蛋白质的基本单位，氨基酸（amino acid,AA）在调节机体营养代谢中具有独特功能及作用，饲粮氨基酸平衡对动物健康生产至关重要。除了提供营养、参与蛋白合成，氨基酸还参与机体NO、酶及多胺等多种生物活性物质合成，还可转化为糖或脂肪进入三羧酸循环进而发挥供能作用。近年来的研究显示，氨基酸参与动物细胞免疫及体液免疫，在调节机体免疫功能中具有重要作用。饲粮功能氨基酸不足导致机体代谢紊乱及免疫功能缺陷，研究不同氨基酸在动物物质代谢及免疫功能中的作用有利于提高动物的抗病能力及生产能力。本文综述了精氨酸、色氨酸、甘氨酸等几种氨基酸在动物免疫功能的影响及调节机制供养猪业者参考。

1　精氨酸的免疫调节作用

精氨酸（arginine,Arg）是鸟氨酸循环中一个具有重要生理功能的组成成分，主要通过“精氨酸酶”及“NO”这两条代谢途径发挥机体免疫调节、免疫防御作用。NO途径中，M1型巨噬细胞分泌促炎症因子诱导诱生型一氧化碳合酶（inducible nitric oxide synthase,iNOS）表达升高，Arg在iNOS的作用下生成瓜氨酸和NO[1]，NO通过调节T细胞、巨噬细胞活性及NK细胞活性，抑制抗体应答反应与肥大细胞反应能力，在机体抵御细胞内病原体的感染中起到重要作用[2]。而M2型巨噬细胞分泌的精氨酸酶Ⅰ（ArginaseⅠ）分解Arg为尿素和鸟氨酸，促进细胞分裂和胶原的形成，对炎症造成的组织损伤进行细胞再生和伤口修复[3]，同时生成多胺，进而调控巨噬细胞的功能。

研究证明，Arg可促进淋巴细胞增殖及细胞因子生成，并对动物免疫器官发育具有重要影响。基础饲粮中添加Arg可诱导白细胞及细胞因子的产生来增强仔猪的细胞免疫和体液免疫[4]，并可通过提高淋巴细胞数量及血清白细胞介素-2（interleukin-2,IL-2）和γ-干扰素（Interferon-γ,IFN-γ）水平，进而缓解环磷酰胺对仔猪造成的免疫应激[5]。在肥育猪中，Arg同样具有调节其细胞和体液免疫水平的作用。饲粮中添加1%的Arg可增加肥育猪单核细胞百分比并增加淋巴细胞数量及增殖活性，增加血清免疫球蛋白G（immunoglobulin G, IgG）和IL-2含量以及脾脏中IL-2和IFN-γ的表达水平[6]。与未添加Arg组相比，肉鸡饲粮中添加2%的Arg可显著提高淋巴细胞增殖，且在给肉鸡接种心包积水综合征病毒后，2%Arg添加组显示出更高的存活率[7]。Ren等[8]研究表明，Arg能促进凝集素刺激的军曹鱼体外培养T鮰淋巴细胞增殖，并能提高鱼肾脏、脾脏及血液中淋巴细胞活性[9]，表明Arg能促进鱼类T淋巴细胞增殖，并增强其免疫功能。此外，不同物种中的研究表明Arg可促进动物胸腺、法式囊（禽类）以及脾脏等免疫器官的发育。日粮中缺乏Arg会降低肉仔鸡免疫水平，并出现免疫器官重量减轻，而日粮添加2%的Arg可显著增加淋巴器官重[10]。鸡的基础饲粮中添加Arg可显著影响鸡的胸腺、脾脏和法式囊的发育，在兔[11]、鸭[12]和鹅[13]的相关研究中也得出一致结论。

2　色氨酸的免疫调节作用

色氨酸（tryptophan,Trp）是动物体内唯一通过非共价键和血清蛋白结合的氨基酸，广泛参与蛋白质及核酸合成，是维持动物体内细胞活化和增殖所必需的氨基酸[14]。Trp主要有犬尿氨酸（kynurenine,Kyn）及5-羟色胺（5-hydroxytryptamine,5-HT）两条代谢途径[15]。Kyn途径的限速酶——吲哚2,3-双加氧酶（indoleamine 2,3-dioxygenase,IDO）在Trp发挥免疫功能过程中起重要作用[16]。母猪胎盘滋养细胞、蜕膜细胞均表达调节母猪妊娠期免疫耐受及胚胎生长发育，使胎儿免受母体T细胞攻击，避免流产[17]。研究显示，饲粮添加Trp可提高母猪繁殖性能。妊娠母猪饲粮中添加Trp，不敏感猪的血浆Trp水平较敏感反应猪低，而妊娠期低敏更有利于仔猪的出生[18]。此外，Trp可促进骨髓T淋巴细胞前体分化为成熟T淋巴细胞，并影响B淋巴细胞分泌IgG的能力[19]，对仔猪获得免疫能力至关重要。Trevisi等通过给21日龄断奶仔猪口服大肠杆菌，同时饲喂Trp饲粮，发现饲喂充足Trp饲粮仔猪日增重显著高于对照组，血液免疫球蛋白A（IgA）的含量也显著增加。研究发现，猪诱导发生肺炎后，其血浆Trp水平较健康猪低[20]，表明动物发生炎症或疾病时，Trp的代谢利用率提高，而其分解代谢产物5-HT、N-乙酰血清素（N-Acetylserotonin,NAS）在动物免疫过程中发挥重要作用。5-HT是一种神经递质，可通过T、B细胞上的受体调节免疫功能[21]，并提高仔猪的肠道免疫，从而减少围产期死亡率[22]。NAS可调节iNOS而影响诱导型NO合成，进而调节机体免疫功能。

