日粮蛋白质对羊胃肠道线虫感染影响及作用机制研究进展

郭勇庆，李品红，邓 铭，柳广斌，刘德武*

(1华南农业大学 动物科学学院，广东 广州， 510642； 2广东省畜牧技术推广总站，广东 广州510500)

羊感染胃肠道线虫(Gastrointestinal Nematode，GIN)时可引起消瘦、贫血和腹泻等临床症状，给养羊业造成了严重的经济损失[1-2]，个别地区损失高达50%以上[3]。研究表明，胃肠道线虫感染能够损伤宿主的肠道结构和改变营养物质的代谢过程，其中对蛋白质代谢影响最大[4]；提高日粮的蛋白质水平，能够改善宿主的免疫功能，提高对胃肠道线虫感染的抵抗力和恢复力[5]。因此，充分认识日粮蛋白质与胃肠道线虫的关系至关重要，尤其是近年来胃肠道线虫对驱虫药抗药性不断增强[6]，迫切需要开发新的非药物方法来控制羊的胃肠道线虫感染。

1 羊胃肠道线虫感染的临床症状

寄生于羊胃肠道的线虫种类多、分布广，常见的有捻转血矛线虫(Haemonchuscontortus)、蛇形毛圆线虫(Trichostrongyluscolubriformis)、哥伦比亚食道口线虫(Oesophagostomumcolumbianum)等。王春仁等[7]调查发现，黑龙江省西部羊群中以上三种胃肠道线虫的感染率高达37.1%、54.8%和50.8%；兰州地区羊的捻转血矛线虫、食道口线虫、细颈线虫(Nematodirus)和毛圆线虫(Trichostrongylus)的感染率分别为50%、78.1%、46.3%和46%[2]。温暖潮湿的环境、宿主机体营养不良或抵抗力下降时胃肠道线虫多发，多呈慢性发病和混合感染，临床表现为采食量下降、渐行性消瘦、贫血、腹泻、下颌水肿和被毛粗乱等[8]。胃肠道线虫雌性成虫繁殖能力很强，如捻转血矛线虫的日排卵量高达10 000个；发育过程可分为5个阶段，其中第3期(L3)幼虫通常由牧草携带被羊采食，到达宿主皱胃、小肠或大肠等体内特定寄生部位而发生感染[9]；再加上一些胃肠道线虫(如毛圆科)为土源性感染，不需要中间宿主，更有利于其大量繁殖。

胃肠道线虫感染强度主要受外界环境、线虫种类和数量、L3期幼虫感染程度及羊的品种、年龄和机体营养状况等综合影响，尤其是日粮蛋白质含量。生长期羔羊和围产期母羊的发病率较高，主要是由于生长期羔羊的蛋白质需求量较高，且没有获得足够的免疫力，临床症状也较为明显[10]；围产期母羊由于供应胎儿的蛋白质需求增加，再加上季节变化和分娩应激等因素会产生短暂的产前免疫松懈现象(Periparturient relaxation of immunity, PPRI)，一般从产前2～3周开始，产后6～8周结束[11]。

2 胃肠道线虫感染对羊机体蛋白质利用的影响

2.1 胃肠道线虫感染对羊内源蛋白质损失的影响

羊发生胃肠道线虫感染时，血浆蛋白的损失通常增加4～5倍，部分寄生虫(如捻转血矛线虫)还以吸食血液为生，更加重了蛋白质的损失，从而使胃肠道内源蛋白质消耗增加，这些增加的蛋白质主要用于补充血浆蛋白、粘膜蛋白和脱落的上皮细胞等[12]。用放射性同位素标记法测定感染胃肠道线虫时从羊胃肠道中损失的蛋白质的量很大，如感染蛇形毛圆线虫时，损失量从20 g/d至125 g/d不等[13]；而感染捻转血矛线虫时，损失量则可占到每天循环血液体积总量的10%[14]。感染捻转血矛线虫时，部分内源损失蛋白在小肠内能被重吸收[15]，但未被重吸收的蛋白量也很高(4～5 g氮/d)[16]。胃肠道线虫感染还能改变机体的氨基酸代谢，如绵羊感染蛇形毛圆线虫时，胃肠道消耗的氨基酸增加了24%，其中亮氨酸消耗量增加了22%～41%[17]；而亮氨酸和蛋氨酸缺乏时能损伤宿主对胃肠道线虫的免疫力[18]，进一步加重感染的发生。

2.2 胃肠道线虫感染对羊蛋白质沉积的影响

胃肠道线虫感染时，能引起宿主食欲不振和营养物质摄入量不足[19]。通常情况下，发生胃肠道线虫感染的亚临床状态时，宿主的采食量可降低10%～30%；当宿主机体建立对胃肠道线虫免疫力或体内线虫减少时，则采食量可相应恢复[20]。Le Floch等[21]研究表明，发生感染时能够改变蛋白质代谢，增加动物机体用于维持蛋白的需要量；羊感染胃肠道线虫时，能造成胃肠道粘膜损伤和炎症，吸收能力变差，从而增加了蛋白质需要量。免疫机能属于“维持功能”范畴，当发生胃肠道线虫引起胃肠道感染时，能使饲料蛋白质和机体组织蛋白被优先分配用于免疫球蛋白、淋巴细胞、肥大细胞和嗜酸性粒细胞等免疫相关细胞的合成，使得机体组织沉积的蛋白质减少，进一步降低了生长性能和繁殖性能[22]。

