猪肠道粘膜防卫系统研究进展

猪肠道粘膜防卫系统研究进展养猪生产中,最大的损失是发生在猪出生至断奶期间.造成这种损失的一个基本原因就是仔猪出生时免疫力低下而导致易感肠道疾病.新生仔猪免疫力低下的原因有几个方面：    1）在子宫内,胎儿发育期不能从母体获得母源抗体,而在出生后通过吸吮初乳才获得一定的免疫保护。    2）新生仔猪出生后,肠道的发育程度对母源抗体的吸收及其个体的免疫状况都有很大的关系;新生仔猪吸收初乳免疫球蛋白(Ig)最多的时期是吮乳后的4～12小时,而后,由于'肠关闭'(gut　closure)而吸收迅速减少;在哺乳和吸收良好的条件下,新生仔猪的血清抗体可在出生后3小时被检出,|血清抗体滴度在出生后4小时可与母猪血清抗体滴度相近。3）仔猪由初乳获得的抗体组成成分仅限于母猪所接触过的抗原范围,初乳中的Ig主要是IgG,这虽然有助于防御一些全身性病原,但实际上新生仔猪所遭遇的致病原多是存在于肠粘膜表面,而该处却很少有IgG,即使有一点亦多无效。4）新生仔猪的肠道组织在解剖学和功能上均未发育成熟,而且自身主动免疫机制的建立有所延迟,所以特别容易在母乳抗体水平下降期和其自身免疫机制尚未发育之前遭到病原攻击.因此,深入了解新生仔猪肠道免疫系统发育的过渡模式,进而探讨可采用哪些策略和措施,及早提高幼猪主动免疫功能则成为极为重要的研究课题.下面仅就猪肠道粘|膜防卫机制新近研究进展作一个简要的综述.    1胃肠的防卫机制    胃肠道有一个广阔的表面积供动物宿主与各种各样食物、微生物以及外源毒素直接接触,它一方面必须让食物在肠腔与全身血液循环之间进行交换,另一方面又要防止病原侵入,所以,在肠道有一整套严密的防卫机制在起作用.这些防卫机制一般可分为非免疫性和免疫性两类(图1).    胃是最重要的一个非免疫性防卫机构,它分泌的胃酸和胃蛋白酶可破坏食物性抗原,而且能有效地抑制大多数从口咽部和呼吸道进入的微生物.那些在胃的酸性条件下仍然存活的微生物,在小肠较为碱性的条件下又得以复苏,在这种情况下,宿主还可通过别的非免疫性防卫机|制来加以补偿.    

1小肠非免疫防卫机制包括胆汁和胰液.肠上皮细胞本身在每个细胞之间靠紧密连接(tightjunction)形成一个单层上皮细胞屏障而防止大的分子通过.肠绒毛上的肠上皮细胞每3～6天更新一次,以进一步减少潜在致病菌的定植机会.肠的运动或蠕动则产生一种机械清除作用,这样亦可防止细菌在小肠上段粘附.专门化肠细胞(如杯状细胞)所分泌的粘液则起着润滑剂的作用,    保护精细的上皮细胞表面,并发挥其粘性基质的功能,把抗原网罗住,便于胰蛋白分解酶和新的肠上皮的蛋白分解酶在肠腔内将其降解.    11肠道菌群大肠的条件,包括pH中性,厌氧及运动减弱,均有利于|大量正常菌群生长除了对宿主具有营养价值外,这些内在性肠道菌对健康肠道功能的发育和维持均十分重要.正常菌群最重要的贡献在于它们能够抑制侵入的细菌在肠道定植.这种概念通常称为'定植抗性'(colonization　resistance),它包括形成不适宜的pH环境,争夺营养和肠上皮附着部位以及在局部产生被称为细菌素(bacteriocins)的抗生物质.细菌在大肠以外的胃肠部位的定植程度可因动物种类而异.小肠也有微生态环境:即肠上皮细胞表面,复盖于绒毛上面的粘液凝胶层,隐窝内粘液以及肠腔内容物等.所以,胃肠道微生物生境可分为既有从食道到直肠的纵向分布,也有从肠腔到肠隐|窝深部的横向分布.在任何特定生境中存在的细菌菌群都代表着由许多不同细菌组成的最稳定的联合体.这些微生境联合体(microhabitat　communities)也具有宿主动物的特征,而且在某种程度上具有动物营养和环境的特征.以人类为例,有人认为人的大肠中有400种之多的不同细菌菌群,细菌总数达10-13尽管其对胃肠道的总体发育和健康具有重要性,但在猪方面,尤其对刚出生后和断奶期仔猪情况,则所知甚少.    有证据表明,正常肠道菌也能在粘膜水平和系统水平上通过促进免疫机制的发育来增强宿主的免疫力.例如,用实验鼠研究显示,正常菌群可以刺激肠道免疫系统的发育.还有,没有正|常肠道菌的无菌动物,所有与免疫相关的器官,包括肠管,都没有很好发育,而当引入非致病性肠道菌后,正常的免疫学结构和功能就很快在无菌动物恢复(图2).有一些研究证明这种现象也发生于猪.这些研究都说明,直接饲喂有益菌可增进幼龄猪的免疫力和生长.粘附于上皮细胞表面的菌群都是那些与宿主直接接触的细菌,因此,对这些菌群进行研究将有可能提供重要的资料,以便设计新的策略来促进正在发育的猪肠道的主动免疫.宿主对内在性菌群的紊乱是极度敏感的,而且是通过改变细胞因子(由肠上皮细胞合成)的模式而做出反应的(图3).那么,人们该如何操纵这种关系来活化肠道保护机制?显然这将取决于对内在性菌群与粘|膜免疫成分之间的精确平衡中所包含的细胞机制和分子机制的了解程度.    12免疫防卫约1/4的肠粘膜是由淋巴样组织组成,而70%以上的免疫细胞,包括在骨髓、胸腺和淋巴结所见的免疫细胞,都可见于肠.肠免疫系统的细胞成分也包括散在的或非组织化的细胞(固有层白细胞和上皮内淋巴细胞)以及高度组织化的淋巴滤泡,如集合淋巴小结(即Peyers　patches,丕氏结),该处产生分泌型IgA和B淋巴细胞.    13固有层

2从单层上皮以下至粘膜肌层之间的区域通常称固有层,其中含有大量分散的T淋巴细胞、B淋巴细胞、浆细胞、巨噬细胞、肥大细胞、和少量树突状细胞、嗜酸性白细胞、嗜|中性白细胞以及有生物活性的成纤维细胞.这个区域也有良好的血管分布和密布的神经支配.肠管具有丰富的神经丛,它对肠管运动起着重要作用,对上皮细胞功能调节也可能有重要作用.    肠管免疫的防卫机制是通过局部的化学信号或固有层中的各种细胞所释放的细胞因子来调节的(细胞因子是淋巴细胞分泌的一组蛋白质分子,对各种反应起着信息调节作用).细胞因子有积极的生理效应,也有消极的生理效应,而且还是免疫反应、炎性反应和组织修