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研究新进展
序言

      在过去的 20 多年里,包括我国在内的许多国家特别是发展中国家的水产养殖业有了较大发展,水产品的产量有了大幅度提高,水产养殖业在这些国家社会经济领域中的地位也越来越重要。然而,在最近的 10 多年里,随着水产养殖业的迅速发展和养殖规模的不断扩大,养殖集约化程度的不断提高,水产养殖动物的病害频繁发生,给水产养殖业造成了巨大损失。为了减少经济损失,在养殖过程中人们经常投放各种化学药物治疗和控制病害。

 

      但是,经常使用药物防治疾病则会使病原体对某些药物产生抗药性,使得宿主动物的细胞免疫和体液免疫功能下降;而且药物在水中的积累极易污染水体,造成水体生态平衡的破坏,更为严重的是药物在水产动物体内的残留直接威胁到人类的食品安全与健康。面对这种情况,较多学者将目光投向营养物质的免疫学作用这一新的研究领域。

 

      研究表明,饵料和水体中的营养素种类与数量不仅影响水产动物的生长发育与繁殖,而且还影响其免疫功能、抗逆能力与健康状况。不含抗生素和激素的全价优质配合饲料既可以全面保证水产动物的营养需求,满足水产动物对生长、发育、繁殖和代谢的需要,又不会形成任何药物残留;同时,还可增强机体的免疫力,提高抗逆抗病力,促进健康生长。可见,营养与免疫的关系显著影响水产动物的产量与品质。上述研究成果为水产动物营养免疫学这一交叉学科的建立奠定了基础,为其进一步发展创造了条件。

 

      水产动物营养免疫学是研究营养物质对水产动物细胞免疫、体液免疫功能和抗逆抗病力影响的一门科学。一方面,它对深刻揭示营养物质对水产动物的免疫学作用具有重大的理论意义。另一方面,对水产饲料业和水产养殖业的技术升级与跨越式发展具有现实的指导意义,对 无公害食品行动计划 的实施和绿色水产品的生产及水产养殖业的可持续发展也必将产生深远的影响。

一、维生素 A 的免疫作用

      维生素 A( VA 是水产动物细胞代谢和亚细胞结构必不可少的重要成分。 VA 有促进生长发育和维护骨骼健康的作用,可促进新生细胞的生长,对维持眼和鳃的正常结构及功能非常重要,并有助于提高免疫力和抗感染力。

 

      在饲料中添加高剂量的VA可使大西洋鲑( Salmo salar )的免疫能力提高,对气单胞菌( A. salmonicida )的抵抗力增强(Thompson等,1994)VA还可降低鱼体对一些传染性疾病的易感性,强化巨噬细胞的功能(Blazer1992)。投喂含VA150 300 mg/kg )的饵料后,金鲷( Sparus auratu )的呼吸爆发活性提高;而饲喂含高剂量VA300 mg/kg)的饵料后,其白细胞髓过氧化酶(MPO)含量提高(Cuesta等,2002)。

 

      Thompson等(1995)试验不同配方的VA和虾青素对虹鳟( Salmo gairdneri )免疫活性影响时,发现饲喂同时缺乏VA和虾青素的饵料(A-Ax-)后,该组虹鳟血清的抗蛋白酶总活力明显比其他三组要低,同时其血清补体活力有受抑制的倾向;另外饲喂了不含VAA-Ax-A-Ax+)饲料的实验组其白细胞迁移减少。

 

      β-胡萝卜素作为VA的前体物质也可影响水生经济动物的免疫功能。研究表明,饵料中的β-胡萝卜素可明显提高虹鳟的血清补体活性和血浆免疫球蛋白的总量(Amar等,2000)。此外,β-胡萝卜素和虾青素能提高虹鳟的体液免疫因子如血清补体和溶菌酶的活性以及细胞免疫因子如吞噬细胞活性和非特异性细胞毒性(Amar等,2001)。