3 日粮蛋白质对羊胃肠道线虫感染的影响

羊感染胃肠道线虫时，可增加机体内源蛋白质损失和降低蛋白质沉积，从而引起蛋白质缺乏。因此，提高日粮的蛋白质含量或补充高蛋白饲料，能够弥补蛋白质缺乏带来的危害，增加宿主对胃肠道线虫的抵抗力和恢复力，降低胃肠道线虫在宿主胃肠道内的定植、繁殖和存活[23]。宿主的免疫状态与日粮营养相关，尤其是蛋白质水平[22]。围产期母羊和生长期羔羊对日粮蛋白质要求高，科研人员主要针对绵羊或山羊的这两个阶段开展了相应研究。此外，蛋白质的来源和品质不同也会影响其对羊胃肠道线虫感染的作用。

3.1 日粮蛋白质对围产期母羊胃肠道线虫感染的影响

围产期母羊胃肠道内的线虫成虫数和粪中虫卵数通常较高[24]，胃肠道粘膜的炎性细胞也低于未感染线虫的羊[25]，获得性免疫功能易遭到胃肠道线虫感染的损害，容易发生PPRI[11]。Beasley等[26]指出，母羊感染环纹背带线虫(Teladorsagia circumcincta)引起的PPRI现象是由该阶段特殊的内分泌调节所引起，即瘦蛋白和皮质醇激素可以调节机体的蛋白和脂肪动员及Th1免疫反应。围产期母羊的可代谢蛋白质(Metabolizable protein，MP)需求相对较高，加上产前和泌乳初期母羊的采食量较低，所以此阶段易发生MP缺乏[27]。Sykes 和Kyriazakis[28]指出，感染胃肠道线虫的围产期母羊需要比未感染的母羊多提供理论MP需要量的20%～30%才能维持相应的免疫力。当饲草品质较差或采用限饲的管理措施时，能够加重母羊的蛋白质缺乏。

由于环纹背带线虫和蛇形毛圆线虫是引起母羊PPRI的主要线虫，因此研究主要集中在这两种线虫上。Houdijk等[29]研究表明，提高产前和产后6周的日粮MP水平能够降低围产期母羊粪中的虫卵数和血液中的胃蛋白酶浓度，提高血浆白蛋白和皱胃小球白细胞浓度，提高了对环纹背带线虫的抵抗力。Donaldson等[30]研究得出，在围产期日粮中添加蛋白质，减少了粪中环纹背带线虫和蛇形毛圆线虫虫卵的排出，且单羔母羊的抗线虫能力高于双羔母羊。Kidane等[31]比较了高蛋白日粮(1.3倍)和低蛋白日粮(0.8倍)对围产期母羊环纹背带线虫感染的影响，表明高蛋白日粮降低了粪中65%的虫卵数，且提高了母羊的泌乳性能和羔羊体况。Houdijk等[32]和Sakkas等[33]在其试验中也得出了相似的结论，高蛋白日粮均能提高围产期母羊对环纹背带线虫的抵抗力。提高日粮的蛋白质水平也能起到抵抗其它线虫的能力，Kahn等[34]从产前6周开始给围产期母羊补饲250 g/d的棉粕，发现降低了粪中毛圆线虫和捻转血矛线虫的虫卵数。

3.2 日粮蛋白质对生长期羔羊胃肠道线虫感染的影响

为满足快速生长的需要，生长期羔羊的蛋白质需求量通常较大。生长不良的羔羊易发生胃肠道线虫感染，这与其蛋白质营养在免疫系统和机体组织间的分配相关，如果羊不能从饲料中获得足够的蛋白质，使机体不能获得产生足够免疫力的蛋白，造成免疫低下[22]。另外，持续地接触胃肠道线虫和反复刺激，羊能对胃肠道线虫产生一定的免疫力，可以避免宿主再次感染或降低感染程度[35]，而6月龄以下羔羊通常没有获得足够的免疫力，所以易感染胃肠道线虫。

