维生素对畜禽免疫功能的影响

2020-12-29任方奎张燕平张桂芝崔锦鹏

饲料博览 2020年5期

任方奎，张燕平，张桂芝，崔锦鹏

（上海富朗特动物保健股份有限公司，上海 201502）

维生素是一类维持机体正常代谢和生理机能所必需的低分子有机化合物，既非供能物质，也非动物体各种组织器官的结构成分，主要以辅酶（或辅基）的形式参与体内代谢的多种化学反应，用于控制和调节物质代谢，是生命必需的活性物质，也是畜禽饲料中的必需成分；维生素还具有抵抗疾病和增强畜禽免疫能力。畜禽免疫问题成为影响畜禽健康非常重要的因素之一，通过营养方式调节免疫成为非常有效的方式。本文主要就维生素对免疫功能的影响进行综述。

1 维生素A

维生素A是具有视黄醇生物活性的物质，是类视色素和一些类胡萝卜素类的统称；维生素A的活性成分是疏水性的，在水溶液环境（如小肠管腔、血浆、液体间隙、细胞浆）中是不溶的。因此，维生素A的活性物质通过胶粒依赖扩散而被吸收。维生素A 是一种脂溶性微量营养素，参与胚胎发育、视觉、免疫、细胞分化和增殖等多种生理过程，还是一种重要的免疫功能调节剂[1]。

1.1 维生素A对免疫功能的影响

维生素A具有营养和免疫双重功能，既能满足机体对营养的需要，又能影响机体免疫功能。维生素A可预防感染性疾病的发生，还能促进疾病的康复，同时还能够促进分泌型IgA 产生，因此，维生素A具有“抗感染维生素”之称。维生素A缺乏会破坏黏膜完整性，容易诱发炎症，影响机体免疫功能，引起抵抗力下降，对传染病的易感性增加[2]。谈藏文等报道，VA 缺乏会增加肺炎和腹泻等黏膜受损性疾病的发生率和严重程度，额外补充维生素A 可预防或辅助治疗消化或呼吸道感染性疾病[3]。缺乏维生素A 时，中性粒细胞的功能受到损伤，影响其吞噬和杀菌作用，增强细菌感染风险。

1.2 维生素A的免疫机制

维生素A 可直接作用于B 细胞，通过B 细胞介导增强免疫球蛋白的合成和刺激白细胞介素和干扰素的分泌，诱导淋巴细胞增殖；通过促进巨噬细胞处理抗原和辅助性T细胞的成熟，增强机体的细胞免疫功能。维生素A 还可以通过调控Nrf2，NK-кB 的表达，抑制NO、ARA 的过量生成，缓解氧化应激减少炎症反应，来增强免疫力。

1.2.1 维生素A对体液免疫的影响

维生素A在调节和平衡免疫系统方面具有重要作用，对黏膜免疫功能和肠道淋巴细胞运输至关重要。Langel等研究表明，妊娠期口服补充维生素A，增强母猪在产前血清中的PEDV-IgA 抗体分泌细胞和PEDV-IgA 抗体以及在产后乳汁中的IgA+β7+细胞增加，增加窝产活仔猪数[4]。Chen 等研究维生素A 对外源性疟原虫感染C57BL/6J 小鼠抗疟免疫功能的调节，结果表明，维生素A通过抗炎作用保护CM 的发生，并通过调节DCs 和Tregs 的功能，与Th1 的下调有关。维生素A 缺乏会增加皮肤感染的易感性[5]。 Harris 等发现抵抗素样分子α（RELMα）是一种分泌的富含半胱氨酸的小蛋白，由表皮角质形成细胞和皮脂细胞表达，是维生素A依赖性皮肤感染抵抗所必需的抗菌蛋白；RELMα是由小鼠皮肤的微生物定植诱导的，在体外具有杀菌作用，在体内具有防止皮肤细菌感染的作用；RELMα的表达需要膳食维生素A，由治疗性维生素A 类似物异维甲酸诱导，以RELMα 依赖的方式防止皮肤感染；表明，RELM 蛋白在皮肤天然免疫中具有保守的功能。维生素A 对肠道免疫至关重要[6]。Gattu等发现，转录因子维甲酸受体β（RARβ）的上皮细胞表达对维生素A依赖性肠道免疫至关重要；上皮RARβ直接与启动子结合激活血清淀粉样蛋白A 依赖性表达，而上皮RARβ是关键的维生素A 依赖性适应性免疫反应的形成所必需的，包括CD4+T 细胞回流到肠道和产生IgA 的肠道B 细胞的形成[7]。

