维生素A、D、E和维生素C对家禽免疫系统的影响(二)

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市场部 臧海军

上周臧海军博士给大家分享的《维生素A、D、E和维生素C对家禽免疫系统的影响(一)》中,阐述了维生素A和维生素D对家禽免疫系统的影响。

上期回顾

今天臧博士继续给大家带来维生素E维生素C对家禽免疫系统的影响。

29/12/2023

维生素E

维生素E是一组化学结构近似的酚类化合物,是一种脂溶性抗氧化剂,有8 种具有维生素E活性的生育酚,即α、β、γ 、 δ生育酚和三烯生育酚。 α-生育酚是自然界中最常见的形式,生物活性最高。维生素E在抗自由基、抗氧化、提高机体免疫力、抗癌、抗衰老等方面均起着重要的作用。维生素E作为抗氧化剂可以有效清除体内自由基,保护细胞膜的完整性,减少细胞的氧化损伤,促进细胞的正常代谢,已经在畜牧生产中得到广泛的认可与应用。在家禽生产中,饲料中补充维生素E对于维持父母代种鸡的繁殖性能和孵化率至关重要。

在家禽饲料中添加维生素E(或其他抗氧化剂)是必不可少的,特别是当饲料中的脂肪存在氧化风险时,因为这些脂肪在氧化时会释放出对机体有害的自由基,影响家禽的健康和生产。饲料中添加维生素E还可以防止不饱和脂肪酸中脂质的氧化,正因为如此,在不饱和脂肪含量较高的家禽饲料中,到达肠道吸收位点的活性维生素E的量减少。在这种情况下,由于脂质过氧化的增加,家禽的抗氧化状态会降低。研究表明,在蛋鸡饲料中补充 30 IU/Kg 维生素 E 可显著增加血清中的超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶,这两者都是机体抗氧化酶系统中非常重要的酶。维生素E对免疫系统的影响见图三。

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图三 维生素E对免疫系统的影响。维生素E(生育酚)是一种脂溶性维生素,可显著增加血清中超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶,两者都是机体抗氧化酶系统中非常重要的酶。维生素E可促进T细胞(CD4+和CD8+)增殖,从而激活免疫系统并降低细胞因子,如IL-4、IL-10和TGF-β。此外,维生素 E可诱导B细胞活化,促使IgM、IgY和IgA抗体分泌增加,以增强对抗感染的免疫力,如抗NDV和抗IBV抗体的增加。通常,维生素E基于减少IL-1β、IL-4、IL-6、IL-10、TGF-β和PGE2的产生而产生剂量依赖性抗炎反应。然而,维生素E会导致胸腺、血浆、脾脏和肠道组织(空肠、盲肠扁桃体和回肠)中淋巴细胞数量普遍增加。

  • 抗炎作用:

除了抗氧化活性外,维生素E还具有调节炎症反应的能力。对于其抗炎活性,α-生育酚能抑制环氧化酶2的活性,从而减少花生四烯酸转化为前列腺素,(如前列腺素E2,作为炎症介质)。众所周知,慢性炎症与疾病有关,如小鼠的动脉粥样硬化和癌症,以及神经退行性疾病,如人类的阿尔茨海默病。这表明,除了其他长期炎症疾病外,维生素E还可能有助于预防或控制这些疾病。有趣的是,与单独使用任何一种抗氧化剂相比,α和γ-生育酚组合应用在控制炎症方面更有效。

维生素E介导的炎症调节作用在家禽上已有研究。肉鸡饲料中添加220IU/kg维生素E时,接种LPS的鸡脾脏中IL-6 mRNA的水平显著降低,表明当促炎细胞因子产生增加时,维生素E能控制炎症反应。同样,肉鸡饲料中添加维生素E会导致空肠中炎症因子(IFN-γ、IL-1β和IL-6)和抗炎细胞因子(IL-4、IL-10和TGF-β)的剂量依赖性降低。这一结果归因于维生素E在平衡细胞因子反应中的重要作用,这在炎症情况下可能至关重要。在生产上,我们往往会在饲料中添加大量的动物或植物性油脂,以提高能量水平或改善饲料外观此外,但油脂的质量或给动物带来的负面影响却未得到重视。有研究表明,肉鸡饲料中添加抗氧化剂(乙氧基喹和没食子酸丙酯)的混合物以及200 IU/kg的维生素E可以降低大豆油氧化酸败诱导的组织学炎症评分。饲料中补充维生素E对于减轻家禽饲养环境应激同样有益。在热应激条件下时,与对照组相比,饲料中添加维生素E 100 mg/kg的肉鸡肝脏中IL-6和热休克蛋白70的表达水平显著降低。这表明,维生素E可以通过抗炎作用维持家禽健康。

