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​后非瘟时期要重视猪只免疫机能的调控!营养免疫在非洲猪瘟防控中的作用及应用前景

来源:养猪信息网 2021-10-12 15:47:42| 查看:

  营养免疫在非洲猪瘟防控中的作用及应用前景
  
  邓近平 华南农业大学动物科学学院
  
  摘要
  
  非洲猪瘟疫情的传播对国内外养猪业造成了巨大的损失。目前尚无特别有效的疫苗和药物用于非洲猪瘟的防治,因此,提高猪群免疫机能是增强猪群对非洲猪病毒抵抗能力,降低感染猪群死亡率的关键因素。营养物质在机体免疫机能调控方面发挥重要作用,机体在应激和免疫激活状态下其营养代谢和需求会发生巨大转变。本文基于营养物质对机体免疫机能的调控作用,针对非洲猪瘟病毒的防控现状和致病机理,从营养免疫的角度,分析营养调控在非洲猪瘟的防控中的作用和应用前景,以期为非洲猪瘟的综合防控提供新的思路。
  
  非洲猪瘟(African swine fever, ASF)是由非洲猪瘟病毒(ASFV)引起的一种急性、高致死性传染病。其于1921年在肯尼亚首次爆发,后陆续传入欧洲、南非等多个国家和地区。目前非洲猪瘟疫情依然在国内外肆虐,2021年以来全球18个国家和地区已发生非洲猪瘟疫情3901起;自2018年8月在我国沈阳发现首例病例以来,非洲猪瘟迅速在我国多地蔓延,截至2021年4月28日,我国已累计发生非洲猪瘟疫情183起,对我国的生猪养殖行业造成了巨大的冲击。尽管国内生猪养殖及相关产业采取多项生物安全措施以应对非洲猪瘟的侵袭,但目前仍无特别有效的疫苗和药物用于非洲猪瘟的防治。我国作为世界最大的生猪养殖和消费国家,进一步加强非洲猪瘟的防控以应对持续存在的非瘟疫情至关重要。
  
  1非洲猪瘟的流行特点和致病机理
  
  非洲猪瘟病毒是非洲猪瘟病毒科,非洲猪瘟病毒属的唯一成员,主要经呼吸道和消化道侵入机体,在鼻咽部或扁桃体增殖后迅速通过循环系统遍及全身。非洲猪瘟病毒在感染机体后,主要以宿主的巨噬细胞等单核细胞为靶细胞。其在宿主免疫细胞内复制,在感染晚期,ASFV导致宿主胞浆的聚腺苷化mRNA消失,抑制宿主蛋白质合成,进而诱发免疫细胞病变,严重影响机体的免疫应答反应。非洲猪瘟病毒的传播途径较广(图1),其不仅可经野猪传播,还是唯一的一种具有双链DNA基因组的虫媒病毒;此外,被非瘟病毒污染的车辆、饲料、养殖场工作人员以及肉制品等,都可能导致疫情的迅速传播和扩散。因此,我国在疫情爆发后出台了一系列严格生物安全防控措施和饲养管理要求,如养殖的规模化、集约化的扩大、生物安全措施的加强、生猪跨区域猪群运输及种畜引进的限制、以及禁止使用餐余残留物饲喂家猪等,通过这些综合措施的实施才使我国的非洲猪瘟疫情得到了有效控制。
  