二、维生素 C 的免疫作用

      维生素CVc)是水产动物维持正常生长和生命活动所必需的营养物质,把它作为免疫刺激物也有较多的研究。Vc在生物体内参与氧化还原反应,在胶原蛋白的合成过程中作为脯氨酸羟化酶的辅酶,直接影响胶原蛋白的合成;Vc还具有防止低价铁的氧化,促进肠道对铁的吸收,增强水生动物的抗病力等生理功能(赵文,1995)。

 

      饵料中添加Vc能明显降低受副溶血弧菌感染的中国对虾的死亡率(王伟庆和李爱杰,1996)。配合饵料中添加Vc还能增强中国对虾的抗低氧能力并降低发病率与死亡率2(王安利等, 1996a )。实验表明,摄取含高剂量Vc3000 mg/kg)饵料的斑点叉尾鮰( Ictalurus punctatus )在感染爱德华氏菌后其死亡率为零(Li Lovell1985)。另据报道,饵料中添加的Vc 50 mg/kg 即可使斑点叉尾鮰正常生长和抗病(Li等,1998)。

 

      Vc 可以通过影响细胞免疫和体液免疫来提高水产动物的免疫功能。给虹鳟体内注射 Vc 后,淋巴细胞增生明显高于未注射的各组,并且巨噬细胞活化因子( MAF 的分泌量也比饵料中 Vc 少的一组高得多( Hardie 等, 1993 )。

 

      Waagbo 等( 1993 )给大西洋鲑注射细菌( Aermonas salmoniciola 后,饵料中 VC 含量高的组存活率提高,同时鱼体内的溶菌酶活性也增强。在饵料中添加维生素 C 多聚磷酸酯( LAPP 能增强对虾血细胞对金黄色葡萄球菌的吞噬能力及对虾的免疫抵抗力,且随着饵料中 LAPP 浓度的升高,其吞噬百分率升高,吞噬作用增强(王伟庆和李爱杰, 1996 )。

 

      饵料中缺乏 Vc 时,斑点叉尾鮰巨噬细胞迁移的平均数量下降;而添加高剂量 Vc 3000 mg/kg 后,其巨噬细胞的迁移数量显著提高( Lim 等, 2000 )。投喂高 Vc 含量的饵料时虹鳟的补体活化旁路和巨噬细胞活性均明显增强,若饵料中还含有葡聚糖则虹鳟在接种疫苗后的特异性免疫抗体反应就会增强( Verlhac 等, 1996 )。

 

      实验表明,青石斑鱼( Epinephelus awoara )血清溶解羊红细胞(SRBC)的能力随饲料中Vc添加量的增加而提高,与只投喂冰冻小杂鱼的对照组相比,添加量为 2000 mg/kg 组的溶血活性提高1倍多(秦启伟等,2000)。另外补充Vc可提高大菱鲆( Scophthalmus maximus )血细胞的吞噬能力以及血清溶菌酶的水平(Roberts等,1995)。

 

      Navarre 等( 1989 )报道,当饵料中 Vc 含量为 100 mg/kg 最适生长需求量)时,不影响幼虹鳟抗体的产生;当 Vc 加入量为其最适生长需求量的 5 倍和 10 倍时,均能明显促进抗体的产生,并在 10 倍时产生最多。另外, VC 对水产动物免疫机能的作用效果还与 Vc 源有关。尽管 Vc 及其四种衍生物均能提高斑节对虾幼虾的免疫活性,但与摄食其他 Vc 源饵料的对虾相比,摄食含足量 Vc 单磷酸酯镁和多聚磷酸酯化 Vc 饵料的对虾其超氧阴离子( O2- 产生率和酚氧化酶( PO 活性都要高( Lee 等, 2002 a

 

      但在饵料中添加Vc对大西洋鲑头肾巨噬细胞吞噬SRBC或产生O2-的能力无明显作用(Hardie等,1991)。美洲河鲶对爱德华氏菌的吞噬和杀灭作用不受VC的影响(Li1985)。饵料Vc对青石斑鱼细胞吞噬金黄色葡萄球菌或头肾细胞吞噬乳胶颗粒的活动也无影响(秦启伟等,2000)。导致上述研究结果不一致的原因,究竟是VC添加剂量不足,还是动物种间差异所致,目前尚不清楚,由此可见Vc对水产动物免疫功能的作用机制还须进一步研究。

