铬对动物免疫影响的研究
2010-03-22
铬对动物免疫影响的研究李 静  井婧 李绍钰 何若方 闫明田1.河南工业大学生物工程学院
2.河南省农业科学院畜牧兽医研究所
3.河南省信阳市平桥区名港镇农村经济发展中心
摘要:铬对动物机体免疫机能具有十分重要的作用,微量元素铬的添加可提高动物的生产性能,增强其抗病和抗热应激能力,在畜牧业中有广泛的应用前景。结论表明,铬对动物机体免疫水平有积极的促进作用。
关键词:铬 微量元素 动物免疫
中图分类号:S816.72  
文献标识码:B  文章编号:1002-2813(2008)07-0040-03微量元素铬与动物免疫关系密切,作为动物不可缺少的营养成分,铬直接参与动物机体的体液免疫和细胞免疫,维持动物中枢免疫器官和外周免疫器官的结构和功能。动物缺铬时,会出现免疫机能减弱,抗病力下降等一系列问题。铬对动物免疫的作用日益受到关注。
  
1、铬的概念及分类
  1797年法国化学家Vaupuel首次发现铬元素。铬源可分为无机铬和有机铬2种形式,其中无机铬主要有三氯化铬、硫酸铬和硝酸铬等;有机铬主要有酵母铬和铬螯合物(如吡啶羧酸铬、烟酸铬和氨基酸螯合铬等)。重金属元素铬在自然界中分布广泛,其化合物有二价、三价和六价。动物体内存在的铬都是三价铬。三价铬对动物有生理活性作用,是动物必需的微量元素之一,添加三价铬更有利于提高动物的生长速度和饲料转化率铬在动物的各种组织和器官中以低浓度广泛分布。大量研究表明,有机铬较无机铬易吸收,三价较六价易吸收。
  铬的吸收除了与价态及化学结合形式有关,还受添加水平的影响。Anderson等(1985)研究表明,当肉仔鸡铬摄入量低于40mg/d时,铬的吸收率与摄入量呈负相关。当摄入为10mg/d时,铬的吸收率约为2%,而在40mg/d时,铬的吸收率仅为0.4%或0.5%另外,铬的吸收也与组织中铬含量相关。Anderson(1989)等在33日龄肉鸡基础日粮中分别添加25、100和200mgCrCl3·6H2O形式的铬,结果表明,部分可食性组织中铬的增加率很低。铬的吸收同时受其他多种因素的影响,其中氨基酸、抗坏血酸、高糖、草酸盐及阿司匹林对铬的吸收有促进作用,而植酸和抗酸药能降低血液和其他组织中铬的水平。体内铬大部分由尿排泄,少量以胆汁进入肠道随粪排出。饲料中高糖、泌乳、疾病和急剧运动等应激都会加剧尿中铬排泄量的增加。
  
2、铬的作用机制
  铬能提高葡萄糖的利用率,促进氨基酸的吸收和蛋白质的合成。主要是由于其具有以下生理功能:1)作为葡萄糖耐受因子的组成成分。2)作为某些酶的活化剂。3)作为核酸类(DNA和RNA)活化剂。
  研究表明,三价铬为葡萄糖耐受因子(GTF)的主要活性成分,具有调控食欲、维持正常血糖水平和蛋白质摄入的作用。GTF可增强胰岛素的生理功能,在动物体内,胰岛素起着调节动物能量、蛋白沉积及脂类代谢的作用。当细胞的胰岛素敏感性下降,利用葡萄糖和氨基酸的能力受到影响,导致脂肪细胞增加,蛋白质沉积减少。An-derson(1998)研究发现,铬除了通过胰岛素影响蛋白质代谢,还可通过影响DNA和RNA合成促进氨基酸吸收和蛋白质合成。铬与染色质结合可使复制位点增加,导致RNA合成和蛋白质净生成量增加。
  