  
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  图1 非洲猪瘟的传播途径
  
  国内非洲猪瘟爆发之后,养猪行业通过强化和规范生物安全措施,逐渐恢复了我国的生猪养殖。但目前的要求及处理方式对猪场的管理和成本要求较高,况且眼下猪价较低,加上我国的仍有一部分生猪养殖是以小规模家庭养殖模式为主,难以长期的维持较高的生物安全和饲养管理要求。此外,目前的养殖行业从业人员迫于生物安全压力,对养殖环境进行频繁与过度的消毒,更易引起猪只的应激,影响其免疫机能和抗病能力。有研究表明非洲猪瘟在一般的慢性感染中的死亡率低于30%,但在仔猪、妊娠母猪及其他免疫能力较低的猪只中常发生急性感染,且致死率可高达100%。在国内多个爆发疫情的猪场也发现,体况良好,较为健壮的猪对病毒的抵抗力较强,表明猪群的免疫机能的提高是应对非洲猪瘟的有效手段。因此,在非洲猪瘟防控常态化的“后非洲猪瘟时期”,重视猪只免疫机能的调控,提升猪群对非洲猪瘟病毒感染的抵抗能力是应对非洲猪瘟的重要防控措施。
  
  2营养免疫抵御非洲猪瘟的可能机制及应用前景
  
  动物机体免疫系统在健康机体中的营养需求占比并不高,但免疫系统激活时,对机体的营养状态及营养需要均会发生显著的改变。营养缺乏将会增加机体对多数传染性疾病易感性,在患病过程中,营养缺乏将会导致病情的进一步加重。所有动物的健康和生长都需要能量、氨基酸、脂肪酸、维生素、微量元素和常量矿物质,当这些营养素的可用性有限时,蛋白质合成率或代谢活性最高的组织和细胞都会出现代谢及功能受阻的症状。由于免疫细胞在活化时需要快速合成大量蛋白质用于免疫应答,因此免疫系统对营养缺乏尤其敏感。当外源添加这些营养物质也可通过细胞免疫、抗氧化能力等途径调控提高机体免疫机能(图2)。
  
  
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  图2营养免疫在非洲猪瘟中的可能调控途径
  
  Arg:精氨酸;VA:维生素A;VD:维生素D;ZnO:氧化锌;IgG:免疫球蛋白G;IgM:免疫球蛋白M;Gln:谷氨酰胺;Zn:锌;Try:色氨酸;BCAA:支链氨基酸;Se:硒;VC:维生素C;VE:维生素E;Gu:铜。
  
  有研究表明,体液免疫无法对非洲猪瘟感染产生有效免疫作用,只能延缓病情发作,而细胞免疫在对机体的免疫保护中发挥主要作用,其中抗体和CD8+T细胞在病毒控制中起关键作用。有研究表明CD8+T细胞的清除将导致猪只完全失去对非洲猪瘟强毒株OUR/T88/1感染的抵抗力。因此,通过营养调控生猪细胞免疫机能的可能是增强机体抗感染能力的关键。
  
  2.1
  
  氨基酸的免疫调控作用
  
  氨基酸的代谢在细胞生物学的多个方面发挥重要作用。多种氨基酸在胞内具有不同的代谢途径,如作为合成其他氨基酸的底物,作为蛋白质合成的底物,以及调控胞内关键的合成代谢细胞信号通路,包括mTOR通路及核苷酸合成代谢通路等。谷氨酰胺和色氨酸可促进T细胞的增殖和细胞因子的产生,色氨酸的缺乏将抑制T细胞对感染反应的免疫应答。在断奶仔猪日粮中添加0.2%~0.8%的精氨酸、1%的谷氨酰胺或支链氨基酸等可通过提高血液抗体水平、促进骨髓T细胞的成熟等途径提高猪只免疫机能。精氨酸、谷氨酰胺等氨基酸在非洲猪瘟病毒的靶细胞——巨噬细胞的增殖、活化中也发挥关键调控作用。因此,在生猪养殖中精氨酸等功能氨基酸的添加可能对提高机体免疫机能从而抵抗非洲猪瘟感染具有重要的作用。
  
  2.2
  
  脂肪酸的免疫调控作用
  
  脂肪酸不仅为细胞提供能量,还是生物膜磷脂的重要组成,其还可通过调控膜上酶及受体的功能,或在胞内氧化、还原等多种途径调控免疫系统稳态。脂肪酸的来源、碳链长度、饱和度、位置以及n-6:n-3比值的差异都会影响其机体内的功能。低浓度的脂肪酸可促进T细胞增殖,饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸均可诱导T细胞的细胞因子分泌,但不饱和脂肪酸在100 mM的浓度就可导致细胞凋亡。在仔猪中的研究发现,摄入丁酸盐0.2g/天或日粮添加1%~2%的共轭亚油酸均可提高血清抗体水平,共轭亚油酸还可促进T细胞的分化,提高CD4+T细胞亚群的比例。
  
