動物腸道免疫研究進(jìn)展

暮雨撒江天

腸道是機(jī)體內(nèi)最大的細(xì)菌和毒素的“貯庫”，數(shù)目超過體內(nèi)細(xì)胞的總數(shù)，這么龐大的菌群及其毒素若無限制地穿過腸壁，擴(kuò)散到其他部位，必然會給機(jī)體帶來極大的危害。然而，正常的腸道之所以能夠有效地將腸道內(nèi)細(xì)菌、毒素等有害物質(zhì)局限于腸道內(nèi)，是因為腸道內(nèi)各種免疫成份為機(jī)體提供了多方面、多層次的防護(hù)，構(gòu)成了嚴(yán)密的免疫屏障，這就是腸道免疫。
腸道免疫是由一個復(fù)雜的腸道免疫系統(tǒng)組成的，腸道免疫系統(tǒng)的狹義概念是指由有結(jié)構(gòu)的組織黏膜濾泡和彌散淋巴組織構(gòu)成的腸相關(guān)淋巴組織（Gut-associated Lymphoid Tissue，GALT），也叫黏膜免疫系統(tǒng)。本文就動物的腸道免疫機(jī)制和對動物腸道免疫的影響因素及其從動物營養(yǎng)角度的調(diào)控做一綜述。
1 動物腸道免疫 胃腸黏膜的淋巴組織包括腸上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞intraepitheliallymphocyte,IEL）、固有層淋巴細(xì)胞（laminaproprialymphocyte,LPL）和Peyer’s淋巴結(jié)（peyer spatch’s，PP）等腸相關(guān)性淋巴組織3類[1]。其中，Peyer’s淋巴結(jié)對腸黏膜免疫的觸發(fā)和表現(xiàn)起著關(guān)鍵作用。腸道免疫系統(tǒng)功能中起中心作用的是由B細(xì)胞轉(zhuǎn)化為漿細(xì)胞后產(chǎn)生的IgA，它被認(rèn)為是腸道免疫屏障的一個重要方面，對腸道菌群有調(diào)節(jié)作用[2]。IgA經(jīng)過腸上皮細(xì)胞或在細(xì)胞間隙內(nèi)與上皮細(xì)胞產(chǎn)生的分泌片段結(jié)合，形成分泌型免疫球蛋白（S-IgA），S-IgA釋放入腸腔，既可與相應(yīng)抗原結(jié)合，抑制細(xì)菌增殖和中和毒素，保護(hù)腸黏膜，又能抵抗蛋白溶解酶作用，從而保護(hù)腸黏膜防止被消化[3]。
1.1 S-IgA的合成和轉(zhuǎn)運(yùn) S-IgA的產(chǎn)生開始于小腸集合淋巴結(jié)，淋巴結(jié)內(nèi)包含有B細(xì)胞、T細(xì)胞表型和巨噬細(xì)胞[4]。在胃腸道內(nèi)能產(chǎn)生IgA的這些淋巴相關(guān)組織都含有濾泡相關(guān)上皮細(xì)胞（follicle-associated epithelium ，F(xiàn)AE）一種微褶皺細(xì)胞（M細(xì)胞），能夠傳導(dǎo)活或死的抗原的信號到位于它下面的淋巴組織（Kato and Owen,1994）[5]。一旦有M細(xì)胞傳導(dǎo)的信號， B細(xì)胞、T細(xì)胞表型和巨噬細(xì)胞等抗原效應(yīng)細(xì)胞（antigen-presenting cells ，APCs）就立即出現(xiàn)在FAE的下面形成一個圓頂（Farstad et al, 1994）[6]。抗原通過M細(xì)胞由巨噬細(xì)胞表達(dá)，抗原傳到了淋巴組織會被進(jìn)一步作為免疫復(fù)合物被固定于腸集合淋巴細(xì)胞，抗原被T輔助細(xì)胞處理和表達(dá)，誘導(dǎo)B細(xì)胞增殖和分化，由IgM型的B細(xì)胞轉(zhuǎn)變成IgA型B細(xì)胞（Brandtzaeg ,1996）[7]。在大鼠、小鼠和兔等動物分泌出來的IgA是經(jīng)淋巴管、胸導(dǎo)管進(jìn)入血循后被肝臟攝取。