免疫增强剂——β-葡聚糖在水产饲料中的应用
日期：2006-4-13 10:47:00 来源：河南畜牧网 主题：免疫增强剂——β-葡聚糖在水产饲料中的应用
作者:凌 统 程树东 李英文
摘 要 免疫增强剂是一类可增强白细胞活力的化学物质。现在最为提倡的免疫增强剂是β-1,3/1,6-葡聚糖，因为人们已经知道了它们在免疫系统中的作用方式。此外，β-1,3/1,6-葡聚糖是无毒性的，且它们在所有动物（从无脊椎动物到人）的免疫系统中的作用机制是相同的。β-1,3/1,6-葡聚糖不单可以通过注射起作用，还可通过混入饲料投喂起作用。本文将列举一些在鱼和虾类的生产实践过程中的相关影响的数据，并将讨论一种不是机体体液组成因子的高分子物质也会提高免疫系统的作用力。
免疫增强剂是一类能增强白细胞活力并因此增强动物体对病毒、细菌、真菌和寄生虫引起的疾病的抵抗力的化合物。免疫增强剂能增强人类抵抗癌症的能力，因为它们能增强那些能识别并破坏瘤细胞的白细胞的活力。
动物的进化过程中，它们的免疫系统形成了检测存在于潜在的危险微生物体内的典型的化学结构，并以这些结构作为预警信号启动防卫系统以防感染的机制。在这些化学信号存在的情况下，免疫系统会产生类似于受到致病微生物挑战的应答。因此，在受感染前使用免疫增强剂能提高动物的防御能力。
1 免疫增强剂的化学本质
绝大多数免疫增强剂是存在于细菌、真菌和酵母体内的一些化合物。然而，也发现有些为其它目的而合成的化合物中附带有免疫增强剂的性能。
不同的免疫增强剂的化学本质和作用机制可概括为：①细菌的组成成分（脂多糖类（LPS）、脂肽、糖蛋白以及胞壁酰二肽）；②来源于细菌（格兰氏菌）和菌丝体真菌的不同β-1，3-葡聚糖产物；③来源于面包酵母细胞壁的β-1，3/1，6-葡聚糖；④来源于不同生物（包括海藻）的复杂的碳水化合物结构（多糖）；⑤存在于特定动物提取液中的或者鱼蛋白水解产生的肽类；⑥核苷酸及合成产物（苯丁抑制素、FK-156、FK-565、左旋咪唑）。
菌丝体的真菌和酵母中发现的β-1,3-葡聚糖在化学结构和作用方式上不同于来源于细菌的免疫增强剂。β-1，3/1，6-葡聚糖能用化学术语准确定义并且它们在免疫系统中的作用方式是特定的且已被人们详细了解（已达到细胞和分子水平）。此外，β-1，3-葡聚糖能促进不同动物种类的健康、生长及一般的生理功能，包括虾类、鱼类和陆生动物。因为β-1,3-葡聚糖混入饲料中也起作用。所以在动物的营养及健康领域使用很广泛。在人类及兽医药物和化妆品中也有应用。
2 β-葡聚糖的结构
2.1 β-葡聚糖的基本结构
Yadomae等对不同菌类中β-葡聚糖的提取、分离方法及结构与生物学活性进行了比较研究，β-葡聚糖结构的主链是β-l，3和β-1，6结合物。从担子菌和子囊菌中提取的具有免疫活性的β-葡聚糖大多是由β-1，3结合而构成的。侧链虽然都是由β-葡萄糖的1个残基构成的，但是因为菌的种类不同而存在很大的分歧度，残基的多少直接影响β-葡聚糖的各种生物学活性。根据现有的研究结果，与其说β-葡聚糖具有固定的分子结构，还不如说是一种具有一定结合形式的多糖类集合体。
2.2 β-葡聚糖的高级结构
β-l，3-葡聚糖的各种生物学活性在某种程度上依赖于其分子的高级结构。将高分子量的β-l，3-葡聚糖在中性水溶液中以核磁共振光谱法(nuclear magnetic resomance，NMR)测定时，不能检测到以单链形式存在的β-葡聚糖分子。这种结果与β-l，3-葡聚糖的螺旋结构特性是一致的。用具有高分辨能力的NMR法对β-l，3-葡聚糖的溶液、凝胶和固体物进行观察的结果表明，高分子量的β-l，3-葡聚糖主要以一重和三重螺旋等两种高级结构的形式存在，同时也存在由低分子或者带电荷的分子构成的随机链圈状态。Nagi等对β-l，3-葡聚糖进行分析的结果表明，其三重螺旋结构是相对稳定的，即使一旦成为一重螺旋结构的分子也会在溶液中逐渐变为三重螺旋的结构。从担子菌中提取的分支β-l，3-葡聚糖即使在低温条件下，也可能发生从一重螺旋结构向三重螺旋结构的转化。
3 β-葡聚糖的作用机制
β-1，3/1，6-葡聚糖的受体分子位于巨噬细胞的表面（Engstad和Robertsen，1994）。β-1，3/1，6-葡聚糖受体在生物进化过程中被保留下来，因此存在于所有的动物物种，从无脊椎动物（例如虾）到人都有。这就是为什么β-1，3/1，6-葡聚糖在巨噬细胞对细菌的吞没、杀死及消化功能增强了，同时它们产生分子信号（细胞因子）刺激机体产生新的白细胞（B细胞和T细胞）。因此β-1，3/1，6-葡聚糖也能增强疫苗的功效。正是由于β-1，3/1，6-葡聚糖的这种作用机制（产生细胞因子），使得β-1，3/1，6-葡聚糖对生物的各种生理机能都有影响，不但可以增强对疾病的抵抗力，也能促进生长，加快伤口愈合，修复受紫外光破坏的细胞等（Raa，1999）。