3、铬与动物免疫
  许多学者对铬与畜禽免疫的关系进行了大量试验,研究证实,铬能有效提高机体免疫水平。畜禽在应激源的作用下,血清皮质醇含量升高,糖皮质激素的含量也随之升高,而糖皮质激素的作用是抑制细胞分裂素和抗体的产生,抑制淋巴细胞功能和白细胞增殖。日粮中补充铬可明显降低血清中的皮质醇含量,从而减弱其对免疫系统抑制。Wright(1994)发现,铬和疫苗都能使动物直肠温度下降,搭配使用会促进疫苗的功效。免疫系统被铬激活后,淋巴细胞的增殖速度将明显加快,T细胞和B细胞的数量将大量增加。此外,铬还参与动物体内某些酶的活性调解,从而增强免疫球蛋白的活性和含量(袁森泉,1994)。
  3.1 铬参与免疫反应的生化基础
  抗体的合成与一般蛋白质的合成过程一致。带有特定抗原受体(SIg)的B细胞选择性激活后通过母细胞化过程转化为生成抗体的浆细胞,该细胞的抗体基因被激活转录生成大量mRNA以形成重链mRNA和轻链mRNA。试验证明,铬对维持核酸结构的完整性和蛋白质的三级结构是必需的。
  抗体的产生至少需要3种细胞协同作用,即T细胞、B细胞和巨噬细胞。病毒和异源蛋白等抗原首先被巨噬细胞摄取,然后巨噬细胞再把免疫信息传递因子转给T细胞和B细胞,即致敏(激活)这2种细胞,在被致敏的T细胞的辅助作用下,促进致敏的B细胞分化和增殖,最后变成能产生抗体的浆细胞而分泌抗体。
  各种应激可使动物血清皮质素升高。皮质素是一种最重要的糖皮质激素,作用是抑制细胞分裂素和抗体产生,防碍它们发挥作用,抑制淋巴细胞的功能和白细胞增殖,最终对动物生长和免疫系统产生抑制作用(Chung,1992;Munk,1984)。Anderson(1990)报道,应激导致动物糖代谢和矿物质代谢紊乱及糖原降解和糖异生作用加强,葡萄糖消耗的加强会导致组织铬动员增加并最终排出体外。Pekarek等(1975)研究表明,各种应激因子都会提高人和动物尿中铬的排泄量。
  糖皮质激素对体液免疫的影响:1)降低巨噬细胞的吞噬机能,抑制对己吞饮的物质在细胞内的消化。2)抑制细胞游动及摄取异物的能力,并使细胞数量减少。3)有溶解B细胞作用,从而减少B细胞数量。4)抑制抗体产生,这一效应与接触抗原时间有关,如已接触抗原,进入抗体产生阶段后,再给皮质醇,则抑制效应不明显。此外,糖皮质激素对不同抗体所表现的抑制效果不同,如对IgG的抑制作用最强,而对IgA和IgM的抑制作用甚微。
  糖皮质激素对细胞免疫的影响:1)抑制胸腺内淋巴细胞的有丝分裂,影响小淋巴细胞向T细胞转化。2)抑制T细胞向抗原沉积处移行。3)阻止致敏的T细胞释放淋巴激活素。4)阻断淋巴细胞与单核细胞(包括巨噬细胞)在局部的相互作用。此外还可抑制中性白细胞释放溶酶体酶,稳定肥大细胞及嗜碱性白细胞的内质膜,减少血管活性物质(如组织胺等)释放,从而抑制变态反应。
  3.2 铬对牛免疫功能的影响
  Moeat(1992)证明,给应激牛补铬可降低牛的血清皮质醇含量,提高其在应激状态下的免疫力。Burton(1993)研究表明,给犊牛补铬可显著提高IBR疫苗的效价,对哺乳奶牛补铬可提高抗体反应。Wright等(1994)对生长肉牛补铬发现,应激牛血清免疫球蛋白水平提高,血清皮质素含量降低。Moonsie等(1993)发现,对应激牛补铬可降低直肠温度,提高对抗体效价。Chang(1992)试验发现,给生长牛添加铬可提高血清IgM和总免疫球蛋白水平。Myers等(1997)报道,甲基吡啶铬对细菌脂多糖诱导的败血症休克具有保护作用。Chang等(1994)试验表明,对应激牛补铬可加强外周血淋巴细胞的增殖。