三、维生素 E 的免疫作用

      维生素EVE)主要分布在生物膜上,在膜上发挥其抗氧化作用,阻止不饱和脂肪酸氧化成水合过氧化物,从而保护生物膜的结构与功能。VE可以防止红细胞破裂溶血,延长红细胞的寿命;还可以使巯基不被氧化,以保护某些酶的活性。VE作为免疫增强物质在饵料中适量添加后,可以促进水生动物巨噬细胞增殖,加强吞噬作用,增强体液免疫活性。

 

      Blazer Wolke 1984 指出摄食缺乏 VE 饵料的虹鳟,在感染鲁氏耶尔森氏菌( Yersinia ruckeri 后其 T 淋巴细胞和 B 淋巴细胞的功能下降。缺乏 VE 还能降低美洲河鲶腹膜巨噬细胞的吞噬功能( Wise 等, 1993 a,b )。 另外,缺乏 VE 还可降低大西洋鲑的血清补体活力( Hardie 等, 1990 )以及金鲷替代性补体途径的活性( Montero 等, 1998 )。

 

      Hardie 等( 1990 )指出摄食高 VE 含量饲料的大西洋鲑在感染气单胞菌( A. Salmonicida 后的死亡率显著低于 VE 含量低的饲料组。补充 VE 似乎能提高虹鳟抵抗鲁氏耶尔森氏菌( Y. ruckeri 的抗体产生( Ndoye 等, 1990 )以及提高比目鱼吞噬细胞的活力( Pulsford 等, 1995 )。饵料中添加适量的 VE 1200mg/kg 能刺激金鲷的非特异免疫系统,提高血清溶血活性和前肾血细胞的吞噬能力( Ortuno 等, 2000 )。

 

      VE 提高水产动物免疫抗病的效果还受到其他因素的影响包括饲料中其他营养物质的影响等。例如,用含不同剂量 VE 和硒的饵料投喂自然感染分枝乳酸杆菌的大鳞大麻哈鱼( Oncrhynchus tschawytscha ), 结果发现高 VE 和高硒饲料组没有死亡,低 VE 高硒或高 VE 低硒饲料组鱼的死亡率分别为 31% 3% Thorainsson 等, 1994 )。

 

      但另一些研究发现,大西洋鲑对疥疮病的非特异性抵抗力、抗体水平及血清补体反应的杀菌能力与饲料中维生素E含量( 0~25mg/kg )无关,注射灭活菌( A. Salmonicida )的试验鱼一个月后的体液免疫反应在饲料处理间也未见差异(Lall等,1988)。Hardie等(1990)也支持上述结果,认为VE对大西洋鲑的体液免疫无影响。

 

四、多糖的免疫作用

      多糖又称多聚糖,是生物有机体内普遍存在的一类生物大分子。它不仅参与组织细胞的构成,而且是多种内源性活性分子的重要组成成分。人们研究发现,多糖及糖缀合物(如糖蛋白和糖脂等)参与了细胞各种生命活动的调节,如免疫细胞间信息的传递和接收,这与细胞表面的多糖体的介导有密切关系。多糖又是细胞表面各种抗原与药物的受体,同时还参与细胞的转化和分裂再生等各种生理过程的调节(田庚元,1994)。

 

      多糖被认为是一种广谱的非特异性免疫促进剂,能够增强机体的细胞免疫和体液免疫功能,可激活巨噬细胞,促进抗体的形成,激活补体及诱导产生干扰素等(李光友, 1995 )。利用免疫多糖可提高养殖动物的免疫功能和机体防御能力从而达到防病抗病的目的,已经为越来越多的研究工作者所重视。王雷等( 1994 )利用富含多糖、生物碱和氨基酸等成分的数种免疫物质制成的饵料对中国对虾进行投喂,发现中国对虾的发病率和死亡率显著降低,体内的抗菌溶菌活力及 PO 等免疫指标均有所提高。

