禽蛋黄免疫球蛋白促进人体健康作用的研究进展

夏民权，李小萌，柳 聪，蔡朝霞

（华中农业大学食品科学技术学院，教育部环境食品学重点实验室，蛋品加工技术国家地方联合工程研究中心，湖北 武汉 430070）

日常生活中，人类的健康受诸多因素影响，除了人体免疫系统功能和环境因素外，微生物在其中扮演着至关重要的角色。根据人体健康取向，微生物群可分为威胁人体健康的病原微生物和与人体系统互惠互利的非病原微生物。微生物的分布环境包括人类生活的环境，人类的体表[1]、口腔[2]、胃肠道黏膜[3-4]以及生殖系统[5-6]。据报道，超过1014个微生物与人体肠道微环境共存，其中包括超过104个细菌个体[7-8]。人体肠道内微生物的种类涵盖了细菌（至少存在一种古细菌）、真核生物、病毒[7]。它们与宿主之间维持着一个动态平衡，共同参与人体免疫系统的形成、成熟和维护，及必要营养素的合成等[4,8]。一旦这种动态平衡被打破，人体健康将受到不同程度的影响[9]，例如：轮状病毒过量增殖导致腹泻[10]；绿脓杆菌引起呼吸道感染[11]、肺炎、泌尿系统感染、脑膜炎等；幽门螺杆菌引起肠胃癌[12]；以及变异链球菌引起龋齿病[13]等。

对于人类健康面临的威胁，目前主要的治疗措施为疫苗注射、抗生素使用及其他药物治疗。主流治疗方法引起的病原微生物耐药性增加[14]日益成为人们不得不面对的健康难题[13]。因此，人们迫切需求寻找新的免疫治疗方法。禽蛋类中的卵黄免疫球蛋白（yolk immunoglobulin，IgY）凭借其在被动免疫治疗中独特的优势逐渐被学者关注和研究，例如：IgY抗体是通过禽类免疫系统自然生产的，蓄积于鸡蛋蛋黄中，来源天然健康；通过免疫反应产生的特异性IgY抗体能针对特定病原体的多个抗原表位，不会引起病原微生物的特异性抗性，也不会影响宿主体内微生物菌群的结构[15]；与哺乳动物的免疫球蛋白G（immunoglobulin G，IgG）相比，IgY具有更好的局部活性和更强的抗原结合力[16]，另外，禽源IgY抗体不与哺乳动物细胞Fc受体结合，也不会与人类补体系统发生作用[17]，因此不会引起免疫副反应（如过敏反应）；IgY被动免疫治疗理论上适用于各个年龄段的人群（包括婴儿和孕妇以及免疫缺陷患者）[13,18]等。因此，口服IgY抗体疫苗在对抗因细菌、病毒以及真核生物诱发疾病的被动免疫治疗中具有巨大的应用潜力。虽然目前IgY抗体应对多种疾病的治疗方法（抗蛇毒[19]、流感[20]等）已逐渐被开发和应用，但是，IgY免疫功能区在被动免疫治疗中的分子作用机理，降解产物在机体内的转运、降解和利用，以及黏液屏障、胃肠道环境等因素导致口服IgY抗体的生物可及性和利用率低下等问题还没有得到有效的解决。本文综述了IgY抗体的生物学结构及功能活性、IgY抗体研究应用现状，并指出新型IgY抗体疫苗能够作为应对当前日益剧增的突发卫生事件（如新型冠状病毒肺炎（以下简称新冠肺炎）、甲型H1N1流感、禽流感等）的新方法，以及IgY抗体可作为肠道微生物菌群结构的调节剂，强化微生物菌群、维护人体健康，以期为IgY抗体在促进人类健康应用中提供新的视角和研究启发。

