核苷酸对水产动物免疫功能的影响_农林水产论文范文

核苷酸对水产动物免疫功能的影响
苗英林
摘要：核苷酸是生物体内重要的低分子化合物，近年来也被认为是半必须营养素。它参与到动物体内的生理、生化过程中起重要调节作用。许多实验发现，在应激条件下，饲料中添加外源核苷酸能提高养殖动物的免疫力和抗应激水平。本文综合了近年来多篇相关文献，阐释了核苷酸对水产动物免疫功能的影响和作用机制的初步探究，并提出了应用前景和亟待解决的问题。
1 引言
核苷酸是生物体内重要的低分子化合物，除作为DNA、RNA的前体，也作为生理、生化过程的调节物质参与体内物质代谢。核酸进入胃肠道后在胰核酸酶、核酸酶及脱氧核糖核酸酶、多聚核酸酶的作用下分解成单核苷酸，具有许多重要的生理生化功能。动物机体的细胞增殖及其它一些生理过程都需要一定量的核苷酸，特别是在淋巴组织和肠组织等快速分裂的组织中，它们需要核苷酸以合成核酸，而复制一个DNA至少需要109个核苷酸分子[1]．虽然人们长期以来将核苷酸视为非必需营养素，因为动物机体能够由内源合成各种核苷酸，且缺乏时不表现典型的缺乏症，但近年来的许多研究表明，当机体受到免疫挑战、肝损伤应激[2]、饥饿及快速生长的情况下，机体组织则更依赖于外源核苷酸。
添加外源核苷酸除了对动物机体胃肠道的生长发育、血浆中脂蛋白浓度、肝功能、神经细胞的营养等皆可产生重大影响以外，还可刺激动物的特异性、非特异性免疫反应，影响与免疫有关细胞的发生与分化以及巨噬细胞、辅助性T细胞的活性与数量及其分泌的白细胞介素2，3(IL-2，3)等[3]。
2、水产动物免疫概述
2.1鱼类的免疫
和其他高等脊椎动物一样，鱼类免疫可分为细胞免疫和体液免疫。鱼类的细胞免疫主要涉及非特异性免疫，包括吞噬细胞的吞噬率、呼吸暴发和杀菌能力等。而体液免疫可分为非特异性体液免疫和特异性体液免疫。凝集素、溶菌酶、抗蛋白酶、C-反应蛋白、干扰素-1、转移因子以及补体等参与非特异性体液免疫，其中补体又包括替代途径补体和经典途径补体。鱼类比高等动物更依赖于替代途径补体来抵御病害的入侵。
鱼类的免疫系统主要包括免疫组织器官、免疫细胞和体液免疫因子三大类。胸腺、肾脏、脾脏和黏膜淋巴组织是鱼类最主要的免疫组织器官，也是产生免疫细胞的地方。免疫细胞指参与免疫应答反应或与应答反应相关的细胞，包括淋巴细胞和吞噬细胞。体液因子主要包括特异性的抗体和上述非特异性的一些酶类或蛋白等。研究表明，对多数硬骨鱼类而言，其产生的抗体仅有IgM，因此推测鱼类的特异性免疫还处于一个初期的水平，在防御外来病原入侵时，主要还是依靠非特异性免疫来发挥作用。