与来源于细菌的脂多糖类（LPSs）和肽聚糖（Pgs）不同，β-1，3/1，6-葡聚糖不会导致任何有害于机体的抗体产生。
4 什么时候使用β-葡聚糖
如果在以下几种情况之前使用的话，β-1，3/1，6-葡聚糖能提高鱼和虾类的健康及一般功能水平： ①导致动物紧张及削弱一般生理功能的情况（如捕捞、温度和环境的改变、幼鱼向人工饲料驯化过程）；②致病的微生物和寄生虫增多时期（如在春季和秋季繁盛的、危害极大的疾病）；③动物对传染性介质特别敏感的发育期（如幼鱼阶段及繁殖期）。
β-1，3/1，6-葡聚糖能与抗生素产生协同作用，增强药物的疗效。然而，免疫增强剂只能作为用于提高有机体的防御系统并因此降低疾病的危害性的预防剂，而不是一种治疗药物。如果在疾病盛行的时期使用β-1,3/1,6-葡聚糖，有机体会把β-1，3/1，6-葡聚糖当作一种感染源，因此很可能加重疾病症状，至少短期内是这样的。
5 β-葡聚糖效用
现在，β-1,3/1,6-葡聚糖已被广泛应用于水产领域和传统的畜牧业，以降低由传染病引起的死亡率和提高动物的一般生理机能。
5.1 降低由机会病原体引起的死亡率
机会病原体只有在宿主虚弱和紧张时才能导致疾病和死亡，例如在有害的环境条件下。这些微生物在环境条件和食物良好的情况下也能降低动物的一般生理机能，但动物体并不显示出生病的症状。β-1,3/1，6-葡聚糖能增强抵抗机会感染的预防机制，并因此促进生理功能和生长。
5.2 降低稚鱼的死亡率
鱼苗和幼鱼对由微生物引起的传染病极为敏感，经常由于在孵卵场接触到机会病原体而导致高死亡率。幼鱼不具备成熟的、特异的免疫系统（Ellis， 1988），而是依赖于非特异的细胞防御机制来抵抗由微生物引起的传染病（Trudt， 1986）。因此使用β-1，3/1，6-葡聚糖来降低仔稚鱼在孵卵场的死亡率是一个重要手段。
5.3 增强抗微生物物质的功效
β-1，3/1，6-葡聚糖能与抗生素产生协同作用防止病人（Smets等1988）和鱼（Thompsan等1993）感染传染病。这一协同作用的生物学机理是这样的，动物体的抗细菌机制受到抗微生物介质刺激后产生抗体，抵御传染性细菌的进攻。因此，在疾病爆发前混合使用β-1,3/1,6-葡聚糖与抗微生物介质是一个很好的方法。
5.4 增强对寄生虫的抵抗力
附着于皮肤和肠道粘膜上的寄生虫的发育受到补体因子（酶和酶抑制剂）的抑制。这些化学防卫物质是表皮组织的一些特殊细胞分泌的。一定的免疫增强剂，例如β-1，3/1，6-葡聚糖，刺激这些细胞的分泌，因此增强对寄生虫的抵抗力。据报道，免疫增强剂确实能有效抑制寄生虫在大麻哈鱼体内的海虱。
5.5 增强疫苗的功效
β-1，3/1，6-葡聚糖被用作疫苗的辅助物（佐剂）以激活抗原细胞（如巨噬细胞），并激活这些细胞产生特殊的抗体。β-1，3/1，6-葡聚糖作为一种佐剂确实能促进抗体产生，它不单是与疫苗抗原一起注射起作用，而且注射疫苗抗原后投喂β-1，3/1，6-葡聚糖也一样起作用。注射疫苗时投喂β-1，3/1，6-葡聚糖已被应用于鱼、猪和鼠的饲养。向鱼和家畜投喂β-1，3/1，6-葡聚糖能促进抗体的产生，以抵抗存在于环境中的病原体，有助于建立一种抵抗这些病原体的有效的防御体系。
6 β-葡聚糖在水产饲料中的应用实例
庸鲽（大比目鱼）幼体浸泡在β-1，3/1，6-葡聚糖溶液中显著提高它们在发育过程中的存活率（Ottesen， Lunden和Engstad，1999）；给鱼注射β-1，3/1，6-葡聚糖能有效抵抗一些细菌性疾病（Robertsen等，1990），并能增强疫苗的效用（Aasjord等Robertsen，1993）；给不同种鱼投喂β-1，3/1，6-葡聚糖能促进生长、并降低死亡率；在饲料中加入β-1，3/1，6-葡聚糖能增强对细菌性疾病的抵抗力（Raa等，1990）也能增强疫苗的效用（Raa等，1990）；饲料中加入β-1，3/1，6-葡聚糖能与抗生素产生协同作用（Thompdon，Cachos等，1993）。
无脊椎动物（包括养殖虾类），不具备与鱼和暖血动物的、能产生抗体的淋巴细胞相同功能的细胞。因此，虾类完全依靠非特异的免疫机制来抵抗病原体感染。此外，虾不能感觉给它接种的疫苗，因此，不能通过给虾服用疫苗制剂以达到抵抗某种疾病的目的。