1 IgY抗体来源与构成

IgY抗体是主要存在于禽类蛋黄中的一类免疫球蛋白，其功能与哺乳动物体内的IgG相似[15]，由禽类机体免疫系统产生，经由血清转移到蛋黄中[21]。据报道，经病原微生物免疫的母鸡能产生大量的IgY抗体，每个鸡蛋约含100～150 mg[22]。一只母鸡每年所产鸡蛋中共含有20～40 g的IgY抗体，其中约有2%～10%为特异性抗体[23-24]。IgY抗体是由两条轻链和两条重链组成的Y型结构（图1）。轻链是由可变区VL和恒定区CL构成，重链可分为可变区VH和4 个恒定CH结构域。轻链（VL-CL）和重链（VH-CH）之间通过二硫键连接，构成了IgY的抗原结合区（Fab区），其可变末端（VL和VH）共同构成了IgY的抗原识别和结合位点。重链的CH2-CH3-CH4区为可结晶片段（Fc区）[25-26]。Fab区主要由多肽序列构成，参与抗原的特异性识别和捕获，而Fc区主要由多糖序列构成，参与对细胞上受体的信号识别和信息传递[27]。

图1 IgY的基本结构Fig. 1 Basic structure of IgY

高效、便捷的分离纯化是进行IgY研究的前提，Tong Chenyao等[28]经过实验发现，蛋黄液先经过不同浓度的去脂溶液（果胶、λ-卡拉胶、羧甲基纤维素、甲基纤维素和硫酸葡聚糖，用于去除不溶性脂质和脂蛋白）处理后，使用硫酸铵盐析、高效液相色谱纯化，可得到高纯度的IgY（质量浓度和产率分别达到了8.36 mg/mL和83.3%）。贺真蛟[29]使用不同浓度的聚乙二醇（PEG 6000）经过两步沉淀-凝胶过滤色谱法制备得到纯度为92.01%的IgY样品，并对其结构和性质进行了分析鉴定。Zhou Xin等[30]在此基础上，报道了一种利用木瓜蛋白酶酶解、二乙胺基乙基纤维素（diethylaminoethyl cellulose，DEAE）-琼脂糖离子交换色谱法纯化IgY片段（Fab和Fc片段）的简便分离方法，并对Fab和Fc片段的回收率和纯度进行了分析，为IgY的进一步研究奠定了良好的基础。

2 IgY抗体在免疫治疗中的生物学活性

IgY抗体在禽类血液和组织液中主要通过毒素中和作用、调理作用和补体激活作用发挥免疫学功能[26]。当IgY抗体应用于抵抗病原微生物时，其主要作用方式为抑制细菌酶的活性、阻断病原微生物在宿主细胞上的黏附及中和病原微生物毒素[31]。IgY抗体还可以通过聚集、固定作用，阻断病原微生物的扩散和增殖，便于被机体免疫系统识别和清除[32]；Jin[33]和Wang Zhaobin[34]等研究表明IgY抗体能抑制大肠杆菌K88对仔猪肠道黏液的黏附；IgY抗体还能与革兰氏阴性菌表面暴露的成分（如脂多糖、外膜蛋白、鞭毛、菌毛等）相结合，从而抑制病原菌在宿主体内的黏附、定植及生长，抑制细菌的活性和毒素的释放[25]。Arimitsu等[35]通过对志贺毒素2型e突变体特异性IgY抗体药物动力学进行研究，发现IgY抗体能够中和志贺毒素2型e突变体的毒性。