2.2甲壳动物的免疫
甲壳动物的免疫方式亦可分为细胞免疫和体液免疫，但与鱼类有所区别。甲壳动物的细胞免疫主要由血细胞来担当，在非特异性免疫防御中起重要作用，具有吞噬、包囊、胞吐和修复作用，并且能合成和释放多种免疫因子参与体液免疫。因而血细胞既是细胞免疫的担当者，又是体液免疫的提供者。甲壳动物血细胞最重要的免疫防御机能是吞噬作用，并已证明β-1,3-葡聚糖和酵母细胞（酵母核苷酸）等外源性物质能激活部分实验海产甲壳动物血细胞的吞噬活性。
在甲壳动物体内参与体液免疫的主要有酚氧化酶、凝集素、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、溶菌酶、溶血素、蛋白酶抑制剂等。其中最重要的因子是酚氧化酶。对入侵异物的初始识别在高等动物中可通过抗体、T淋巴细胞和补体途径完成，而对没有免疫球蛋白和T细胞的甲壳动物来说，由酚氧化酶系统组成的类补体途径便在宿主免疫力中起了重要作用。同时酚氧化酶原激活系统还能调理血细胞的吞噬作用。
3、核苷酸对水产动物免疫的影响和机制
3.1外源核苷酸对免疫的影响
3.1.1对其他哺乳动物免疫的影响
关于核苷酸对哺乳动物的免疫功能影响的报道比较多，这类研究也为后期对水产动物的研究提供了很好的理论和实验基础。Manzano等(2003)做了外源核苷酸对肠道免疫影响的试验发现，外源核苷酸可促进断奶小鼠B淋巴细胞和Th细胞抗原的表达，进而促进肠淋巴细胞的分化和成熟。早有试验结果证明，外源核苷酸能促进T淋巴细胞的增殖反应以及IL-2、IL-4、IL-8或IFN的分泌，提高NK细胞和巨噬细胞活性，促进迟发性超敏反应。从而说明添加外源核苷酸能提高机体抗细菌感染能力。王兰芳等通过检测外源核苷酸对经环磷酰胺诱导的免疫抑制小鼠胸腺细胞DNA损伤的影响，发现在基础日粮中添加核苷酸虽然对小鼠免疫器官重量没有显著影响，但能极显著降低受损胸腺细胞百分率和受损细胞DNA尾长，因此认为外源核苷酸能显著降低免疫抑制小鼠受损胸腺细胞百分率和损伤程度。进一步对外源核苷酸促进小鼠胸腺细胞受损DNA修复的体外研究，发现，DNA损伤后的细胞在基础培养基中培养，添加核苷酸能明显促进DNA修复，降低细胞拖尾率，在相同的DNA损伤条件下，核苷酸的作用与其添加水平有关；核苷酸降低尾长的效果与核苷酸添加水平和DNA损伤程度有关。Gil（2002）在实验中饲喂无核苷酸日粮时动物的细胞免疫会受到影响，对白色念珠球菌的抵抗能力降低。外源核苷酸缺乏只影响T淋巴细胞功能，主要影响辅助／诱导T细胞的活化，对B淋巴细胞无影响。添加外源核苷酸显著提高细胞因子IL-2、IL-4、IL-8的基因表达和Th2、IL-5的分泌。

3.1.2 对鱼类免疫的影响
在鱼类血细胞中，吞噬细胞、中性粒细胞、巨噬细胞都具有吞噬异物的能力，是鱼类非特异性免疫的主要指标之一，它们的数量和吞噬能力的高低可直接反映出鱼类非特异性免疫能力的大小，因此起着至关重要的作用。核苷酸通过对巨噬细胞吞噬作用的影响，从而提高机体的非特异性免疫机能。sakai M等(2001)在鲤鱼饲料中添加核苷酸后发现，外源核苷酸能增强鲤鱼巨噬细胞的吞噬作用，溶菌酶的活性也大有提高；Peng L等(2004)报道，外源核苷酸能使石斑鱼血液中的氧化因子含量较未添加核苷酸的显著增高。王锐等（2009）在异育银鲫幼鱼饲料中添加核苷酸，测得血液中白细胞数目显著高于空白组，细胞的吞噬能力也得到加强，并测得添加核苷酸的试验组血清溶菌酶活性均显著高于空白组，且认为0.05％的添加水平比较适宜。Burrells等(2001)向鲑鱼饲料中添加0.03％核苷酸，结果表明摄食该种饲料的鱼对细菌性、病毒性、立克次氏体病及外寄生虫病感染的抵抗力增强，鳗弧菌感染死亡率为31％，对照组死亡率49％，投喂含β-葡聚糖免疫增强剂组的鱼感染死亡率43％，且平均每尾附着的鱼虱减少37.8％。此外还发现核苷酸明显提高大西洋鲑鱼的抗体效价，试验组为1／44，对照组为1／100。Low等(2003)发现，大比目鱼投喂核苷酸日粮，能诱导免疫基因表达发生变异，使脾和肾脏中非特异免疫成分溶菌酶含量显著的降低，但鳃中没有这种作用。白细胞介素-1的含量在投喂含核苷酸日粮的鱼的肾脏中显著增加，然而铁转运蛋白和转运生长因子B的表达不受核苷酸添加剂的影响。Leonardi等(2003)观察到投喂日粮核苷酸90～120d，能降低虹鳟鱼血浆皮质醇水平和鱼胰腺坏死病毒的感染性，该试验中日粮核苷酸使应激减少，从而增强鱼类抵抗疾病的能力。

