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免疫鸡的蛋黄是丰富的低成本多克隆抗体的来源之一。相对于少量保守的哺乳动物蛋白,卵黄抗体更易引发持续的免疫反应,一个鸡蛋可以收获超过100 mg的特异抗体。口服鸡卵黄抗体可以用来和动物的传染性腹泻病原产生免疫反应。因此,这些抗体在实际生产中可以用来控制某些由病原微生物引起的肠道疾病,尤其是对于早期断奶仔猪。在我们实验室,我们用本地采集的ETEC K88 毒株的纤毛抗原免疫鸡群以获得抗体,同时用该毒株分别给3日龄和14日龄的仔猪进行攻毒。饲喂含ETEC抗体卵黄粉的猪产生短暂的腹泻,几乎全部存活,且存活猪的增重良好。而只饲喂不含特异抗体普通蛋黄粉的对照组猪群产生了严重的腹泻、脱水、失重,部分猪在48 h内死亡。抗体处理过的猪没有ETEC K88 的病原排出,而没经处理的攻毒猪有病原排出。用从猪的黏液中分离的特异性的ETEC K88 的受体做的粘附实验显示卵黄抗体可以阻止ETEC结合到受体上,这也支持了卵黄抗体可以阻止大肠杆菌的影响。这些结果说明少量的卵黄抗体就可以高效保护仔猪对抗ETEC病原的影响。同样的处理方案可以用于控制各种家畜的其他疾病,也可能用于人类疾病的防治。
中图分类号:S816.79 文献标识码:C 文章编号:1001-0769(2015)10-0075-02
众所周知,产肠毒素性大肠杆菌(Enterotoxigenic Escherichia coli,ETEC)引起的腹泻是迄今为止新生仔猪中最常见的肠道大肠杆菌病。粘附于上皮的ETEC在猪小肠中定植还是新生仔猪和断奶后仔猪的大多数胃肠道紊乱的诱因。一项对断奶前疾病的最新调查发现,腹泻是断奶前仔猪发病率最高的疾病,占断奶前死亡率的11 %,其中ETEC是主要病因和唯一的传染原。仔猪断奶后大肠杆菌性腹泻(Post-weaning E. coli Diarrhoea,PWD)位居第二,发生于断奶后3 d~10 d。这种疾病会增加仔猪死亡率,降低生长速度,是导致养猪业经济损失的主要因素,也是多数猪场仔猪断奶后死亡的最常见诱因,造成1.5 %~2 %的仔猪在断奶后死亡。
与肠道定植有关的ETEC菌株可表达K88、K99和987 P纤毛粘附素。这些粘附素位于大肠杆菌延伸出的棒状纤毛中,并与肠壁上的特异性受体结合。因此,它们为大肠杆菌固定于宿主动物提供了高度特异性的方法,也是病原感染的先决条件。在全球养猪数量较多的地区发现,含有K88 纤毛抗原的ETEC是最主要的大肠杆菌。据估计,K88 ETEC引起的死亡占每年1 000万头死亡仔猪中的50 %。
对于新生仔猪和断奶后仔猪而言,与腹泻有关的问题在未来将变得更为严重。集约化高密度养殖趋势是一个重要诱因。早期断奶趋势(14~21日龄而不是21~28日龄)是另一种诱因。此外,微生物对抗生素耐药性的增强以及监管机构禁止或大幅度减少饲料抗生素使用的压力也是问题产生的原因。本文概述了使用治疗性抗体控制仔猪肠道疾病的方法,重点为ETEC菌株K88。
1 早期断奶与腹泻病