3 IgY抗体的稳定性与安全性

IgY抗体在生产、加工、贮藏过程中，对环境中的pH值、温度、酶等因素具有一定的抵抗稳定性，为IgY抗体的研究和应用提供了不小的便利。Nilsson等[36]报道IgY抗体4 ℃下储存6 个月没有发生活性损失。IgY抗体在室温下储存6 个月或者37 ℃环境储存1 个月，没有发生显著的活性降低[17]。但是，温度升高和加热时间延长均会导致IgY抗体与抗原的结合活性下降，如当温度从60 ℃升高到80 ℃时，IgY抗体的活性损失率从20%升高到90%[37]。－20 ℃下反复冻融不会影响IgY抗体的活性，但是，－70 ℃环境下储存一年，IgY抗体的活性显著降低，其最适的长期贮藏温度为－20 ℃[38]。另外，Shin等[37]的研究还表明抗幽门螺旋杆菌IgY抗体在pH 4～8环境下保持稳定，当pH值下降到3和2时，其活性分别降低了70%和80%。山梨醇能够提高IgY抗体在酸碱性环境下的抗性[31]，如pH 5～7环境下，IgY抗体保持良好的稳定性，而当pH＜3时，IgY抗体表现出显著的不可逆失活，添加30%（以溶液体系质量计）以上的山梨醇能显著提高IgY抗体酸稳定性[39]。类似地，蔗糖、麦芽糖、甘油、甘氨酸等物质的添加也能够为IgY抗体提供良好的保护作用[13]。除此之外，化学修饰（糖基化、磷酸化、唾液酸化等）也是改善IgY稳定性的有效途径。据报道，免疫球蛋糖链是由N-乙酰氨基葡萄糖、甘露糖、半乳糖、唾液酸、海藻糖等构成[27,40]，并且存在多个可修饰的糖基化位点（图1）。He Zhenjiao等[41]对构成IgY的4 个糖基位点（葡萄糖、甘露糖、海藻糖、果糖）进行修饰，发现糖基化能改善IgY的亲水性、热稳定性，但是会降低其抗原结合活性。Sheng Long等[42]进一步分析了N端糖基的去除对IgY构象和稳定性的影响，研究表明，N-聚糖的酶解导致其结构稳定性、对胃蛋白酶的抗性均显著降低，N-糖基化是维持IgY结构稳定的重要原因。另外，据报道，IgY抗体对胰蛋白酶和凝乳蛋白酶也具有较强的抗性，但是能被胃蛋白酶分解[43]。胃蛋白酶对IgY抗体的分解高度依赖于环境的pH值（pH≥5时，IgY抗体保持有一定的胃蛋白酶抗性和抗原结合活性，当pH＜4.5时，其活性消失）[13]。低pH值条件下，IgY抗体活性的损失很可能是因为分子构象的变化引发抗原结合位点的变形[44]。

另外，IgY的安全性也已经得到了广泛的认可。IgY是禽类通过免疫系统自然产生的抗体，蓄积于蛋黄中，来源天然健康；通过免疫反应产生的特异性IgY抗体能针对特定病原体的多个抗原表位，不会引起病原微生物的特异性抗性，也不会影响宿主体内微生物菌群的结构[15]；从生物学角度来讲，人与鸡的亲缘关系较远，存在人和鸡共患疾病的机率也较小，禽源IgY抗体不与哺乳动物细胞Fc受体结合，也不会激活人类补体系统[45]，不会引发免疫副反应（如过敏反应）；IgY被动免疫治疗理论上适合各个年龄段的人群（包括婴儿和孕妇以及免疫缺陷患者）[13,18]等。同时，IgY抗体长达10 年的临床应用[46]也证实了IgY抗体的安全性。

4 IgY抗体应用的研究现状

2019年末，来势迅猛的新型冠状肺炎病毒席卷全球。在巨大突发卫生事件面前，人类医疗卫生水平受到前所未有的挑战。被动应对新冠肺炎蔓延的同时，人们也在积极寻求治疗策略，其中，很多科学工作者将目光转移到了禽蛋IgY上，旨在寻求能够对抗新冠肺炎特异性IgY抗体。成立于美国芝加哥的IgY Life Sciences公司计划利用抗冠状病毒刺突蛋白IgY-110抗体制成喷剂通过鼻腔给药治疗新冠肺炎感染，并定于2020年9月进入第一阶段临床试验，虽然目前还未达到预期效果[47]。在此之前，大量关于IgY的研究为其在新冠肺炎治疗策略探索之路上提供了宝贵的研究经验。下面将对近年来IgY的研究和应用进行回顾和归纳分析。

4.1 IgY抗病毒的研究

病毒的种类繁多，其诱发的疾病症状、发病机理不一，为了寻求良好的治疗策略，科学工作者对IgY在病毒性疾病的治疗和防控中做了大量研究。病毒的生物学结构相对简单，暴露于病毒表面的抗原决定簇是IgY特异性识别和发挥免疫功能的重要途径。下面通过近几年IgY在冠状病毒和轮状病毒防治中的一些研究来揭示其在病毒性疾病中的预防、治疗潜力。

