大豆中主要抗原蛋白致敏機理的研究進展

牧童

作者： 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院農(nóng)業(yè)部飼料工業(yè)中心 孫鵬；李德發(fā)    發(fā)布日期：( 2008-01-31 )

摘要：本文簡要介紹了大豆中主要抗原物質(zhì)大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白對幼齡畜禽致敏作用的研究現(xiàn)狀，并對其機理進行了綜述，同時對今后的研究方向和重點工作進行了初步探討。
　　大豆含有豐富的蛋白質(zhì)和平衡的氨基酸，是人和畜禽優(yōu)質(zhì)的植物性蛋白源。但其中含有的抗原蛋白導(dǎo)致人和動物的過敏反應(yīng)也越來越受到人們的關(guān)注。大豆抗原蛋白是指大豆及其制品中含有的一些大分子蛋白質(zhì)或糖蛋白，可引起人或畜禽產(chǎn)生過敏反應(yīng)，又稱為致過敏因子。研究表明，大豆中主要的抗原物質(zhì)有兩種：大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白。據(jù)報道，生大豆中具有抗原活性的大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白含量分別占大豆總蛋白質(zhì)含量的10％~20％和1％~2％。目前，在畜禽生產(chǎn)中，日糧過敏反應(yīng)的現(xiàn)象也時常發(fā)生，在幼齡動物飼料中添加生大豆作為蛋白質(zhì)來源會導(dǎo)致子豬、犢牛等的腹瀉、腸黏膜細胞增生等一系列不良反應(yīng)，嚴重的甚至導(dǎo)致死亡。隨著大豆及其制品在動物飼料中的廣泛應(yīng)用，由大豆引起的食物過敏現(xiàn)象呈上升趨勢。自二十世紀30年代首次發(fā)現(xiàn)大豆蛋白可引起嬰兒腹瀉、虛脫和腸道炎癥反應(yīng)以來，人們對大豆蛋白的研究便從未間斷，現(xiàn)已從嬰幼兒、子豬和犢牛對大豆蛋白的過敏反應(yīng)現(xiàn)象逐漸深入到大豆抗原蛋白的致過敏機理研究。
　　大豆抗原蛋白的組成結(jié)構(gòu)
　　大豆中約含35％～40%的蛋白質(zhì)，根據(jù)沉降系數(shù)的不同可分為四大類，即2S、7S、11S和15S組分。其中，具有抗原性的蛋白主要包括大豆疏水蛋白、大豆殼蛋白、大豆抑制蛋白、大豆空泡蛋白、大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白等。前已述及，大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白是大豆中免疫原性最強的兩種抗原蛋白，二者約占大豆蛋白的70％左右。
　　大豆抗原蛋白致敏作用的研究現(xiàn)狀
　　研究表明，大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白主要引起子豬、犢牛等幼齡動物，特別是斷奶子豬的過敏反應(yīng)，并表現(xiàn)為腹瀉癥狀。結(jié)果證實，大豆抗原蛋白使子豬血清中大豆抗原特異性抗體滴度升高，小腸絨毛萎縮，隱窩細胞增生，同時導(dǎo)致消化吸收障礙、生長受阻以及過敏性腹瀉，并發(fā)現(xiàn)飼喂大豆蛋白的犢牛生長性能下降，同時血清中大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白抗體滴度升高。進一步的研究證實，犢牛消化道內(nèi)容物中存在完整的大豆球蛋白亞基和β-伴大豆球蛋白。大豆抗原蛋白致敏子豬小腸絨毛損傷，腹瀉率明顯升高，且皮膚試敏反應(yīng)為陽性。由以往的試驗可初步推測，大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白引起的過敏反應(yīng)機制可能為：子豬或犢牛采食含大豆蛋白的日糧后，大部分大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白被降解為肽和氨基酸，少部分穿過小腸上皮細胞間或上皮細胞內(nèi)的空隙完整地進入血液和淋巴，刺激腸道免疫組織，產(chǎn)生包括特異性抗原抗體反應(yīng)和T淋巴細胞介導(dǎo)的遲發(fā)性過敏反應(yīng)。前者刺激肥大細胞釋放組胺，引起上皮細胞通透性增加和黏膜水腫，后者則引起腸道形態(tài)變化。盡管以上研究對大豆抗原蛋白的致敏作用有了一定了解，但其具體的作用方式和途徑尚未清晰，還有待于進一步研究。
　　大豆抗原蛋白致敏作用的深入研究
　　以往的研究主要集中于整個大豆蛋白的共同作用，由于受到傳統(tǒng)提純方法所得樣品產(chǎn)量少、純度不高的限制，很少有試驗單獨探討大豆球蛋白或β-伴大豆球蛋白對畜禽的致敏機理。由于在大豆蛋白中，具有免疫原性并導(dǎo)致人和畜禽過敏反應(yīng)的僅為大豆蛋白中為數(shù)極少的一部分，因此，獲得單個抗原蛋白并分別研究其對畜禽的致敏機理以辨明其中的抗原表位對于有針對性的消除其致敏作用具有極其重要的意義。為了細致深入地闡明大豆抗原蛋白導(dǎo)致人或畜禽致敏作用的活性部位及其發(fā)生原因，筆者實驗室成功建立了大鼠和子豬致敏模型，為深入研究大豆抗原蛋白的致敏機理提供了有效工具。