 

      王安利等( 1996b 1998)用富含多糖和有机酸的免疫增强剂作为添加剂制成配合饵料,可使中国对虾的PO活力、吞噬细胞活力和抗菌溶菌活力显著提高。刘恒等(1998)利用从海藻中提取的与微生物多糖有类似结构和性质的免疫多糖作为饵料添加剂,投喂南美白对虾可使其抗病能力和免疫活性有不同程度提高。同时利用海藻多糖和真菌多糖如北虫草多糖和云芝多糖作为免疫激活剂也可以使中国对虾、日本对虾、罗氏沼虾及栉孔扇贝的非特异性免疫机能增强,提高溶菌酶、酸性磷酸酶(ACP)、过氧化物酶和溶血素等体液性免疫因子的活性(刘树青等, 1999a,b ;江晓路等, 1999a,b ;牟海津等, 1999a,b ;朱越雄等,2000)。

 

      除真菌多糖外,其他微生物多糖如肽聚糖(PG)、脂多糖(LPS)和葡聚糖也是免疫增强剂,也能增强水产动物的非特异性免疫机能。PG存在于革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的细胞壁中,是由N-乙酰葡聚糖与N-乙酰胞壁酸形成的二糖通过肽链相互交叉构成的聚合物。孟凡伦等(1999)利用乳链球菌SB900肽聚糖(LABPG)注射中国对虾,发现LABPG对虾体血淋巴中的几种免疫相关因子如血淋巴中的抗菌溶菌活性、PO和超氧化歧化酶(SOD)活性均有不同程度的诱导作用,可增强对虾免疫系统的功能。

 

      LPS 存在于所有革兰氏阴性菌外膜中,能刺激 B 淋巴细胞的分化,并能增强鱼类巨噬细胞的活性。鲱 ( Seriola quinqueradiata ) 在注射脂多糖混合氯仿杀死细胞( LPS-CKC 疫苗后,鱼体的血清凝集抗体反应增强( Kawakami 等, 1997 )。用不同种类脂多糖作为免疫原接种翘嘴鳜 ( Siniperca chuatsi ) 后,发现 LPS 不仅能刺激受免翘嘴鳜产生交叉凝集抗体,使其血液中白细胞的吞噬活性显著提高,而且对活菌攻毒也产生较强的免疫保护作用(陈昌福等, 2000 )。研究表明, LPS 还可提高栉孔扇贝血清或血细胞中水解酶( ACP 碱性磷酸酶 AKP 和溶菌酶)、氧化酶( PO MPO 和抗氧化酶( SOD 和过氧化氢酶 CAT 的活力(孙虎山等, 1999 )。

 

      用于水产动物中的葡聚糖有酵母葡聚糖和ß-1,3葡聚糖(VST)等类型,其中研究最多的是酵母葡聚糖。实验表明,硒多糖和酵母葡聚糖能提高栉孔扇贝血细胞中的SODCAT的活力以及血清中的酶活力(孙虎山等,2000)。注射葡聚糖能提高虹鳟的巨噬细胞活力(Jeney等,1993)。而口服葡聚糖能刺激虹鳟的免疫反应和提高抗病能力(Siwicki等,1994)。大西洋鲑和虹鳟经注射酵母葡聚糖后其溶菌酶和补体的活性均得到提高(Engstad等,1992)。另外细菌多糖、壳多糖、聚甘露糖醛酸多糖、细菌糖蛋白和蛋白结合多糖对甲鱼、罗氏沼虾、斑节对虾、中国对虾、螯虾和罗非鱼的机体免疫功能也有提高作用(郑永标等,2000;庄承纪等,1998;刘岩等,2000;莫照兰等,2000Park等,1996)。

 

 

      但是这些免疫多糖在体内的作用机制还未明了。虽然实验证明多糖能激活巨噬细胞,增强淋巴细胞功能,促进蛋白质的合成等等;但体内真正的作用机制包括多糖在细胞膜或脂质体表面的构象和作用,多糖和磷脂及蛋白缔合的化学和物理进程以及这类分子聚集体所形成的微环境与它们的生物功能之间的关系等都还不十分清楚,特别是长时间摄食多糖类物质还会降低水产动物的免疫力等,尚有待于继续深入研究。