4.1.1 抗冠状病毒

一直以来，冠状病毒与人类共存，Bok等[48]对1994—2010年流行病原体牛冠状病毒致病行为和抗原特性进行了对比分析。据报道，在野生反刍动物、狗和马等宿主身上也检测到了与牛冠状病毒类似的病毒菌株[49]。2003年的非典型肺炎是因冠状病毒引发的人类急性呼吸道感染并首次在人类群体中大规模传播的案例，Cleri等[50]对非典型肺炎冠状病毒从被发现到大范围传染的整个过程进行了详细报道。大量科学工作者投身于冠状病毒诱发的非典型肺炎疫苗和防治策略的研究中，其中，Fu Chaoyang等[51]利用灭活的非典型冠状病毒对鸡进行免疫，从蛋黄中分离纯化IgY，并对其中和活性进行了评估，发现IgY在抗非典病毒中具有极大的潜力。He Runtao等[52]报道，冠状病毒对细胞通路的激活存在选择性，冠状病毒通过核衣壳蛋白（而不是膜蛋白）对激活蛋白-1相关信号转导通路进行激活，不激活核因子-κB通路。Palaniyappan等[53]利用大肠杆菌表达非典型冠状病毒核衣壳蛋白，并制备了相关的鸡多克隆IgY抗体，联合酶联免疫吸附试验检测法开发了一套对非典型冠状病毒定量检测系统。Lee等[54]在鸡体内发现了对非典型冠状病毒刺突蛋白具有高亲和力的抗体片段，且其可以通过噬菌体展示技术大量表达。此外，Wei Shuangshi等[55]研究了鸡IgY抗体对新冠肺炎模拟病毒的中和作用，并指出IgY抗体能够抑制新冠肺炎病毒刺突蛋白与人的血管紧张素转换酶2（angiotensin converting enzyme 2，ACE2）（受体）结合，证实了IgY抗体在新冠肺炎病毒防治上巨大的潜力。Somasundaram等[22]剖析了特异性IgY对新冠肺炎病毒的潜在治疗价值，并对预防新冠肺炎的可能途径进行了描述（图2）。IgY抗体可以与冠状病毒上的刺突蛋白特异性结合，从而竞争性抑制病毒对人体细胞受体的侵染，并且可以通过噬菌体展示技术对目标IgY抗体进行优化和大量表达[22]。Lu Yan等[56]通过抗原表位定位发现了5 个IgY抗新冠肺炎病毒刺突蛋白的线性表位，IgY与抗原表位结合可以阻止蛋白酶对S1/S2裂解位点的切割，从而抑制新冠病毒与细胞膜融合和抑制病毒入侵细胞。开发IgY应对新冠病毒的治疗策略[57]和口服IgY法预防、治疗呼吸道疾病[58]也被科学工作者认可和提倡。但是，目前人们对IgY在冠状病毒中的研究和了解远远满足不了IgY抗体在新冠肺炎防治应用中的需求。因此，还需要大量的研究来推动IgY抗体技术在冠状病毒防治中的应用。

图2 IgY抑制冠状病毒侵染人体细胞示意图[22]Fig. 2 Schematic diagram of inhibition of coronavirus infection in human cells by IgY[22]