  2.3
  
  维生素的免疫调控作用
  
  机体自身不能合成足够的维生素维持生理需要,因此饮食中的维生素对机体免疫系统稳态的调控更为重要。维生素C、维生素E及维生素B复合体可在免疫系统中以非特异方式发挥作用,如提高机体抗氧化能力和淋巴细胞的杀菌能力等。而维生素A和维生素D可以高度特异性的方式影响机体免疫应答。维生素A可通过α4β7/RARα/CCR9途径促进CD4+和CD8+T细胞向炎性区域迁移,体内CD8+的增殖和存活也依赖于维生素A信号,研究表明,在小鼠中维生素A的缺乏导致T细胞介导的和抗体依赖的免疫应答降低。维生素D3可增强断奶仔猪免疫力,缓解猪轮状病毒的感染,但维生素D和维生素A在体内存在一定的拮抗作用,维生素D抑制T细胞和B细胞的增殖、Th1细胞免疫应答及IgG和IgM抗体的产生。因此在非洲猪瘟疫情时间,日粮维生素C、维生素E和维生素A的水平可适当提高以增强机体抗氧化能力和胞免疫机能,但维生素D的添加量仍需进行严格的动物试验确定。
  
  2.4
  
  矿物质的免疫调控作用
  
  微量元素是动物机体组成的必须元素,微量元素通过机体生物酶的组成成分等途径调控机体免疫系统。锌对T淋巴细胞的发育、分化和活化都至关重要。锌作为胸腺细胞释放的活性胸腺素形成的辅助因子调控胸腺中T细胞的分化和外周血成熟T细胞的功能,缺锌将导致胸腺萎缩和淋巴细胞发育的中断,引发CD8+T细胞数量的降低。但高浓度(50 mM-100 mM)的锌将具有一定的细胞毒性,抑制细胞的转录和细胞因子的释放。因此,锌浓度水平的控制对T细胞的功能维持极为重要。值得一提的是,B细胞对锌并不敏感。铁、铜和硒等矿物元素在T细胞的增殖和分化中也至关重要。如硒可促进CD4+T细胞的增殖和分化,但其对CD8+T的调控作用还不明晰。铜在机体内一般作为超氧化物歧化酶等酶的辅基发挥作用。仔猪日粮添加46 mg/kg的氧化锌及纳米氧化锌均可提高血清IgA抗体水平,促进IL-6等促炎细胞因子的分泌。多种矿物元素对机体的免疫系统发育及免疫系统的维持尤为重要,因此在免疫系统发育较快的保育期日粮中,矿物质水平应适当提高,且多种矿物元素与维生素存在一定协同效应,在生产中进行配伍使用,以增强其免疫调控效应。
  
  3小结
  
  在目前的生猪养殖行业中,猪群的营养需要标准往往只能满足机体的生长需要,在应激常态化和非洲猪瘟疫情的形势下,对营养需要标准进行适当调整以增强机体免疫机能、应对非洲猪瘟的防控具有积极意义。尽管因非洲猪瘟病毒的特殊性,非洲猪瘟防控的相关研究受到限制,营养水平对非洲猪瘟的防控的实际效果仍有待进一步验证,但多种营养物质对机体免疫机能的提高已得到较多研究证实,在目前的在非洲猪瘟防控常态化的“后非洲猪瘟时期”,调整日粮营养水平以增强机体免疫依然是生猪养殖行业,尤其是生物防控和管理能力较差的小规模家庭养殖场的重要防控措施,对指导生猪生产具有一定的指导意义与应用前景。

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