早在1991年，Brown等[36]就发现羔羊日粮中蛋白质缺乏是引起蛇形毛圆线虫感染的主要因素之一，通过过瘤胃方法灌注酪蛋白降低了粪中虫卵数和体内成虫数，而灌注葡萄糖组则未起到抗虫效果。在随后的试验中，Van Houtert等[37]在羔羊日粮中添加鱼粉时也降低了蛇形毛圆线虫感染羔羊的粪中虫卵数和体内成虫数，且与血液中的嗜酸性粒细胞和肠道肥大细胞蛋白酶浓度相关性较强，起到了增强羔羊获得性免疫功能的作用。Bricarello等[38]比较了高蛋白和中蛋白日粮对感染捻转血矛线虫的两个品种羔羊的影响，高蛋白日粮均提高了血细胞容积，起到了抗捻转血矛线虫病理反应的作用，但只降低了Santa Ines羊的体内成虫数，表明不同品种的羊对线虫的抵抗力和恢复力存在差异，日粮蛋白质起到的作用也不一样。Louvandini等[39]研究也发现高蛋白日粮提高了多雨季节生长期羔羊对毛圆线虫属、捻转血矛线虫和球鞘毛尾线虫等的抵抗力和恢复力。通过增加日粮蛋白质来提高羔羊对胃肠道线虫感染抵抗力，主要取决于基础日粮蛋白质的缺乏程度。Kahn等[40]指出，当基础日粮平均每天提供的MP水平在1.3～1.8 g/kg体重时，提高日粮蛋白质水平能起到增强宿主抵抗力的作用，而对于提供的MP水平为2.3 g/kg体重时则不起效果。

3.3 日粮蛋白质品质对羊胃肠道线虫感染的影响

日粮蛋白质来源不同，在瘤胃中的降解速度不同，对感染胃肠道线虫的羊作用效果也存在差异。与尿素、棉粕、普通豆粕、葵花粕等蛋白源饲料相比，木糖处理豆粕和鱼粉可以提供较多的过瘤胃蛋白(RUP)，所以控制胃肠道线虫感染的效果较好[33]。Sakkas等[33]比较了日粮中添加木糖处理豆粕和蚕豆作为MP来源，结果表明产后母羊饲喂木糖处理豆粕组比蚕豆组显著降低了粪中环纹背带线虫的虫卵数。Knox 和 Steel[41]研究发现，补饲尿素和棉籽粕的羊抗胃肠道线虫能力高于单独补饲尿素。Haile等[42]也得出了补饲棉籽饼羊的抗捻转血矛线虫能力优于单独饲喂尿素的结果。

提高日粮可发酵淀粉水平或日粮中添加非蛋白氮，能够促进瘤胃微生物蛋白合成，增加小肠可利用蛋白比例，起到抗胃肠道线虫感染作用。Gómez-Rincón等[43]给羔羊补饲100 g/d大麦时显著降低了牧场上的可感染幼虫、粪中虫卵数和体内成虫数；Knox和Steel[44]在羔羊日粮中添加3%的尿素时同样也起到了抗胃肠道线虫感染的效果。微生物蛋白的氨基酸组成不能完全满足胃肠道线虫感染时免疫效应分子的需求，仍需要大量的RUP来提供一些特殊氨基酸的来满足需要[45]。RUP转化为MP的效率为100%，而瘤胃可降解蛋白转化为MP的效率为63%[27]，这表明提高日粮中RUP含量更易满足MP的需要，从而较好的发挥抗胃肠道线虫感染的作用。先天免疫和获得性免疫功能均需要特殊的氨基酸来合成抗原递呈分子(如免疫球蛋白、细胞因子和急性期蛋白等)[46]，因而MP中平衡的氨基酸对于抗胃肠道线虫感染至关重要。Ford等[47]发现，与饲喂大豆蛋白相比，饲喂酪蛋白的感染球虫的小鼠伴刀豆球蛋白A刺激产生的干扰素-γ产量较高，粪中的虫卵数较低。Sakkas等[18]研究发现，亮氨酸和蛋氨酸缺乏时可损害泌乳阶段小鼠抗胃肠道线虫感染的免疫功能。但是，给羊饲喂过瘤胃蛋氨酸[48]、半胱氨酸[49]及半胱氨酸和谷氨酰胺的混合物[50]时没有显著提高其抗胃肠道线虫能力，可能存在其它限制性氨基酸。近年来，许多研究表明，给羊饲喂高单宁植物或在日粮中添加缩合单宁，可起到抗胃肠道线虫感染的作用[51-52]，这与单宁对蛋白质产生的过瘤胃保护作用密切相关。单宁可与蛋白质结合形成不溶于水的复合物，在pH为4.0～7.0时或瘤胃中较稳定，不易被瘤胃微生物降解，但流经真胃(pH2.5)和小肠(pH8.9～9.0)时易被胃蛋白酶和胰蛋白酶降解，形成易吸收的小分子物质，增加了小肠可利用蛋白含量[53]，起到提高免疫力和抵抗线虫感染的作用；此外，植物单宁也可直接作用于胃肠道线虫，起到驱虫效果[54]。

4 结 语

胃肠道线虫感染是制约养羊业发展的重要瓶颈之一，尤其是放牧为主的饲养方式更为常见。驱虫药的抗药性不断增强，迫切需要开发非药物治疗手段来减缓寄生虫抗药性的进程。羊的胃肠道线虫感染与机体的蛋白质代谢密切相关，如何从日粮蛋白质水平和品质角度来调节和控制羊的胃肠道线虫感染，是动物营养学、免疫学、寄生虫病学等研究人员和养羊工作者共同面临的问题。因此，今后应着力研究和应用多种非药物措施来控制羊胃肠道线虫感染，为养羊业的健康和快速发展提供技术支撑。