1.2.2 维生素A对细胞免疫的影响

维生素A促进粒细胞、单核细胞和淋巴细胞的生长和分化，调节淋巴组织和外周血液中T细胞分化，即而增强细胞免疫功能。维生素A可支持产生IL-22 的先天性淋巴细胞、T 细胞抑制IFN-γ 和IL-17以及诱导黏膜组织中的调节性T 细胞，诱导T 细胞上的肠道归巢受体，来调节肠道上皮细胞和黏膜免疫系统，塑造肠道内的微生物群落，以维持体内平衡[8]。马轶凡等研究表明，维生素A 缺乏会导致细胞免疫功能受到损伤，表现为胸腺和脾脏的萎缩，CD3、CD4 亚群减少，CD4/CD8 比值下降，单个核细胞分泌IL-2、TNF-α明显减少[9]。高士争等研究表明，肉鸡抗体生成和淋巴细胞增殖反应随日粮维生素A水平提高而增加，22 000 U·kg-1时达到最大，超过时免疫反应降低，即提高高于NRC 标准的维生素A 可使肉鸡获得最大的免疫能力[10]。

总之，维生素A通过黏膜屏障功能的完整、抗炎、抗氧化、伤口愈合等多种方式来促进和调节畜禽的免疫机能，增强机体抵抗多种疾病的能力，同时维生素A对免疫功能的影响已经在分子水平上进行研究，对防控一些传染病会起着积极的作用。

2 维生素E

维生素E是一种脂溶性抗氧化剂，能保护膜内多不饱和脂肪酸（PUFAs）免受氧化，调节活性氧（ROS）和活性氮（RNS）的产生，调节信号转导。在正常和疾病条件下，维生素E维持细胞膜结构的完整，促进动物的体液免疫，提高其抗体水平；提高动物细胞免疫，促进淋巴细胞增殖；也作为一种有效的免疫佐剂，提高免疫效果，免疫调节作用[11]。维生素E 对免疫功能调节的主要机制，一种是抗氧化作用，清除自由基，保护细胞免受损害，抗感染的功效；另一种调节细胞调节素、促细胞生长素等免疫物质的合成来改善机体的免疫功能，可提高体液和细胞免疫并扩大吞噬细胞效率。

2.1 维生素E对体液免疫的影响

维生素E能促进抗体的产生和抗体对抗原的应答反应，增强对疫苗抗体的应答反应。Awadin 等研究维生素E 联用Fetomune-Plus®对H9N2 禽流感病毒感染雏鸡免疫和病理的影响，结果表明，试验组在感染后第3 天和第5 天，十二指肠中IL-2 增加，病毒脱落滴度显著降低（P＜0.05），HI 滴度显著升高，死亡率降低，IHC 显示H9N2 的染色强度降低，说明维生素E联用Fetomune-Plus®补充4周，可改善H9N2感染雏鸡的免疫学和病理学效应[12]。日粮中添加0 mg·kg-1VE 的肉仔鸡对SRBC 的抗体滴度低于添加100 mg·kg-1VE 的肉仔鸡（P＜0.05），表明，日粮添加VE 可以调节肉鸡的体液免疫[13]。日龄添加维生素E 对鸡传染性法氏囊病（IBD）和对氧磷酶（PON1）的抗体滴度显著高于其它处理（P＜0.05），嗜异性细胞数和TOS氧化状态显著降低（P＜0.05），血糖显著降低（P＜0.05），总蛋白显著升高（P＜0.05），表明添加维生素E 可改善肉鸡的抗氧化状态和免疫应答[14]。

2.2 维生素E对细胞免疫的影响

维生素E能促进淋巴细胞的增殖、分化，使体内T 淋巴细胞的百分率和T 辅助细胞对T 抑制细胞的比率升高，刺激细胞因子的产生。Dalia 等研究结果表明，硒与维生素E 协同作用在第42 天血浆IgM 水平和脾脏细胞因子（TNF-α、IFN-γ、IL-2、IL-10）表达上明显，通过调节细胞因子的表达和免疫球蛋白水平，有效地支持免疫系统[15]。Min 等研究表明维生素E 能够通过上调GSH-Px 基因的表达改善氧化应激种鸡的抗氧化状态和免疫功能[16]。Liu 等在日粮中添加30 U·kg-1VE 可减轻肠炎沙门氏菌激发引起的应激症状，控制蛋鸡沙门氏菌感染，增强吞噬功能[17]。