4.1.2 抗轮状病毒

轮状病毒是世界范围内诱发婴幼儿（5 周岁以下）腹泻的重要病原体之一，它可以经动物通过直接或者间接方式传染给人类，甚至可能导致婴幼儿的死亡[59]。口服抗体被动免疫治疗在这类流行病的防治中受到了广泛的关注。大量研究表明，禽类IgY抗体能够缓解、治疗和预防轮状病毒感染诱发的腹泻等症状。例如，Vega等[60]研究发现，特异性IgY抗体对轮状病毒诱发新生犊牛腹泻具有有效的预防效果，IgY的治疗可以显著缩短犊牛腹泻持续时间和降低严重程度。通过仔猪模型（仔猪生理和免疫特征与婴儿极为相似）研究发现，口服IgY抗体作为牛奶补充剂能有效地保护新生猪免受轮状病毒感染[59]。IgY能有效地降低人轮状病毒诱发的小鼠腹泻发病率，距离感染时间越短，IgY的治疗效果越好，在感染后1 h内口服IgY能完全预防腹泻[43]。另外，在动物模型中的一些其他研究也证实了IgY对轮状病毒感染具有良好的防治效果，如牛轮状病毒感染[61]、人轮状病毒诱发小鼠肠炎及防治[62]等。研究轮状病毒的致病机制是彻底克服此类流行病的关键，也是研究IgY治疗轮状病毒病的立足点。20世纪90年代至今，大量研究已经对轮状病毒的致病机制进行了报道。Jolly等[63]报道，轮状病毒的衣壳蛋白由VP4和VP7组成，VP4作为病毒的附着蛋白能被胰蛋白酶水解成VP5*和VP8*，这会导致病毒感染性增强[64]。轮状病毒对MA104细胞受体的识别与半乳糖成分紧密联系[63]。Puccetti等[65]发现，轮状病毒感染与不适当的自身免疫反应相关。乳糜泻被证实是易感个体对谷蛋白过度免疫导致，研究表明，轮状病毒VP7蛋白与谷蛋白具有同源性肽，当肠上皮细胞暴露于轮状病毒VP7衍生肽时，其调控基因簇与乳糜泻中的调控基因簇相似[65]。轮状病毒感染导致了小肠绒毛发育不良和萎缩、肠壁变薄、电解质失衡、葡萄糖和氨基酸的转运被抑制、钠-钾ATP酶活性降低、小肠上皮细胞通透性增加等[66]。IgY与轮状病毒之间和对相关症状治疗的作用机制也是目前科学工作者关注的热点问题之一。在众多的研究报道中，IgY对轮状病毒的预防治疗机制被认为是更趋向于：一方面能黏附和抑制病毒的增殖，中和病毒毒素[32,67]；另一方面加强了对生物体黏膜免疫的正向调节作用[59-60]。据研究报道，给出生前14 d的犊牛饲喂添加有抗牛轮状病毒特异性IgY抗体的牛乳，犊牛肠黏膜中的抗体分泌细胞数量和同型抗体多样性显著增加，IgY在对生物体黏膜免疫正向调节中表现出积极作用[68]。轮状病毒的非结构蛋白NSP4对肠细胞具有一定毒性[69]，IgY除了能抑制轮状病毒在肠道中定植和在感染细胞间的扩散外，还能够部分中和轮状病毒的NSP4蛋白[32]。