例如虾后期幼体浸泡在β-1，3/1，6-葡聚糖中提升它们的存活率（Supamattaya和Pongmaneerat，1998)；给虾投喂β-1，3/1，6-葡聚糖能促进生长，降低死亡率，降低饵料系数（Sung等，1994）。在实验条件及生产过程中已证实，β-1，3/1，6-葡聚糖能增强虾血细胞的生物活性，促进生长，提高存活率，降低饵料系数（Sung等1994；Song和Hieh，1994； Sung等 1998；Song等1997；Supamattaya等1998）。向虾后期幼体单独给予β-1，3/1，6-葡聚糖，能增强对细菌（Vibrio vulnificus）感染的抵抗力，药效持续2～3周。要获得高的抵抗水平，必须持续给予免疫增强剂，或者隔2～3周给予一次。
综上所述，由于β-1，3/1，6-葡聚糖在生物体内作用机制特殊，效果明显，无毒副作用，能够显著提高水产动物免疫系统的作用力，增强了水产动物对疾病的抵抗能力，能够有效的降低了水产动物的死亡率，提高了产量。因此在水产饲料中有着远大的应用前景。
参考文献
1 陈昌福，陈萱等.β-葡聚糖的特性及其对动物免疫功能的调节.华中农业大学学报， 2003，22（1）： 95～100
2 赵红霞等.水产动物免疫增强剂的研究.饲料研究，2001，（8）
3 郭亮，李德发.饲料免疫增强剂的研究进展.饲料研究，2000，（12）
4 王京杭，王强，徐兵.β-1,3-葡聚糖的结构与功能.国外医学分子生物学分析，1997，19（4）
5 Adams, A., Response of penaeid shrimp to exposure to Vibrio species. Fish and Shellfish Immunology, 1991,(1):59～70
6 Barracco, M.A., Duvic, B., Sderhll, K., The b- glucan-binding protein from the crayfish, Pacifastacus leniusculus when reacted with a b-1,3-glucan, induces spreading and degranulation of crayfish granular cells.Cell Tissue Res., 1991,(266):491～497
7 Blazer, V. S., Nutrition and disease resistance in fish. Annual Review of Fish Diseases,1992,(2):309～323
8 Blazer, V. S., Wolke, R. E., Effect of diet on the immune response of rainbow trout (Salmo gairdneri).Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Science, 1984a,(41):1 244～1 247
9 Blazer, V. S., Wolke, R. E., The effects of a-tocopherol on the immune response and non-specific resistance factors of rainbow trout (Salmo gairdneri Richardson). Aquaculture, 1984b,(37):1～9
10 de Felippe, J., da Rocha e Silva, M., Maciel, F. M. B., de Macedo Soares, A., Mendes, N. F., Infection prevention in patients with severe multiple trauma with the immunomodulator beta 1-3 polyglucose (Glucan).Surgery, Gynecology and Obstetrics, 1993,(177):383～388
11 Davina, J. H. M., Rijkers, G. T., Rombout, J. H. W. M., Timmermans, L. P. M., van Muiswinkel, W. B., Lymphoid and non-lymphoid cells in the intestine of cyprinid fish, In: Development and differentiation of vertebrate lymphocytes, (J. D. Horton, ed.). Elsevier/North-Holland Biomedical Press, Amsterdam.1980,129～140