 

  • 细胞介导和抗体介导反应的影响:

人体研究表明,摄入适量的维生素E能在一定程度上增强免疫力,从而对抗传染病和抗癌症有一定的辅助作用。从机制上讲,维生素E已被证明可以增加IFN-γ的产生并诱导免疫系统细胞的增殖,还可以调节多形核细胞的趋化性和杀菌特性。因此,维生素E可以增强细胞介导和抗体介导的抗原反应。

在家禽上的研究表明,饲料中补充维生素E可以在数量和质量上增强淋巴细胞和单核细胞介导的反应。例如,在采食分别含有80 IU/kg或40 IU/kg维生素E饲料的肉鸡上接种传染性法氏囊病病毒(IBDV)疫苗后,摄入更高剂量维生素E的鸡外周血CD4+和CD8+T细胞显著增加。此外,摄入较高水平维生素E的肉鸡中,胸腺中的淋巴细胞数量增加,脾脏、盲肠扁桃体和回肠中的浆细胞数量增加。尽管这些结果都表明维生素E可以有效增强鸡的T细胞和B细胞反应,但其分子机制尚待阐明。在小鼠研究中得出的可能机制表明,维生素E通过增加IL-2的产生、增强细胞增殖和通过减少Fas-配体的表达来预防活化诱导的细胞死亡来辅助T细胞。此外,维生素E可能通过清除对免疫T、B细胞产生损害的自由基来维持免疫细胞正常的功能,从而增强机体的免疫力。

研究表明,肉鸡日粮中补充维生素E可以增强疫苗的特异性抗体反应。种公鸡日粮中添加100IU/kg的维生素E可以增加IBV疫苗的抗体滴度。接种NDV疫苗的肉鸡,日粮中补充200IU/kg的维生素E和0.2mg/kg的硒,其体内产生的疫苗特异性抗体明显更高。对于出生一周内的雏鸡,由种蛋转移到后代的抗体数量在预防病原体方面起着非常重要的作用。研究表明,肉种鸡在接种布鲁氏菌抗原之前,饲料添加150IU/kg或450IU/kg的维生素E时,维生素E的添加水平越高,雏鸡体内的特异性抗体滴度就越高。因此,在实际生产中,往往在种鸡日粮中添加较高水平的维生素E,除了维持自身健康外,由母源抗体介导的天然被动免疫对于增强雏鸡免疫力意义重大。维生素E能增强对疫苗抗原的抗体反应,然而,其潜在机制尚待了解。一种可能的解释是,维生素E的抗氧化特性改善了细胞功能,导致浆细胞被充分编程以增强抗体的产生。然而,由于维生素E对T细胞的影响,很难知道维生素E是通过改变B细胞直接增加抗体产生,还是通过T细胞间接增加抗体产生。

 

  • 在抗菌免疫中的作用:

维生素E在抗传染病中的作用已经在哺乳动物中得到了很好的研究,鸡上也有类似的证据。例如,当给肉鸡饲喂含有100IU/kg维生素E的饲料并感染E.tenella(盲肠球虫病)卵囊时,鸡的抵抗力明显增强,具体表现为死亡率较低,体重增加。然而,当以γ-生育酚用作维生素E的来源时,却没有观察到对柔嫩艾美耳球虫感染的抵抗作用。与α-生育酚相比,这可能与γ-生育酚的生物活性较低有关。在球虫病感染的背景下,饲料中补充维生素E和精氨酸可以增强鸡嗜异性粒细胞和单核细胞的吞噬活性。为考察抗体水平、促炎细胞因子和死亡率,蛋鸡用肠炎沙门氏菌攻毒2周后,血清IgA、IgM和IgY水平升高,而日粮中补充30IU/kg维生素E,蛋鸡血清IL-1β、IL-6水平和死亡率降低。