4.2 IgY的抗菌潜力

暴露于细菌表面的多种结构（如脂多糖、外膜蛋白、鞭毛、菌毛等）是IgY抗体特异性识别和抑制细菌增殖扩散的重要位点[25]。大量研究表明，IgY抗体具有良好的抗菌效果和应用潜力，例如，Lee等[70]研究发现特异性IgY抗体能有效地抑制肠沙门氏菌的生长，在含有抗鼠沙门氏菌特异性IgY抗体的脂质培养基上，鼠沙门氏菌生长速度被抑制，仅为对照组的1/6～1/4。Zhen Yuhong等[71]用甲醛灭活的大肠杆菌O111免疫母鸡，并从蛋黄中分离纯化特异性IgY抗体，研究发现，特异性IgY抗体不仅能抑制大肠杆菌O111的生长，还能显著增加分离自牛奶中的巨噬细胞和多形核中粒细胞对大肠杆菌O111的吞噬活性，从而具有抑制和预防奶牛因大肠杆菌O111增殖诱发的乳腺炎疾病的作用。金黄色葡萄球菌也是诱发奶牛乳腺炎的重要原因之一，与上述相似的研究结果在金黄色葡萄球菌的体外抑制实验中也被报道[72]。Wang Linhui等[73]的研究表明，特异性IgY抗体是通过阻滞金黄色葡萄球菌在牛乳腺上皮细胞的内化作用或者毒素中和作用来防止牛乳腺炎症的发生。幽门螺杆菌是诱发胃炎、胃溃疡、胃癌等病症的重要原因之一，由于耐药性增强，传统抗生素（包括甲硝唑、阿莫西林、克拉霉素等）在幽门螺杆菌诱发病症的治疗中显得越来越乏力，特异性IgY抗体被动免疫治疗可以很好地解决这个问题。幽门螺杆菌脲酶是抑制幽门螺杆菌增殖和感染正常细胞途径中重要的抗原识别靶标，Suzuki等[74]对17 名无症状幽门螺杆菌感染者进行口服特异性IgY抗体治疗试验，治疗4 周后发现13C尿素呼吸试验数值显著降低，证实特异性IgY抗体具有缓解和治疗胃炎的潜力。铜绿假单胞菌感染是诱发囊性纤维化肺疾病导致肺功能下降的重要原因，Thomsen等[75]研究发现，特异性IgY抗体能改变细菌的适应能力，增强多形核粒细胞介导的吞噬作用促进细菌的快速清除。此外，关于IgY对其他致病菌的防治研究也被报道，如变异链球菌[76]、白色念珠菌[77]等。由此可见，IgY在对抗致病菌中具有巨大的应用潜力，然而，IgY抗菌功效的发挥受诸多因素限制。其中，“给药途径”是决定IgY能否在生物体内发挥生物活性功能的首要因素，相比于传统的皮下和静脉注射，口服方式占据了绝对优势（如方便、痛苦小、不存在交叉感染、不需要定点集中操作等）。但是，口服递送同样也面临诸多障碍，如IgY容易受到胃液环境的降解[13]、生物屏障（胃肠黏膜、细胞膜等）屏蔽IgY的吸收转运[78]等。Chalghoumi等[79]通过将抗沙门氏菌特异性IgY抗体添加到饲料中对感染沙门氏菌的母鸡进行饲喂实验，由于口服递送障碍的影响，不同给药剂量的特异性IgY抗体对沙门氏菌的生长和盲肠定植均无显著作用。所以，为了使IgY在生物疾病防治中起到良好的作用，需要建立灵活、智能、安全的递送体系或者进行物理、化学改性修饰，达到避免酸性胃液环境的消化降解实现定点释放和吸收的目的。

4.3 IgY参与营养代谢调节

生物体内进行的营养物质吸收、运输、转化和能量代谢过程（如糖酵解、三羧酸循环等）是一系列高效的酶促反应过程，关键性酶数量的减少或者缺失会导致营养代谢紊乱。常见的因代谢紊乱诱发的疾病包括高胆固醇动脉粥样硬化及肥胖等。利用特异性IgY对代谢过程中相关酶进行调控，有利于将IgY应用于调节生物体的营养代谢。Ding Lili[80]和Li Jinmei[81]等研究表明，甾醇调节元件结合蛋白是调节胆固醇、脂肪酸和甘油三酯生物合成相关基因表达的主要转录因子，姜黄素和大黄素能够抑制甾醇调节元件结合蛋白，降低胆固醇和脂肪酸的生物合成。Li Meixin等[82]在最近的研究中发现，利用蛋白水解定向嵌合体介导3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶蛋白（存在于内质网中的一种跨膜蛋白，被认为是治疗血脂异常经典药物靶点）的降解将可能是降低胆固醇水平和治疗相关疾病的新策略。此过程类似于抗体结合诱导降解，因此，IgY特异性抗体也具有类似的潜力。关于IgY在能量调控中的作用效果也有文献报道。例如，Bae等[83]报道了一种抗Niemann-Pick C1-Like 1（NPC1L1）（一种胆固醇转运蛋白）IgY特异性抗体对非酒精性脂肪肝的治疗效果，图3显示了阻断NPC1L1治疗非酒精性脂肪肝的潜在机制[84]。Bobeck等[85]将人肠道钠依赖磷酸转运蛋白2b免疫母鸡得到特特异性IgY抗体，通过饲喂小鼠治疗高磷血症，得到了积极的结果。Hirose等[86]制备并检测了抗脂酶特异性IgY抗体抑制胰腺脂肪酶的活性及其预防肥胖的能力，结果发现抗脂酶IgY抗体的使用伴随着甘油三酯排泄量的增加，是一种良好的减肥策略。此外，Stadlmann等[87]利用单克隆抗体技术制备了鸡的VH-VL单链抗体，并对其亲和力进行了评估，结果发现该方法对由小麦醇溶蛋白诱发的小肠炎症性疾病（乳糜泻）具有很好的治疗潜力。

