動物腸道免疫研究進展

暮雨撒江天

腸道是機體內最大的細菌和毒素的“貯庫”，數目超過體內細胞的總數，這么龐大的菌群及其毒素若無限制地穿過腸壁，擴散到其他部位，必然會給機體帶來極大的危害。然而，正常的腸道之所以能夠有效地將腸道內細菌、毒素等有害物質局限于腸道內，是因為腸道內各種免疫成份為機體提供了多方面、多層次的防護，構成了嚴密的免疫屏障，這就是腸道免疫。
腸道免疫是由一個復雜的腸道免疫系統組成的，腸道免疫系統的狹義概念是指由有結構的組織黏膜濾泡和彌散淋巴組織構成的腸相關淋巴組織（Gut-associated Lymphoid Tissue，GALT），也叫黏膜免疫系統。本文就動物的腸道免疫機制和對動物腸道免疫的影響因素及其從動物營養角度的調控做一綜述。
1 動物腸道免疫 胃腸黏膜的淋巴組織包括腸上皮內淋巴細胞intraepitheliallymphocyte,IEL）、固有層淋巴細胞（laminaproprialymphocyte,LPL）和Peyer’s淋巴結（peyer spatch’s，PP）等腸相關性淋巴組織3類[1]。其中，Peyer’s淋巴結對腸黏膜免疫的觸發和表現起著關鍵作用。腸道免疫系統功能中起中心作用的是由B細胞轉化為漿細胞后產生的IgA，它被認為是腸道免疫屏障的一個重要方面，對腸道菌群有調節作用[2]。IgA經過腸上皮細胞或在細胞間隙內與上皮細胞產生的分泌片段結合，形成分泌型免疫球蛋白（S-IgA），S-IgA釋放入腸腔，既可與相應抗原結合，抑制細菌增殖和中和毒素，保護腸黏膜，又能抵抗蛋白溶解酶作用，從而保護腸黏膜防止被消化[3]。
1.1 S-IgA的合成和轉運 S-IgA的產生開始于小腸集合淋巴結，淋巴結內包含有B細胞、T細胞表型和巨噬細胞[4]。在胃腸道內能產生IgA的這些淋巴相關組織都含有濾泡相關上皮細胞（follicle-associated epithelium ，FAE）一種微褶皺細胞（M細胞），能夠傳導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細胞傳導的信號， B細胞、T細胞表型和巨噬細胞等抗原效應細胞（antigen-presenting cells ，APCs）就立即出現在FAE的下面形成一個圓頂（Farstad et al, 1994）[6]。抗原通過M細胞由巨噬細胞表達，抗原傳到了淋巴組織會被進一步作為免疫復合物被固定于腸集合淋巴細胞，抗原被T輔助細胞處理和表達，誘導B細胞增殖和分化，由IgM型的B細胞轉變成IgA型B細胞（Brandtzaeg ,1996）[7]。在大鼠、小鼠和兔等動物分泌出來的IgA是經淋巴管、胸導管進入血循后被肝臟攝取。肝細胞和膽道上皮細胞能夠合成分泌片，IgA在被轉運到膽道的過程中與分泌片結合，形成S-IgA，與膽汁混合，最終到達腸道。在人IgA的轉運沒有動物復雜，而是直接進入腸道。 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鏈由漿細胞合成，SC作為IgA特異性受體（specificreceptor）位于上皮細胞膜上并由上皮細胞合成。結合分泌片段后的IgA，含有4個抗原結合位點，具有類似于凝集素的功能結構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合后還能得到加強。 分泌型IgA（s-IgA）的主要生物學功能是：①抗體依賴的細胞介導的細胞毒作用（ADCC作用）。存在于腸道上皮細胞基底膜的特殊多聚免疫球蛋白受體（pIgR）介導的穿上皮轉運機制（Mostov，1995）[8]使S-IgA不僅可以在腸腔外分泌液中發揮生物學功能，也可以在上皮細胞和固有層中與侵入的抗原結合而發揮免疫排除和其他抗感染作用（Lamm,1998）[9]。Ig A 在上皮細胞內發揮中和病毒的效應已被證實（Burns等，1996；Mazanec等，1995）[10]，但其作用的有效發揮取決于病毒成分和抗原決定簇的識別及病毒的復制周期（Lamm,1998）[9]。S-IgA能與進入固有層中的蛋白質抗原甚至病毒結合形成可溶性復合體而通過穿上皮機制排出到腸腔中（Gan等,1997）[11]。②在腸道內直接發揮作用。當腸黏膜受到不同程度的侵襲時，黏膜便產生大量的S-IgA，以抵抗各種病原體的入侵。S-IgA可抑制腸道內的細菌黏附腸道黏膜表面，S-IgA在黏膜表面是通過黏膜內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上皮黏附的蛋白接觸，甚至在上皮細胞泡狀間隙內阻止入侵的病原體[13~15]。他（它）還可中和腸道內的毒素、酶和病毒，并結合抗原形成免疫復合物由吞噬細胞吞噬清除，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]認為，S-IgA是蓖麻子蛋白的受體，減少了毒素與上皮細胞表面的糖脂和糖蛋白的接觸。S-IgA附著后生物原結合形成復合物外還能刺激呼吸道、消化道等黏膜中的杯狀細胞分泌大量黏液，“沖洗”黏膜上皮細胞妨礙微生物黏附[18]。此外，S-IgA與補體、溶菌酶協同還具有殺菌作用。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、尿道產生大量分泌型IgA，S-IgA除保護黏膜表面完整，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，能特異性誘導陰道分泌S-IgA，保護機體免受病毒的侵害。