12 Doggett, T. A., Harris, J. E., The ontogeny of gut-associated lymphoid tissue in Orechromis mossambicus. J.Fish Biol., 1987,31(1): 23～27
13 Ellis, A. E., Ontogeny of the immune system in teleost fish. In: Fish vaccination, (A. E. Ellis, ed.).Academic Press, London.1988,20～31
14 Engstad, R. E., Robertsen, B., Specificity of a b-glucan receptor on macrophages from Atlantic salmon (Salmo salar L.). Developmental and Comparative Immunology, 1994,18(5):397～408
15 Erdal, J. I., Evensen, ф., Kaurstad, O. K., Lillehaug, A., Solbakken, R., Thorud, K., Relationship between diet and immune response in Atlantic salmon (Salmo salar L.) after feeding various levels of ascorbic acid and omega-3-fatty-acids. Aquaculture,1991,(98):363～379
16 Hardie, L. J., Fletcher, T. C., Secombes, C. J., The effect of vitamin E on the immune response of the Atlantic salmon (Salmo salar L.). Aquaculture, 1991,(87):1～13
17 Hardie, L. J., Marsden, M. J., Fletcher, T. C., Secombes, C. J., In vitro addition of vitamin C affects rainbow trout lymphocyte responses. Fish & Shellfish Immunology, 1983,(3):207～219
18 Hart, S., Wrathmell, A. B., Harris, J. E., Grayson, T. H., Gut immunology in fish: A review. Dev. Comp. Immunol., 1988,(12):453～480
19 Johansson, M.W., K. Sderhll. Exocytosis of the prophenoloxidase activating system from crayfish haemocytes. J. Comp. Physiol., 1985,(156):175～181
20 Lall, S. P., Olivier, G., Weerakoon, D. E. M., Hines, J. A., The effect of vitamin C deficiency and excess on immune response in Atlantic salmon (Salmo salar). Proceedings of the Tird International Symposium on Feeding and Nutrition in Fish, 1989,427～441
21 Maeda, Y.,Yonekawa, H., Chihara, G., Application of Lentinan as Cytokine Inducer and Host Defense Potentiator in Immunotherapy of Infectious Diseases. In: Immunotherapy of Infections. Ed. Noel Masihi. Nato copyMarcel Dekker, Inc., New York, Basel, Hong Kong,1994