饲粮添加Trp同样对动物免疫器官发育具有重要影响。如12～17周龄金定蛋鸭饲粮添加0.05%的L-色氨酸，其胸腺、法氏囊和脾脏等免疫器官重量显著增加[23]，饲粮中添加0.04%和0.06%的L-色氨酸可分别显著提高雏鸭脾脏指数及胸腺指数[24]；在鸡和鹅饲粮中添加L-色氨酸也显示出免疫球蛋白水平的增加[25,26]。

3　甘氨酸的免疫调节作用

甘氨酸（glycine,Gly）为自然界中结构最简单的氨基酸，是内源性抗氧化还原物谷胱甘肽的组成氨基酸，当机体发生严重应激时常需外源补充，因此Gly也被称为半必需氨基酸。除了参与蛋白质及代谢性生理分子的合成，Gly同时还是一种重要的神经递质，对中枢神经系统发育具有重要功能。此外，Gly还具有抗氧化应激及免疫调节作用[27]。Gly在动物饲粮中的应用主要与微量金属元素螯合，具有双重营养作用。甘氨酸铜能提高断奶仔猪血清免疫球蛋白水平[28]；饲粮中添加甘氨酸锌能促进断奶仔猪生长并提高其免疫机能。王勇[29]等的研究表明饲粮中添加100 mg/kg甘氨酸锌能显著提高仔猪日增重，且其胰脏指数、淋巴结指数、血清中IgG、IgM都显著高于对照组。饲粮添加120 mg/kg甘氨酸亚铁能显著改善肉鸡生长性能，提高其胸腺指数及血清IgG、IgM含量[30]。

研究表明，Gly能调节白细胞分泌的细胞因子数量，并可能通过激活甘氨酸门控氯离子通道而增加氯离子电流，从而阻止由LPS引起的钙离子浓度增加[31]，该过程可能涉及到调控过氧化物酶体增殖物激活受体γ （peroxisome proliferators-activated receptor gamma, PPARγ）相关的前炎性细胞因子基因的信号转导通路[32]，此外，甘氨酸门控氯离子通道激活使单核细胞、淋巴细胞、巨噬细胞及嗜中性粒细胞等免疫细胞的细胞膜超极化，并阻止其释放炎性介质，从而在免疫功能方面发挥作用[33]，但Gly调节动物机体免疫的具体作用机制还有待进一步研究。

4　其他氨基酸的免疫调节作用

谷氨酰胺（Glutamine,Gln）是人和动物体内含量最丰富的游离氨基酸，是机体内氮和碳的重要运载工具，在糖代谢维持血糖浓度及氨代谢维持体内酸碱平衡[34]。研究表明，Gln可增加巨噬细胞和淋巴细胞的分化，促进免疫细胞因子及白细胞介素-1（interleukin-1,IL-1）等的产生[35]，并为肠道黏膜、淋巴细胞供能，促进其增生，有效提高黏膜中IgA的产生及T淋巴细胞、辅助性T细胞（hlper T cells,Th）及细胞毒性T细胞（Cytotoxic T cells,Tc）的数量[36]，是多种免疫细胞及小肠黏膜细胞的重要能源物质，对调节细胞免疫及肠道免疫功能有重要作用。研究发现，饲粮中添加1%的Gln可提高断奶仔猪Th细胞数量及Th/Tc比值，并可提高断奶仔猪血清IgA、IgG及IgM水平及肠系膜淋巴结的体外增殖率。

支链氨基酸（branched chain amino acids,BCAAs）是动物饲粮中数量最多的必需氨基酸，包含亮氨酸（leucine,Leu）、异亮氨酸（Isoleucine,Ile）和缬氨酸（Valine,Val）等，它们可通过影响免疫球蛋白形成或活性调节动物免疫机能。如泌乳母猪饲粮中添加Val和Ile可极显著地提高仔猪血清IgG的浓度；饲粮中添加0.27%的Leu可显著提高断奶仔猪采食后IgA和IgM的浓度；饲粮添加Leu可提高山羊血清IgG及IgM含量，降低Th和Tc细胞含量。

5　结语

现今畜牧养殖行业抗生素滥用不仅增加了饲养成本，更带来了药物残留等食品安全问题，越来越多的研究证明氨基酸为新型的具有抗炎、免疫调节和细胞保护作用的天然调节剂，在提高经济动物免疫机能并保障动物生产中具有重要作用。但同时应该注意的是，在饲粮中添加功能氨基酸的比例应适宜，添加量低可能达不到免疫调节作用，而添加过量则可能导致饲粮氨基酸不平衡，从而影响对氨基酸的整体利用率，进而导致动物代谢紊乱及生长缓慢等副作用。此外，饲粮添加功能氨基酸时还需考虑不同氨基酸吸收之间的拮抗作用，从而保证在低饲养成本条件下达到效益最大化。

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院S828.5曰S816.15

院B

院1673-4645(2016)08-0065-04

2016-06-21

汤国祥（1966-），男，湖南益阳人，硕士，高级兽医师，主要从事兽医临床病理学研究