3.1.3 对甲壳动物（主要为虾）免疫的影响
王广军等（2006）用添加了核苷酸的饲料饲养凡纳滨对虾60d，结果表明，核苷酸显著增加了溶菌酶、超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性。与对照组相比，添加酵母核苷酸可以提高凡纳滨对虾耐低氧和低温的能力，并建议在实际生产中的添加量334g/t较为合适。李雅洁等（2006）用反相高效液相色谱法，测定出蛹虫草菌丝体中5′-CMP（5′-胞苷酸）、5′-UMP（5′-尿苷酸）、5′-GMP（5′-鸟苷酸）、5′-IMP（5′-嘌呤核苷酸）、5′-XMP（5′-黄嘌呤核苷酸）、5′-AMP（5′-腺苷酸）等六种核苷酸的含量为173.0，824.9，92.9，2114.0，79.6，231.4μg／g，昌鸣先（2001），李义（2002）等用添加虫草的饲料分别饲养日本沼虾，罗氏沼虾发现酚氧化酶活力显著提高，而且实验组免疫保护率明显提升，可推测虫草核苷酸在其中起到的作用。

3.2影响免疫的作用机制
3.2.1 对免疫细胞和免疫因子的直接作用
外源核苷酸对水产动物起到免疫增强作用的机制，目前尚未有较深入和全面的研究，但已有一些学者的研究可以帮助我们推测其某些作用方式。
在推测核苷酸对胁迫条件下缓解动物DNA损伤的机制时，有人认为由于淋巴细胞合成核苷酸的能力有限，外源核苷酸被整合到细胞核苷酸池中，作为底物直接参与了碱基或核苷酸的切除修复；另一观点则认为核苷酸可能通过调节损伤修复相关基因的表达来影响DNA的修复。针对以上假说，马爱国等（2000）的实验结果却表明补充脱氧嘌呤和嘧啶核苷对淋巴细胞DNA损伤修复未显示有意义的作用，作者分析认为DNA损伤修复发生在细胞DNA大分子的内部，不需要合成新的细胞，只是对受损的碱基、核苷及其相应的部位进行切补修复，而细胞和组织内部自身修复系统与其参与修复的物质可能满足需要。
冶双德等（2006）认为外源核苷酸分化成Th2时分泌IL-4、IL-2和IL-8，而IL-4可间接促进B细胞分化，使分泌性IgA分泌增加。IL-2和IL-8可直接促进B细胞分化，从而促进IgM、IgA、IgG分泌增加，提高机体免疫力。外源核苷酸可调节细胞核苷酸池而影响蛋白质的合成和细胞因子的释放。Gil(2002)推测外源核苷酸通过作用于其受体影响蛋白质合成和细胞膜信号传导从而影响基因表达，其中一些基因直接影响了小肠细胞因子水平。但是，外源核苷酸传导信号和调节基因表达的分子机理仍不清楚，需要进一步研究。外源核苷酸能提高T辅助细胞的活性，Nagafuchi（2000）报道其机制是外源核苷酸通过促进IL-2的生成和抑制抗原特异性IgG的应答来增强特异性抗原Th1的免疫应答。
另外，陈祥贵等（2005）还发现，以小鼠为实验动物，在体外培养的IEC-6细胞经4种单核苷酸及按母乳组成模式配制的核苷酸混合物处理，然后采用流式细胞术、电子显微镜等方法观测细胞凋亡时，流式细胞术结果显示嘌呤核苷酸AMP和GMP均能诱导细胞凋亡，电子显微镜观察发现仅有AMP诱导典型的细胞凋亡特征。