  但也有报道,补铬对牛的免疫反应无影响。Kegley(1997)报道,犊牛补铬对直肠温度及对牛气管炎病毒和猪血红细胞的抗体反应无影响。Arthington(1997)报道,补铬没有改善接种疱疹病毒牛的应激反应。
  3.3 铬对绵羊免疫功能的影响
  研究表明,补铬能提高绵羊的免疫机能。在正常饲养情况下,添加有机铬或无机铬和烟酸,肥育绵羊的免疫球蛋白IgG和IgA差异不显著,IgG在正常范围内,而IgA有所提高。添加有机铬、无机铬和烟酸铬组IgM显著高于对照组,有机铬组、无机铬和烟酸铬组间差异不显著。血清IgM检查全部低于正常范围。总之,补铬可提高应激羊血清免疫球蛋白水平。
  3.4 铬对猪免疫功能的影响
  LeeDernan等(1997)试验证明,4周龄断奶仔猪日粮中添加400ug/kg铬能提高仔猪免疫力。具体表现为仔猪PR(假狂犬病毒)抗体效价提高(P<0.05),植物血球凝集素(PHA)诱导的淋巴细胞转化率增加(P<0.1)。IgG(P<0.1)和免疫球蛋白总量(P<0.05)增加。但Siberio等(1995)报道,在3周龄断奶仔猪日粮中添加500μg/kg吡啶羧酸铬(CrPi),没有增强在拥挤环境下仔猪的免疫力。
  Heugten等(1997)报道,3周龄断奶仔猪日粮中添加铬200μg/kg(CrCl3、CrPi和烟酸铬)提高了淋巴细胞转化率(P<0.1),但没有缓解应激对仔猪的不良反应。具体表现为:1)添加铬没有缓解脂多糖(LPS)对仔猪生长的抑制。2)仔猪对绵羊血红细胞(SRBC)的抗体反应提高(P<0.1),但对卵清蛋白(OVA)的抗体反应下降(P<0.05)。3)添加铬没有影响促肾上腺皮质激素释放激素(ACTH)注射前后仔猪的淋巴细胞转化率。
  3.5 铬对鸡免疫功能的影响
  王丹莉等(1999)试验表明,日粮补铬对鸡血清T1、T4、葡萄糖、甘油三酯和胆固醇含量没有显著影响,但使血清总蛋白水平升高,尿素氮水平下降。张敏红(1996)证明,酵母铬能减轻肉鸡生理生化的变化,如肾上腺、胸腺、法氏囊和脾脏的相对质量和异嗜性白细胞对淋巴细胞的比率。罗绪刚(1999)研究表明,在常规条件下给0~3周龄肉仔鸡补铬,能显著影响肉鸡的体液免疫功能,而对其细胞免疫功能未见影响。最佳添加量为2.0mg/kg,明显高于应激猪和牛免疫功能所需的适宜添加量(0.2~0.4mg/kg),这可能是由于肉鸡生长速度过快,对铬需要量更高所致。
  
4、结语
  综上所述,微量元素铬作为动物机体必需的营养组分已得到广泛的认可。在大多数试验中铬通过对胰岛素作用效率的调节,对动物的内分泌代谢产生重要影响,均显示出对动物免疫功能的增强作用。但有必要强调的是,铬并非对于所有的免疫反应均有效,其作用具有一定的范围,其细节有待于进一步深入研究。
  
(参考文献:略)
  (本文发表于《饲料研究》2008年第7期)

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