肝細(xì)胞和膽道上皮細(xì)胞能夠合成分泌片，IgA在被轉(zhuǎn)運(yùn)到膽道的過程中與分泌片結(jié)合，形成S-IgA，與膽汁混合，最終到達(dá)腸道。在人IgA的轉(zhuǎn)運(yùn)沒有動物復(fù)雜，而是直接進(jìn)入腸道。 1.2 S-IgA的生物功能 S-IgA主要由IgA雙聚體J鏈和一個分泌片（secretorycomponent,SC）組成。IgA和J鏈由漿細(xì)胞合成，SC作為IgA特異性受體（specificreceptor）位于上皮細(xì)胞膜上并由上皮細(xì)胞合成。結(jié)合分泌片段后的IgA，含有4個抗原結(jié)合位點(diǎn)，具有類似于凝集素的功能結(jié)構(gòu)更為緊密不易被酶降解，有助于IgA在黏膜表面及外分泌液和乳汁中保持抗體活性，S-IgA的這一功能在與腸道黏液中的黏蛋白結(jié)合后還能得到加強(qiáng)。 分泌型IgA（s-IgA）的主要生物學(xué)功能是：①抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用（ADCC作用）。存在于腸道上皮細(xì)胞基底膜的特殊多聚免疫球蛋白受體（pIgR）介導(dǎo)的穿上皮轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制（Mostov，1995）[8]使S-IgA不僅可以在腸腔外分泌液中發(fā)揮生物學(xué)功能，也可以在上皮細(xì)胞和固有層中與侵入的抗原結(jié)合而發(fā)揮免疫排除和其他抗感染作用（Lamm,1998）[9]。Ig A 在上皮細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮中和病毒的效應(yīng)已被證實(shí)（Burns等，1996；Mazanec等，1995）[10]，但其作用的有效發(fā)揮取決于病毒成分和抗原決定簇的識別及病毒的復(fù)制周期（Lamm,1998）[9]。S-IgA能與進(jìn)入固有層中的蛋白質(zhì)抗原甚至病毒結(jié)合形成可溶性復(fù)合體而通過穿上皮機(jī)制排出到腸腔中（Gan等,1997）[11]。②在腸道內(nèi)直接發(fā)揮作用。當(dāng)腸黏膜受到不同程度的侵襲時，黏膜便產(chǎn)生大量的S-IgA，以抵抗各種病原體的入侵。S-IgA可抑制腸道內(nèi)的細(xì)菌黏附腸道黏膜表面，S-IgA在黏膜表面是通過黏膜內(nèi)蠕動和絨毛清除來阻止黏膜與病原體的接觸[12]，S-IgA直接阻止或在空間上干涉微生物與介導(dǎo)上皮黏附的蛋白接觸，甚至在上皮細(xì)胞泡狀間隙內(nèi)阻止入侵的病原體[13~15]。他（它）還可中和腸道內(nèi)的毒素、酶和病毒，并結(jié)合抗原形成免疫復(fù)合物由吞噬細(xì)胞吞噬清除，使已被腸道酶類改變的病原體毒力降低。 S-IgA不僅能中和病原體產(chǎn)生的毒素還能中和植物毒素。Mantis NJ等（2004）[16]報道，人類的S-IgA H鏈和SC能與蓖麻子蛋白相連，抑制蓖麻子蛋白黏附于十二指腸固有層。劉冬妍等（2004）[17]認(rèn)為，S-IgA是蓖麻子蛋白的受體，減少了毒素與上皮細(xì)胞表面的糖脂和糖蛋白的接觸。S-IgA附著后生物原結(jié)合形成復(fù)合物外還能刺激呼吸道、消化道等黏膜中的杯狀細(xì)胞分泌大量黏液，“沖洗”黏膜上皮細(xì)胞妨礙微生物黏附[18]。此外，S-IgA與補(bǔ)體、溶菌酶協(xié)同還具有殺菌作用。Herman F等（1996）[19]用HIV-1C4/V3的肽鏈T1SP10MN（A）制成疫苗，免疫C57BL/6 BALB/C小鼠，小鼠陰道、尿道產(chǎn)生大量分泌型IgA，S-IgA除保護(hù)黏膜表面完整，防止HIV病毒入侵還有阻止HIV黏附，使其易被清除，避免感染HIV的功能。Kaneko等（2000）[20]用HIV外鞘DNA制作DNA疫苗給BALB/C小鼠口服后，能特異性誘導(dǎo)陰道分泌S-IgA，保護(hù)機(jī)體免受病毒的侵害。