2 動物腸道免疫的影響因素 2.1 細胞因子對動物腸道免疫的影響 細胞因子中干擾素-γ（IFN-γ）和腫瘤壞死因子-?琢（TNF-?琢）對IgA的分泌有下調作用，IL-4、IL-5、IL-6、IL-10對IgA的分泌有增強和誘導作用，分泌這些因子的細胞主要存在于固有層內，與IgA漿細胞有著密切的空間關系。近期研究[21]發現，在黏膜組織內白細胞介素-15（IL-15）是SIgM+S-IgA-和SIgM-S-IgA+B-1細胞轉化為IgA細胞的重要因子，IL-15同IL-5一樣在調節B-1細胞分化成產生IgA漿細胞過程中起重要作用，它是調節IgA反應的重要細胞因子。 最近發現腹腔CD5+B細胞群中含有許多IgA漿細胞的前體細胞，IL-5和IL-2可大大增強這種細胞分泌IgA和IgG的能力[22]。IL-4是S-IgA+ B細胞產生的重要因子[23]。資料表明Th-2型細胞因子：IL-4，IL-5和IL-6對黏膜IgA的發育有調節作用，且Th-2細胞在小腸黏膜的出現頻率較高，這些細胞因子的mRNA表達也占優勢[24]。
2.2 病原菌的影響 許多病原菌在長期進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的保護功能，便于細菌的入侵和定植[25]。IgA蛋白水解酶的表達可能是病原菌對抗宿主腸道黏膜免疫反應的重要致病機理。最近研究發現，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的干擾，這類抑制因子在感染的恢復期血清中水平最高[26]。研究發現，白色念珠菌、銅綠假單胞菌及某些腸桿菌科細菌能產生可降解IgA的蛋白酶。 2.3 其他物質的影響 血管活性腸肽（VIP）、P物質（SP）、生長抑素（SS）等對S-IgA合成轉運等都有影響。體外研究表明，SS可下調DNA合成和細胞分裂，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淋巴細胞上，除直接作用于淋巴細胞外，SS還作用于其他細胞，間接拮抗淋巴細胞的分裂和Ig的合成。VIP對淋巴細胞的分裂和Ig的合成有明顯的調節作用，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細胞上。VIP與其受體結合可活化膜的環腺苷酶系統，導致DNA復制和細胞分裂的抑制。SP能顯著促進Con-A刺激的PP淋巴細胞和脾淋巴細胞的DNA合成，也可促進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，與腸黏膜內可分泌S-IgA的漿細胞數量減少有關。Bruke等（1989）研究了接受全腸外營養（Total Parenteral Nutrition，TPN）動物腸道免疫功能的變化，發現沒有加入Gln的動物，膽汁中S-IgA的分泌下降了50％，細菌大量粘附于黏膜表明，腸系膜淋巴結中有明顯細菌移位；而在總腸外營養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，腸黏膜漿細胞計數也證實谷氨酰胺能阻止產生S-IgA細胞的減少。Alverdy等（1992）[28]隨后的結果又證實，未加入G1n的TPN組動物膽汁中S-IgA明顯下降，IgA陽性的漿細胞也明顯減少，另外CD4+、CD8+的淋巴細胞也急劇下降，而在TPN液中加入谷氨酰胺的動物B、T細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的強有力的誘導劑，有些能刺激IL-10的產生，以增強免疫[29]。乳酸菌能刺激機體產S-IgA的細胞增殖，從而使得S-IgA水平上升，可促使系統對輪狀病毒產生免疫應答，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現，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淋巴結的IL-10和肓腸內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現在腸道內的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 腸道黏膜免疫系統是由多種免疫成份組成的，彼此之間相輔相成各有側重。其中，以S-IgA為主的體液免疫起主導作用，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的表達及其調節、黏膜神經內分泌免疫網絡的調節機理等研究在醫學領域已經有了較大的進展，但在畜牧業上對動物腸道免疫進行研究并從動物營養的角度調控才起步。特別是隨著現代微生態動物營養、益生素等提出之后，在動物胃腸道微生態的調控上很多都與腸道免疫相關，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，多謝博士分享!

sunjunqing

請問：可有較好的預防和治療用藥方案！現在腸道疾病復雜，光靠益生素是不行的