图3 IgY通过阻断胆固醇转运蛋白（NPC1L1）治疗非酒精性脂肪肝的潜在机制[84]Fig. 3 Potential therapeutic mechanism of IgY in nonalcoholic fatty liver disease by blocking cholesterol transporter (NPC1L1)[84]

4.4 IgY调节肠道微生物稳态

微生物菌群与宿主免疫系统完整性息息相关，微生物通过直接参与或者通过代谢产物（如短链脂肪酸、胆汁酸、色氨酸代谢物等）间接参与宿主免疫调节作用[88]，对神经系统的发育和免疫系统的成熟也有一定的影响[89]。肠道内微生物稳态失衡可以通过影响T细胞活性来触发多种免疫功能紊乱[90]。IgY对肠道菌群的调节作用主要包括两个层面：一是对外来病原菌定植的清除作用；二是对土著菌群稳态失衡的辅助调节作用。肠道内，IgY对外来病原菌的清除作用与体外抗菌、抗病毒的作用过程类似。目前，关于IgY在肠道菌群稳态调节方面的文献报道非常少，最近一项工作对可能定植于肠道的几种病原菌特异性IgY抗体进行研究，选取100 名志愿者进行为期12 周的口服试验，通过16S RNA测序分析炎症指标变化来反映肠道微生物菌群的调控情况[91]。该方法还需要进一步研究才能确保其有效性。综上，借助IgY抗体对肠道微生物的微调控来实现维护宿主免疫健康，将是一种具有巨大潜力的新方法。

同时，一些其他相关的报道可能提供新的研究思路和可行性依据，例如，Wallace等[92]通过体外模拟肠液实验分析了单克隆抗体（IgG1、IgA等）改善胃肠道稳态的治疗潜力，研究发现，单克隆抗体的可变区有助于提高抗体自身的稳定性和介导相关蛋白酶的敏感性。尽管单克隆抗体经模拟肠液消化后产生了降解，但仍表现出对大肠杆菌产的产毒素抑制活性[92]。Xi Menglu等[93]分析了水苏糖对微生物菌群结构的调控作用，发现水苏糖可以促进双歧杆菌增殖，提高短链脂肪酸、分泌型免疫球蛋白A和白蛋白水平，降低脂多糖诱发相关炎症因子（白细胞介素-1、6、17和肿瘤坏死因子）表达，从而起到对肠道感染后部分菌群的恢复和保护作用。Chen Qingqing等[94]从肠黏膜免疫和肠道菌群的角度分析了黄连多糖对肠道稳态的调节作用，结果发现，黄连多糖能够被肠道菌利用并且动态调控微生物菌群的组成、分布和多样性，也能够影响肠上皮组织炎症因子的表达水平。除此之外，最近的报道表明，每千克饲料中添加12.1 g精氨酸能促进黄羽鸡个体生长，提高肠道抗氧化能力、先天免疫力和调节微生物菌群（增加厚壁菌门、软壁菌门和念珠菌属相对丰度，降低梭状芽孢杆菌相对丰度）[95]。氨基酸参与T、B淋巴细胞，自然杀伤细胞和巨噬细胞的活化调节，氨基酸的缺乏会导致免疫力下降，精氨酸、组氨酸和色氨酸在机体免疫增强中发挥着重要的作用[96]。

综上，IgY可能通过直接作用于有害微生物（特异性识别和结合致病菌，抑制微生物增殖、扩散等作用）、间接途径（毒素中和作用）、作为底物被微生物代谢利用、调节宿主细胞炎症因子表达水平和水解产生活性多肽或者氨基酸等途径参与肠道微生物和宿主免疫稳态的调节。