　　大豆球蛋白的致敏機理
　　大豆球蛋白作為大豆中含量最高的抗原蛋白，在子豬致過敏反應(yīng)中充當(dāng)著重要的角色。過去的研究大多集中于它在食品加工中如何參與凝膠、發(fā)泡和乳化特性的形成。至于在畜禽過敏反應(yīng)方面，則以大豆球蛋白的理化性質(zhì)、對幼齡動物生長性能的影響等研究為主，而在以單個抗原蛋白為對象探討其對動物的致過敏劑量和作用機理方面還很欠缺。鑒于此原因，并考慮到在所有幼齡動物中，子豬對大豆抗原的致敏反應(yīng)最為敏感，因此，以子豬為動物模型對大豆球蛋白的致敏作用進行了研究。試驗中向子豬日糧中添加不同劑量的大豆球蛋白純品，評定了子豬的生產(chǎn)性能，進行了皮膚試敏試驗，測定了血清中IgE、IgGl以及細胞因子水平，同時測定了小腸中IgE濃度、肥大細胞數(shù)目和組胺含量等指標(biāo)。結(jié)果表明，大豆球蛋白引起子豬的過敏反應(yīng)是由IgE介導(dǎo)的Th2,型免疫反應(yīng)，導(dǎo)致過敏子豬腸道肥大細胞數(shù)量和組胺釋放量的增加，造成腸道上皮細胞通透性增加，影響腸道正常功能，導(dǎo)致消化吸收障礙、生長受阻以及過敏性腹瀉。研究表明，子豬發(fā)生過敏反應(yīng)的程度與大豆球蛋白的劑量相關(guān)，相對高劑量可導(dǎo)致更為嚴重的免疫反應(yīng)。
　　β-伴大豆球蛋白的致敏作用
　　目前，筆者所在的研究小組對β-伴大豆球蛋白致敏作用的研究已經(jīng)深入到了亞基水平。用免疫親和層析、基因表達的方法分別獲得了純度大于93％和99％的β-伴大豆球蛋白及其α’亞基。這些高純度樣品的成功獲得為后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ)。為了探討大豆抗原蛋白致敏作用的內(nèi)在機制，以大鼠為實驗動物建立了過敏反應(yīng)模型，將體內(nèi)與體外試驗相結(jié)合，系統(tǒng)研究了β-伴大豆球蛋白及其α’亞基對大鼠的致敏作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在灌服β-伴大豆球蛋白及其α’亞基后，大鼠的IgE和IgGl抗體濃度顯著升高(p<0.05)，腸道中肥大細胞數(shù)量增加，肥大細胞脫粒現(xiàn)象明顯；腸道組織中組胺的釋放率和釋放量增加；淋巴細胞過度增殖，CD4+T細胞顯著升高，血液和脾臟中的IL-2，IL-4和IL-5的分泌量增加。這些免疫反應(yīng)最終引起小腸炎癥及上皮細胞變性壞死，造成免疫功能和組織器官的損傷及消化吸收不良。因此可以初步推斷，β-伴大豆球蛋白是誘發(fā)大鼠免疫機能紊亂而導(dǎo)致過敏反應(yīng)發(fā)生的。該試驗還首次證實了β-伴大豆球蛋白的α’亞基在過敏反應(yīng)中起著重要作用。
　　目前已經(jīng)證實，大豆球蛋白G1亞基的酸性多肽連和β-伴大豆球蛋白中均含有IgE結(jié)合區(qū)域，可以抵制熱加工和消化酶的作用，進入機體后通過消化道黏膜被原樣吸收進入血液循環(huán)系統(tǒng)，刺激體內(nèi)IgE抗體的生成。生成的IgE抗體迅速與消化道及全身各組織中的肥大細胞結(jié)合，使機體處于致敏狀態(tài)。當(dāng)機體再次攝入相同抗原，這種結(jié)合了肥大細胞的IgE抗體與相應(yīng)抗原再度結(jié)合后，激活肥大細胞，使之脫顆粒并釋放生物活性介質(zhì)。
　　前景展望
　　作為畜禽主要飼料原料的大豆在現(xiàn)實生產(chǎn)中發(fā)揮著極其重要的作用。但大豆中存在的抗原蛋白是限制大豆利用效率的關(guān)鍵因素之一。以往消除大豆抗原蛋白的致敏作用多集中于研究開發(fā)加工處理生大豆的方法，如熱處理，膨化加工處理，熱乙醇處理以及酮制劑處理等，然而，由于大豆抗原蛋白是熱穩(wěn)定的抗?fàn)I養(yǎng)因子，以上加工方法還不足以生產(chǎn)零抗原或低抗原大豆。目前，利用基因敲除法將大豆中表達抗原表位的基因去除以培育出無抗原物質(zhì)的大豆蛋白日益受到人們的關(guān)注，然而轉(zhuǎn)基因大豆的安全性問題還需要進一步的研究證實。目前，大豆抗原蛋白的理化特性逐漸被認識，其致敏作用的機制也逐漸被揭示。盡管如此，許多深層次的重要問題目前仍未得到解決。要真正全面系統(tǒng)地闡釋大豆抗原蛋白在動物體內(nèi)的相關(guān)作用機理還需要不斷地從動物醫(yī)學(xué)、免疫學(xué)、營養(yǎng)學(xué)、分子生物學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)等方面深入探討。只有這些研究從理論上獲得全面突破，才能實現(xiàn)在生產(chǎn)中掌握滅活大豆抗原物質(zhì)活性的方法，有效監(jiān)控大豆制品的質(zhì)量以及保障大豆制品在人類食品和畜禽飼料中的安全與高效利用。

小才亮根

好好學(xué)一下，覺得有些地方不懂