五、矿物质的免疫作用

      矿物质是水产动物机体的重要组成成分,也是水产动物维持正常生理状态和免疫功能所必需的物质。水生动物与陆生动物在矿物质元素吸收代谢方面最大区别在于水产动物具有从环境中获得某些矿物质的能力,但研究发现水产动物的配合饲料还是需要添加矿物质。

      矿物质如硒、铁、锌和铜在恒温动物的抗病力和免疫反应方面相当重要。但有关矿物质影响水产动物免疫抗病力的研究工作还比较少。

 

      饵料中添加亚硒酸钠和有机硒可提高异育银鲫的谷胱苷肽过氧化物酶活性(魏文志等, 2001 )。华雪铭等( 2001 )在研究饲料中添加芽孢杆菌和硒酵母对异育银鲫的生长和抗病力的影响时发现,饲料中单一添加硒酵母能极显著地提高异育银鲫对嗜水单胞菌的抵抗能力。另外,在哺乳动物和淡水鱼及一些海产虾中,硒可拮抗 Hg Cd 等有毒元素,从而对生物体起到保护作用(王夔等, 1988 Ganther 等, 1972 Kim 等, 1977 Parizek Ostadalova 1976 )。

 

      饲料中的铁也有增强水产动物免疫功能的作用。摄食缺铁饲料的斑点叉尾鮰对爱德华菌体外抗原腹膜巨噬细胞的趋化反应受到抑制( Lim Klesius 1997 Sealey 等, 1997 ),在投喂补充铁的饲料后这种异常情况被扭转过来,然而感染结果表明饲料中的铁不能使斑点叉尾鮰在受感染后避免死亡,但在缺铁时死亡出现的时间较早( Lim 1997 )。 Lim 等( 2000 )实验发现,饲喂不含铁的饲料使河鲶出现死亡的时间较早,而饲喂补充铁的饲料时,不管外抗原爱德华菌是否存在,河鲶的巨噬细胞迁移能力均显著增高。另外,饲料中补充铁离子和抗坏血酸聚磷酸酶( AAPP 20 个星期后能引起大西洋鲑头肾过氧化物酶的增加( Anderson 等, 1998 )。

 

      锌在动物体内参与多种代谢,缺锌时不仅导致动物体发育减缓与骨骼受损,还会影响动物体的生殖系统、免疫功能和代谢等(魏万权等,1999)。OginoYang1978)在试验中发现用缺乏锌的纯化食物饲喂虹鳟,该鱼生长缓慢,死亡率增加,而在饵料中添加锌时可以防止上述症状的出现。Ketola1979)用含锌 66 mg/kg 的鲑鱼肉喂养虹鳟,鱼的生长缓慢,双眼出现白内障,在饲料中添加锌达到 150 mg/kg 时症状就消失。饵料中添加适量的杆菌肽锌能够增强异育银鲫的体质,提高其耐低氧的能力(向勇等,2001)。叶金云等(1998)利用杆菌肽锌与硫酸抗敌素合剂投喂草鱼后其成活率比对照组提高。

 

      另外,摄食含铜10 30 mg/kg 的饵料后,斑节对虾总血细胞数目(THC)和产生的细胞内超氧化阴离子数目都要比其他实验组的高 (Lee 等, 2002b )。饵料中的铬酵母能调节虹鳟的免疫反应,摄食含铬饵料6周后的鱼其巨噬细胞的吞噬能力与血清溶酶体活性均高于对照组(Gatta等,2001)。

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posted on 2006-08-26 12:23 黄营 阅读(899) 评论(2)  编辑 收藏 引用 网摘

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# re: 水产动物营养免疫学 2006-08-27 14:57 | bayaaer
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# re: 水产动物营养免疫学 2006-08-27 14:57 | bayaaer
@bayaaer
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