5 口服IgY在被动免疫治疗中的应用

IgY抗体经过胃肠道时，会被酸性的胃液环境消化[13]，加上生物屏障的存在[78]，会导致IgY抗体生物可及性和生物利用度下降甚至消失，这也是目前IgY的研究和应用的技术难题之一。Winkelbach等[97]比较了口服和腹腔注射下IgY的被动免疫效果，发现给予鳟鱼口服200 倍剂量（相对于腹腔注射）后，其血样中仍检测不到IgY，证实了胃液环境对IgY的消化降解。为了提高口服IgY的生物活性稳定性和靶向吸收，科学工作者开展了系列相关的研究。纳米包载技术的发展为IgY生物可及性的提高提供了很好的途径，据报道，壳聚糖-海藻酸钠逐层组装载药纳米颗粒能实现对药物在酸性胃液环境下保护，并在弱碱性小肠液环境中释放，有效地促进IgY的靶向肠道释放[98]。脂质体[99]、胶束[100]、纳米乳液[101]等包载技术在保证活性物质经胃肠道稳定递送中均取得了显著的进展。Xu Le等[102]利用壳聚糖-海藻酸盐体系对特异性IgY抗体进行包载，对大菱鲆体内防治爱德华氏菌病效果进行评估，肯定了IgY包载体系的治疗效果。Li Xiaoyu等[103]研究了特异性IgY抗体-壳聚糖-海藻酸盐体系在猪体内对产毒素大肠杆菌K88+的防治作用，也证实了壳聚糖-海藻酸盐微胶囊可以保护IgY免受胃酸环境消化降解。Gu Luping等[104]也报道了海藻酸钠/卡拉胶微胶囊系统可以通过静电相互作用实现IgY在胃液环境下紧缩、小肠液环境膨胀释放，达到定点递送的目的。关于提高物质在肠细胞处靶向性吸收的研究也有报道，Bakshi等[105]制备了重组抗体（特异性重链抗体片段与小鼠IgG 2a Fc结构域融合），并通过单克隆抗体技术获得大量抗氨肽酶N的特异性抗体（氨肽酶N为产毒素大肠杆菌F4菌毛特异性蛋白受体，在肠细胞上大量表达，常被作为黏膜疫苗口服给药的靶标），以此作为载体实现病原疫苗的靶向递送和靶向细胞吸收。然而，目前的递送技术仍然满足不了IgY在生物体液环境中稳定、靶向递送的需求，这方面的研究还相对薄弱。Magwira等[106]对肠道菌群影响口服轮状疫苗作用效果现状进行了综述，并指出肠道菌群与口服疫苗有效性关系的研究仍处于初级阶段，特定菌株的分子免疫调节功能尚不明确。因此，在人类被动免疫治疗应用过程中，需要更加灵活、智能的递送体系来提高IgY在复杂多变的体内环境中的稳定递送和靶向吸收，更加详细的分子互作机制需要进一步研究。

6 结 语

经过科学工作者多年的研究，IgY抗体在人类被动免疫调节应用中的巨大潜力逐渐被发掘。IgY抗体稳定性好、安全性高、免疫活性强、廉价、易获得等特性为IgY的研究和应用提供了良好的基础。由于不会引发耐药性，在病毒和细菌的防治过程中，IgY被视为抗生素的最佳替代品。另外，特异性IgY通过与相关代谢酶和炎症因子等相互作用在营养代谢调节和肠道微生物菌群稳态控制中显示出巨大的潜力。更重要的是，IgY有望成为解决日益剧增的卫生突发事件的新途径。然而，人们对IgY在治疗和预防生物性（病毒、细菌等微生物）疾病、调节营养吸收和能量代谢平衡、维持和微调控肠道微生物菌群和宿主免疫稳态中的研究还处于初级阶段，IgY发挥生物活性功能的作用途径及作用方式仍不明确，就目前的了解远远满足不了生活中预防和治疗相关疾病的各种需求。为了应对生物体内复杂环境中出现的各种问题，大量未知领域有待进一步探索和研究，包括IgY与抗原之间、IgY降解产物之间或降解物与抗原之间及IgY与宿主细胞之间更加详细的互作机制；IgY在肠道上皮细胞上的转运行为及在生物体内的作用方式；更加智能、强靶向性递送体系的建立等。