免疫是动物机体抵抗外界环境和微生物的防御手段,动物也正是因为有着各种免疫力的存在,才能在复杂的环境中得以生存。免疫的器官包括中枢免疫器官和外周免疫器官,分别指骨髓、胸腺和法氏囊(家禽),以及淋巴结、脾脏、粘膜等相关淋巴组织。我们经常说肠道是最大的免疫器官,也是有道理的,因为肠道微生物是动物与环境发生交互作用最为频繁的场所,微生物在刺激和影响着免疫系统。一个无菌的动物,其免疫系统的发育就会相对较弱。
我们在替抗时,也需要充分考虑如何去平衡好机体的免疫系统。需要平衡的原因是因为一方面免疫是要消耗营养物质的,而且过强的免疫会导致机体进入到自我防御状态,嗜睡少食,影响生产性能。另一方面免疫系统又不能太弱,否则不能抵御有害微生物的侵袭。这就需要从肠道菌群,以及肠道的免疫去进行考虑。
1、免疫系统的分类
免疫分为先天性免疫和适应性免疫,先天性免疫是非特异性的,适应性免疫是特异性的。现代的免疫定义更加完整,包括了机体的自然物理屏障,将其视为第一道防线,吞噬作用的白细胞视为第二道防线,特异性的淋巴细胞及抗体为第三道防线。
这三道防线对于替抗非常重要,我们在配方的制作、添加剂的使用和实际的饲养管理过程中,都会涉及到。
2、先天性免疫
第一道防线的物理屏障对于肠道黏膜免疫包括:肠道上皮的黏液层、完整的肠道上皮、以及肠道上皮的紧密连接,这几部分我们在实际的日粮制作中都会考虑到。比如纤维和益生菌就能维护完整的黏液层,氧化锌、益生菌等可以提高肠道的紧密连接蛋白表达,尤其是氧化锌。丁酸、植物提取物等可以降低炎症,也可以保证完整的肠道上皮和紧密连接。所以,第一道防线是非常重要的。很多日粮考虑的因素也会在这个方面发挥很重要的作用。
第二道防线对于我们主动控制机体的免疫力很重要,尤其是在比较差的环境,需要抵御更强更多的有害菌,以及平衡炎症反应。肠道上皮细胞由很多不同的细胞组成,比如最多的上皮细胞、杯状细胞(分泌粘液)、M细胞(跨上皮层运输病菌至体内,启动免疫反应)、巨噬细胞(吞噬)以及树突细胞(采集微生物、消化病原、呈现抗原给T细胞)等等。其中巨噬细胞和树突细胞上分布着大量的特殊结构,我们称之为受体(receptor),这些受体是动物千万年的进化过程中发展出来的先天性免疫功能。体内由很多不同的受体,比如Dectin,TLR,NOD等,不同的受体可以识别不同的微生物,可以介导不同的细胞因子变化。其中动物上最常用的就是酵母类的衍生物,在人上还有细菌类的衍生物。比如,β-葡聚糖可以刺激Dectin-1受体,从而加强体内的非特异性免疫。
吞噬作用的调控需要平衡,对单个受体进行刺激,会有2个问题:一是使用量的问题,不能过多,否则容易造成免疫疲劳和炎症反应。二、使用时间的问题,过于单一长时间使用也会带来不利的反应。
拉曼的试验表明,对多个受体进行调控和刺激,可以高效平衡的调控免疫反应,免疫能力强,与此同时又不会造成过强过于单一的反应。
3、获得性免疫
获得性的免疫是养猪和养鸡中关注度最高的,就是B,T细胞及抗体。为什么大家对此的认知和重视程度这么高呢?因为猪和家禽的养殖中有很多的病毒性疾病,这些病毒性疾病的终极解决方案就是疫苗,通过疫苗让体内产生抗体,从而保证生产动物的健康。就像我们都在期盼ASF和新冠疫苗一样。
乳仔猪从初乳中获得抗体,这种获得的被动免疫力逐渐下降,仔猪自身的免疫力不断发育,但是总的免疫力在在断奶前后正好处在最低点,所以此时各种应激造成的影响和破坏也就更大。初乳和抗体水平显著的影响着猪的健康和生长,更多的初乳和抗体水平,腹泻就会越少,断奶体重就会越高。如下图所示每多100g初乳,断奶重就多366克。
提高乳仔猪的IgG水平需要从2个方面着手:1. 母猪初乳中IgG的水平。2. 乳仔猪的初乳摄入量。提高母猪的初乳中IgG的水平可以使用布拉迪、纤维等调节肠道健康的产品,Ω-3多不饱和脂肪酸、以及抗氧化应激的降低,或者是通过母猪免疫的方式。提高乳仔猪的初乳摄入量需要对母猪的便秘、产程进行管理,便秘越少、产程越短,乳仔猪的出生活力就越强,初乳摄入量就高。母猪奶头不够用时,需要及时的安排寄养。
免疫是一个重要而复杂的话题,研究者们也在不断的深入了解和研究,关于免疫的最新知识更新速度很快。对于我们替代抗生素,需要清晰明了的知道肠道粘膜免疫的特点,并且对非特异性免疫重视起来。因为抗生素的主要作用对象是细菌,所以对于替抗,非特异性的第一二道防线相比与病毒就更重要。先天性免疫与适应性免疫也是相互关联的,免疫的起始都是从非特异性免疫开始,比如破坏粘液和粘膜屏障,然后巨噬细胞与树突细胞启动,其次才是被树突细胞消化后的抗原呈现给淋巴细胞,启动获得性免疫。2011年的诺贝尔生理与医学奖颁发给了三位研究免疫启动和调节的科学家,他们的一个重要发现就是非特异性免疫的缺失会导致相应的特异性免疫的缺失。
用语言的方式表达,比较枯燥,我把《自然》杂志制作的一期关于粘膜免疫的视频翻译成中文字幕,这样大家应该会更加清晰的了解肠道的免疫系统。