3.2.2 通过促进生长起到的间接作用
大量研究表明，核苷酸对水产动物的味觉、嗅觉神经以及化学感受器有特定作用，因此可作为水产动物诱食剂的主要有效成分[3]。核苷酸作为激素的介导素——第二信使，参与各种酶及生长因子的代谢过程，对细胞的分裂、分化和发育具有重要作用，Borda等(2003)认为，在海鲷幼鱼阶段，饲料中添加外源核苷酸能满足其快速生产时细胞复制所需的核苷酸，从而起到促生长的作用。咎林森等(1994)报道，核苷酸可作为蛋白质激酶使代谢酶活性增强，诱导激素(如生长激素等)或酶的合成，促进体内蛋白质的合成。蓝汉冰等（2009）在饲料中添加不同类型的核苷酸(GMP，UMP和AMP)实验结果显示，添加核苷酸能在一定程度可提高全虾的粗蛋白及粗脂肪含量，但其作用机理尚未清楚。苗玉涛等（2005）发现摄食了添加尿苷酸(UMP)的饲料的芒鲶特殊生长速率、增重率明显增高，鱼体长和肠褶皱也显著增加。这一类对核苷酸促生长的研究，从侧面告诉了我们核苷酸在促进免疫、增强抗应激能力的间接作用，从而提高了水产动物在受到环境胁迫时的存活率。

4、结语
4.1应用和展望
核苷酸是一种天然物质，不受机体排斥，也不会引起任何毒副作用，将其作为新一代保健饲料添加剂，应有很好的发展前途。其作用效果可归结为：1)对胃肠道的积极作用；2)维持免疫系统的正常功能；3)改善肝脏的生理状态。最终可促进生长、提高动物的繁殖性能、提高饲料利用率、提高养殖动物质量，从而提高经济效益。

4.2尚存在的问题
虽然大多数核苷酸可由动物机体的再合成来供给，即在肝内通过合成和补救途径合成核苷酸，但是与营养吸收代谢有关的肠道细胞、参与免疫的淋巴细胞、红细胞、白细胞和骨髓细胞等合成核苷酸的能力较差，而且体内合成核苷酸大部分在肠道被氧化．因此这些组织细胞需要补充外源核苷酸来维持核苷酸池。动物机体还在生长发育期时，或者动物处于应激、疾病时，一般日粮中的核苷酸不能满足其需要，尤以玉米、豆粕为主的日粮中核苷酸更为缺乏。日粮中的核苷酸只有小部分以游离核苷酸的形式被吸收，大部分是以核蛋白的形式存在。研究发现，动物肠道有消化外源核苷酸的能力，而且90％的核苷及碱基在小肠上段被吸收。日粮中的核蛋白、核苷酸和核酸在小肠内通过酶的作用水解后才能被机体吸收，因为只有核苷、碱基和很少量的核苷酸能被吸收。核酸内切酶、磷酸二酯酶以及核苷磷酸化酶是参与这一过程的主要的酶。有研究表明，90％以上的日粮核苷酸和碱基可被吸收入肠细胞并被小肠上段吸收，但由于小肠上段嘌吟分解酶活性高于嘌呤合成酶活性，大部分被吸收的核苷酸直接被分解，只有约5％可能会蓄留在小肠、肝脏和骨骼肌等组织中。因此，动物在不同生长发育阶段对核苷酸的需求量、食物及饲料的核苷酸含量及其吸收代谢以及核苷酸添加量等问题都需要更深入的研究。
另有学者认为，大剂量的核酸并不能增强免疫应答，不能使免疫能力超过正常水平，因此核酸能否增强正常状态机体的免疫功能，还有待于进一步探讨；而有关核酸饲料添加剂的毒副作用研究也应尽快开展。这些都是仍需解决的问题。

参考文献
[1] Roux J M．Nucleotide supply of the developing animal：role of the so-called salvage pathways[J].Enzyme，1973，15：361-377.
[2] 李校堃，姚成灿，郑青，等．核苷酸在营养免疫中的作用．中国生物制品学杂志，2002(1)：61-63.
[3] 许群，王安利. 核苷酸对动物摄食、生长与免疫功能的影响[J]. 动物营养学报, 2004, 16(4): 13-17.

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