总之，维生素E 对畜禽正常的免疫功能很重要，一种有效的免疫调节剂，具有免疫调节和免疫增强的作用，保障畜禽的健康，减少疾病的发生。

3 维生素D3

维生素D3是一种脂溶性维生素，调节机体钙、磷平衡的激素前体，对先天免疫和适应性免疫都有免疫调节作用，并在抗病毒天然免疫中起着重要作用。

3.1 维生素D3对体液免疫的影响

维生素D3对体液免疫的调节，主要促进体内免疫因子的分泌。Zhao 等研究表明，25-OH-VD3能显著降低RV mRNA 表达和RV 抗原浓度，提高TBK1mRNA 和蛋白水平，提高磷酸化蛋白IRF3（p-IRF3）水平（P＜0.05），显著抑制miR-155-5p在体内外的上调（P＜0.05），而miR-155-5p 的表达显著抑制TBK1 和p-IRF3 的mRNA 和蛋白水平（P＜0.01），说明维生素D 通过体内外miR-155-5p 介导的TBK1/IRF3 信号通路调节减轻轮状病毒感染[18]。梁小芳等研究结果发现，维生素D3对细胞培养上清液中轮状病毒抗原和NSP4 浓度随维生素D3浓度增加而下降，当维生素D3浓度高于1 μmol·L-1时，显著降低轮状病毒抗原和NSP4 浓度（P＜0.05）；与轮状病毒应激组相比，添加维生素D3后降低p62相对表达量（P＜0.05），提高PMAP23、PG1-5 和PR-39相对表达量（P＜0.05），说明轮状病毒感染诱导肠道（肠细胞）自噬发生，添加维生素D3可通过诱导自噬溶酶体降解来缓减轮状病毒感染[19]。张淑云等研究表明，维生素D3对抗体产生有双相调节作用，并可增强单核巨噬细胞的分泌功能[20]。但连续使用大剂量维生素D3可使T细胞数量减少[21]。

3.2 维生素D3对细胞免疫的影响

维生素D3或25-OH-VD3对抗原呈递细胞APC具有免疫调节作用，向T淋巴细胞呈递抗原，同时能增强体内单核细胞、中性粒细胞的吞噬能力。Yang等结果表明，日粮25-（OH）VD3水平的增加使血清25-（OH）VD3浓度呈线性增加（P＜0.01），极显著降低了CD3+CD4+和CD3+CD8+T 细胞的频率（P＜0.01)，总的来说，给断奶仔猪饲喂高剂量25-（OH）VD 可改善免疫功能和抗氧化能力[22]。Lee 等研究表明，饮食中补充维生素D可以通过增加小鼠的NK 细胞活性来调节先天免疫，这种作用可能通过脾脏NK细胞群的改变来介导[23]。

VD3是一种具有双向免疫调节作用，在免疫抑制和免疫异常增强之间起到平衡作用，日粮中添加维生素D3或25-OH-VD3可有效增强动物的体液免疫及对病毒的抵抗力。

4 维生素C

维生素C又名抗坏血酸，是一种水溶性的维生素，也是一种有效的抗氧化剂。维生素C通过支持先天免疫系统和适应性免疫系统的各种细胞功能，有助于免疫防御。

4.1 维生素C对体液免疫的影响

维生素C支持抵抗病原体的上皮屏障功能，促进皮肤的氧化剂清除活性，从而潜在地保护环境氧化应激。Zhu 等研究结果表明，维生素C 浓度为3 mg 时，可在一定程度上改善血浆抗氧化活性和免疫功能，相应的脾组织中促炎细胞因子的表达也较低[24]。维生素C 增加细胞群中活性氧的产生和吞噬细胞的百分比，增加RTS11 细胞向CK9 趋化因子迁移的能力；维生素C还增加了大肠杆菌诱导的一些促炎症和抗菌基因的转录，调节免疫系统[25]。

4.2 维生素C对细胞免疫的影响

维生素C 积聚在嗜中性粒细胞等吞噬细胞中，能增强趋化性、吞噬作用、产生活性氧物种，并最终杀死微生物，还需要凋亡和清除巨噬细胞感染部位的废中性粒细胞，从而减少坏死/网织和潜在的组织损伤。Qin 等研究表明，维生素C 能增加Th1 细胞和巨噬细胞活性，增加浆细胞样树突状细胞的数量，以及树突状细胞成熟标志物的表达，同时可降低脾细胞分泌的肿瘤坏死因子α水平，说明疟疾感染早期服用维生素C（25 mg·kg·d-1，250 mg·kg·d-1）可更好地增强宿主保护性免疫[26]。李世召等结果表明，给肉鸡注射维生素C 15 mg，肉鸡21 日龄血浆总抗氧化能力增强，42 日龄血浆谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性均显著增加，因此，注射维生素C 15 mg 能在一定程度上提高肉鸡的抗氧化性能[27]。

维生素C是畜禽免疫系统必须的维生素，可多方面增强机体的抗感染能力，机体内维生素C含量高时，白细胞更加活跃，清除病原菌的能力更强，是机体内重要的催化剂，维持机体的健康[28]。

5 B族维生素

He 等研究表明，维生素B5能增强H37Rv 感染巨噬细胞的吞噬功能和炎症反应，感染后1、2和4周，口服维生素B5可减少小鼠肺中H37Rv 的集落形成单位。总之，VB5通过调节先天免疫和适应性免疫，显著抑制MTB 的生长[29]。维生素B6是一种辅酶，催化150多种调节蛋白质、碳水化合物、脂质、血红素和重要生物活性代谢物代谢和合成的酶，被认为是抗氧化、抗炎、调节免疫和基因表达的物质[30]。