2 動物腸道免疫的影響因素 2.1 細(xì)胞因子對動物腸道免疫的影響 細(xì)胞因子中干擾素-γ（IFN-γ）和腫瘤壞死因子-?琢（TNF-?琢）對IgA的分泌有下調(diào)作用，IL-4、IL-5、IL-6、IL-10對IgA的分泌有增強(qiáng)和誘導(dǎo)作用，分泌這些因子的細(xì)胞主要存在于固有層內(nèi)，與IgA漿細(xì)胞有著密切的空間關(guān)系。近期研究[21]發(fā)現(xiàn)，在黏膜組織內(nèi)白細(xì)胞介素-15（IL-15）是SIgM+S-IgA-和SIgM-S-IgA+B-1細(xì)胞轉(zhuǎn)化為IgA細(xì)胞的重要因子，IL-15同IL-5一樣在調(diào)節(jié)B-1細(xì)胞分化成產(chǎn)生IgA漿細(xì)胞過程中起重要作用，它是調(diào)節(jié)IgA反應(yīng)的重要細(xì)胞因子。 最近發(fā)現(xiàn)腹腔CD5+B細(xì)胞群中含有許多IgA漿細(xì)胞的前體細(xì)胞，IL-5和IL-2可大大增強(qiáng)這種細(xì)胞分泌IgA和IgG的能力[22]。IL-4是S-IgA+ B細(xì)胞產(chǎn)生的重要因子[23]。資料表明Th-2型細(xì)胞因子：IL-4，IL-5和IL-6對黏膜IgA的發(fā)育有調(diào)節(jié)作用，且Th-2細(xì)胞在小腸黏膜的出現(xiàn)頻率較高，這些細(xì)胞因子的mRNA表達(dá)也占優(yōu)勢[24]。
2.2 病原菌的影響 許多病原菌在長期進(jìn)化過程中合成了一種IgA蛋白水解酶，可以水解黏膜局部的S-IgA，從而削弱S-IgA的保護(hù)功能，便于細(xì)菌的入侵和定植[25]。IgA蛋白水解酶的表達(dá)可能是病原菌對抗宿主腸道黏膜免疫反應(yīng)的重要致病機(jī)理。最近研究發(fā)現(xiàn)，人體血清和外分泌液中具有這類因子的抑制因子，它不但能對抗IgA蛋白酶的水解作用，而且還能對抗腸道液體動力系統(tǒng)的干擾，這類抑制因子在感染的恢復(fù)期血清中水平最高[26]。研究發(fā)現(xiàn)，白色念珠菌、銅綠假單胞菌及某些腸桿菌科細(xì)菌能產(chǎn)生可降解IgA的蛋白酶。 2.3 其他物質(zhì)的影響 血管活性腸肽（VIP）、P物質(zhì)（SP）、生長抑素（SS）等對S-IgA合成轉(zhuǎn)運(yùn)等都有影響。體外研究表明，SS可下調(diào)DNA合成和細(xì)胞分裂，抑制Ig（尤其是IgA）的合成；而SS受體多位于具有抑制和殺傷作用的T淋巴細(xì)胞上，除直接作用于淋巴細(xì)胞外，SS還作用于其他細(xì)胞，間接拮抗淋巴細(xì)胞的分裂和Ig的合成。VIP對淋巴細(xì)胞的分裂和Ig的合成有明顯的調(diào)節(jié)作用，且對IgA合成的影響大于對IgM或IgG的影響。VIP受體主要分布于T細(xì)胞上。VIP與其受體結(jié)合可活化膜的環(huán)腺苷酶系統(tǒng)，導(dǎo)致DNA復(fù)制和細(xì)胞分裂的抑制。SP能顯著促進(jìn)Con-A刺激的PP淋巴細(xì)胞和脾淋巴細(xì)胞的DNA合成，也可促進(jìn)Ig的合成，其對IgA合成的影響大于對IgM的影響，IgG不受影響[27]。