因此,家禽日粮中补充维生素E不仅能调节炎症反应,还能增强适应性免疫反应,从而有助于抗菌免疫。

维生素 C

维生素C被称为L-抗坏血酸(AA),是一种由葡萄糖合成的水溶性维生素。与脂溶性维生素不同,维生素C不储存在体内,机体摄入过量的维生素C会导致肾脏吸收减少和快速排泄。由于能够提供电子(H+)而具有显著的抗氧化特性,保护包括淋巴细胞在内的许多细胞膜结构的完整性,使其免受感染或来自毒素产生的自由基的损伤。与人类不同的是,家禽可以通过L-古洛糖酸内酯氧化酶合成内源性的维生素C,该酶存在于肾组织中,将L-古洛酮-古洛内酯转化为抗坏血酸。家禽生产中,在断喙、疫苗接种、运输、热应激或感染等应激条件下,对维生素C的需求会急剧增加。维生素C越来越被养殖生产者所接受,广泛用于日粮中以提高家禽免疫力,增强其抗应激能力和提高生产性能。维生素C对免疫系统的一般作用见图四。

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图四 维生素C对免疫系统的影响。维生素C(抗坏血酸)是一种水溶性维生素,肾脏是家禽体内维生素C合成的主要位置。虽然家禽可以合成部分维生素C,但在感染/炎症的情况下,自身合成能力明显下降,对维生素C需要量增加,这就需要在饲料中额外补充。维生素C具有抗氧化活性,饲料中添加维生素C降低IL-1β和IL-6等炎性因子的生成而发挥抗炎活性。然而,先天免疫系统细胞通过产生和响应抗病毒因子对病毒感染反应更灵敏。B细胞的增殖和活化增强了抗病毒功能,如分泌型 IgM 产生和抗 IBDV 抗体的增加。维生素C提高T细胞增殖和杀伤能力,并增加了 IFN-γ、IL-2 和 IL-17 的表达的。

  • 抗炎作用:

维生素C可以调节家禽的炎症反应。日粮中补充维生素C可以降低氧化应激条件下炎症细胞因子的表达。有研究表明,日粮中补充维生素C可显著降低由地塞米松诱导的氧化应激条件下肉鸡脾脏中IL-1β、IL-6和IFN-γ mRNA的表达水平。种蛋孵化后期(第18天)注射3mg的维生素C,雏鸡脾脏中IL-1β、IL-6的表达量显著降低。卵内注射维生素C对雏鸡的免疫调节可能是因为它能够清除活性氧自由基(ROS),减轻炎症反应,保护免疫细胞免受氧化损伤。

 

  • 对细胞介导和抗体介导的反应的影响:

日粮中补充维生素C可显著增加感染IBDV肉鸡脾细胞中IL-2的产生,从而促进T淋巴细胞的增殖和分化。考虑到维生素C在B淋巴细胞分化和增殖中的作用及其对活性氧自由基的保护作用,家禽日粮中补充维生素C可能会影响抗体介导的免疫反应,提高机体的免疫应答能力,特别是在热应激条件下。关于维生素C对家禽免疫系统的影响文献众多,结果不一,这可能与研究中所使用的维生素剂量、疫苗接种方案和环境条件等多个变量有关。

 

  • 在抗菌免疫中的作用:

病原微生物感染通常与巨噬细胞的激活以及其产生过多的活性氧自由基有关。嗜中性白细胞、单核细胞等均含有丰富的维生素C,当机体感染时白细胞内的维生素C急剧减少。维生素C也可以增强中性粒细胞的趋化性和变形能力,提高杀菌能力。维生素C作为一种有效的抗氧化剂,在保护宿主细胞免受自由基侵害方面起着关键作用。此外,维生素C可以刺激免疫细胞产生干扰素,干扰病毒mRNA的转录,抑制病毒的产生。

综上所述,维生素A、D、E和维生素C对家禽免疫系统的功能有重要作用,在家禽日粮中补充这些维生素对其生产性能的发挥以及维持和增强免疫系统功能至关重要,包括增强对病原微生物的先天免疫反应、对感染和疫苗接种更有效的适应性免疫反应以及对炎症反应的调节。尽管如此,在养殖实践中,我们也观察到一些维生素的剂量-效应关系的结果不一致。随着有关维生素对家禽免疫系统影响研究更多数据的产生和机理的阐明,以及维生素应用的进一步优化,相信对家禽的生产性能和健康福利有机会进一步提高。

参考文献:Bahram Shojadoost, Alexander Yitbarek, Mohammadali Alizadeh, Raveendra R. Kulkarni, Jake Astill, Nitish Boodhoo, Shayan Sharif,Centennial Review: Effects of vitamins A, D, E, and C on the chicken immune system,Poultry Science,Volume 100, Issue 4,2021,