3 動物腸道免疫的調(diào)控 3.1 谷氨酰胺與動物腸道免疫 谷氨酰胺（G1n）缺乏能明顯降低腸腔中S-IgA的含量，與腸黏膜內(nèi)可分泌S-IgA的漿細(xì)胞數(shù)量減少有關(guān)。Bruke等（1989）研究了接受全腸外營養(yǎng)（Total Parenteral Nutrition，TPN）動物腸道免疫功能的變化，發(fā)現(xiàn)沒有加入Gln的動物，膽汁中S-IgA的分泌下降了50％，細(xì)菌大量粘附于黏膜表明，腸系膜淋巴結(jié)中有明顯細(xì)菌移位；而在總腸外營養(yǎng)物中加入谷氨酰胺的動物，膽汁中S-IgA水平與正常動物比較無差別，腸黏膜漿細(xì)胞計數(shù)也證實(shí)谷氨酰胺能阻止產(chǎn)生S-IgA細(xì)胞的減少。Alverdy等（1992）[28]隨后的結(jié)果又證實(shí)，未加入G1n的TPN組動物膽汁中S-IgA明顯下降，IgA陽性的漿細(xì)胞也明顯減少，另外CD4+、CD8+的淋巴細(xì)胞也急劇下降，而在TPN液中加入谷氨酰胺的動物B、T細(xì)胞均與正常動物無差別。
3.2 益生素與動物腸道免疫 乳酸菌的某些菌株：鼠李糖乳桿菌（ATCC-53103），植物乳桿菌（VTT），乳酸球菌（ARH74），雙歧桿菌動物亞種是腫瘤壞死因子（TNF-α）和IL-6的強(qiáng)有力的誘導(dǎo)劑，有些能刺激IL-10的產(chǎn)生，以增強(qiáng)免疫[29]。乳酸菌能刺激機(jī)體產(chǎn)S-IgA的細(xì)胞增殖，從而使得S-IgA水平上升，可促使系統(tǒng)對輪狀病毒產(chǎn)生免疫應(yīng)答，中和毒素，緩解輪狀病毒引起的腹瀉、急性腸胃炎、厭食、遺傳性過敏皮膚炎、Crohn’s等病的癥狀[30]。乳酸菌和雙歧桿菌等益生菌分泌的最廣泛和最重要的免疫物質(zhì)是分泌性免疫球蛋白A（S-IgA）[31]。Monika Roll等（2004）用益生菌（Lactobacillus rhamnosus GG and Bifidobacterium lactis Bb12）、益生素（主要含寡果糖）和合生元（由益生菌和益生元的混合物）對小鼠的腸道免疫影響試驗中發(fā)現(xiàn)，用合生元（SYN）組回腸的S-IgA與對照組相比（P < 0.05），用益生素組Peyer’s淋巴結(jié)的IL-10和肓腸內(nèi)S-IgA與對照組相比（P < 0.05）[32]。Hosono等（2003）報道給小鼠飼喂寡果糖后能增加鼠排泄物中的IgA的濃度[33]。Jalil Benyacoub等（2003）給狗飼喂腸球菌孢子后發(fā)現(xiàn)在腸道內(nèi)的IgA濃度與對照組相比高[34]。 除上面提到的谷氨酰胺和益生素對動物腸道免疫有影響外，其影響因素還有精氨酸、核苷酸、短鏈脂肪酸（SCFA）以及一些微量元素。
4 小結(jié) 腸道黏膜免疫系統(tǒng)是由多種免疫成份組成的，彼此之間相輔相成各有側(cè)重。其中，以S-IgA為主的體液免疫起主導(dǎo)作用，它是防御病菌在腸道黏膜粘附和定植的第一道防線。目前，對S-IgA的表達(dá)及其調(diào)節(jié)、黏膜神經(jīng)內(nèi)分泌免疫網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)機(jī)理等研究在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)有了較大的進(jìn)展，但在畜牧業(yè)上對動物腸道免疫進(jìn)行研究并從動物營養(yǎng)的角度調(diào)控才起步。特別是隨著現(xiàn)代微生態(tài)動物營養(yǎng)、益生素等提出之后，在動物胃腸道微生態(tài)的調(diào)控上很多都與腸道免疫相關(guān)，但目前在這方面的理論不完善，有很多問題亟待解決。

hnxiaox

很專業(yè)，多謝博士分享!

sunjunqing

請問：可有較好的預(yù)防和治療用藥方案！現(xiàn)在腸道疾病復(fù)雜，光靠益生素是不行的