养猪业特别重视提高年断奶仔猪数,因而导致断奶日龄下降。多年来这已经成为养猪业的趋势。但早期断奶仔猪一般特征是生长性能较差(断奶后“迟滞”图1)。仔猪在断奶前摄入的是非常适口、易于消化的母乳,其初乳中含有高水平的免疫球蛋白。但在断奶时,通常给仔猪饲喂干燥的植物性日粮,其中含有不易利用的高含量复杂碳水化合物。较低消化率的大豆蛋白、对豆粕短暂的过敏反应以及无法抵抗的肠道疾病均可能导致早期断奶仔猪的生长较差。在多年前就成功使用配合日粮进行3周龄的早期断奶,此类日粮可减轻但不能阻止3周龄断奶后生长停滞。一个令人兴奋的新进展是在早期断奶仔猪中添加从屠宰场获得的猪血副产品喷雾干燥血浆蛋白。近年来对血浆蛋白进行了多项试验(表1)。这些研究表明,血浆蛋白可持续显著地改善仔猪的采食量和增重,在断奶一周内效果最为明显。此外,腹泻评分下降,表明血浆蛋白因带有肠道病原体的抗体,可能具有治疗效果。如上所述,在日粮中添加喷干猪血浆粉,其生产性能与对照处理相比显著改善。使用喷雾干燥血浆的缺点是相对成本较高,抗体水平未知、含量不定。这种产品的添加比例为总日粮的3 %~10 %。
2 治疗性抗体的需要及可能来源
因为近年来许多微生物已对抗生素产生了耐药性,对替代抗生素控制肠道疾病产生了需求。这不仅对动物产业也对人类具有潜在的严重后果。在一个讲座中,来自洛克菲勒大学的Alexander Tomasz博士警告说:“我们已经濒临一场医学灾难,这会让我们的医生回到前抗生素时代,由于缺乏有效的抗生素,很轻微的感染就会导致死亡”。这可怕的预警,10年前会作为笑谈,现在,耐药菌株产生的耐药性几乎针对所有的科学研究的抗生素。尤其令人担心的是,不仅仅是耐药菌株的产生,而且它们还会产生新的毒素。最近暴发的人的大肠杆菌0157:H7的感染,对细菌的耐药性快速转移至新宿主的能力的新情况及反措施是一个可怕的预警。大肠杆菌是一种能够迅速变异的病原体,已经出现了多种对抗生素具有抵抗力的菌株。因此,有必要在人类医学和兽医学中开发控制这种微生物的替代策略,特别是在养猪业中。此外,在畜牧业中使用多种抗生素已经导致禁用抗菌素的压力越来越大,因为有强大的证据表明一种病原体的抵抗力(如一种动物病原体)可以容易地传递给另外一种病原体,如一种人类病原体。
母猪接种特定的大肠杆菌菌株可为仔猪提供对接种病原体的被动免疫。不过这种保护是短暂的,在断奶后不久就会失去所有保护力。由于大肠杆菌病的发生会早于其获得免疫力的时间,因而免疫也不能保护这些仔猪免于感染ETEC。控制感染肠道病原体的一个极具吸引力且有效的替代方法是使用治疗性抗体。这些抗体可以由任何一个动物生产并通过口服给另外一头动物以控制特定疾病。
使用抗体的优点是它们可提供一种长期可持续控制病原体的方法。这样一种治疗非常有效,不会导致抗性菌株产生,因此可节约抗菌素的使用,且相对廉价。抗体可以从多个来源获得,包括牛奶初乳、动物血液、转基因植物或微生物以及卵黄。从初乳获取抗体不太实际,因为初乳只分泌很短一段时间。喷雾干燥血浆蛋白中的抗体可能非常有效(表1),但迄今为止还没有公开信息表明这种产品能够抵抗包括大肠杆菌在内的多种肠道致病菌。
毫无疑问,不同来源的血浆蛋白抵抗特定病原体的能力存在很大差别,因为血浆蛋白中和特定病原体的能力取决于采集血液猪的免疫和患病史。目前单克隆抗体生产技术价格高昂,但它们在控制某些疾病方面是非常有效的。最终的目标是形成一个几乎拥有无尽特异性的抗体库,且其合成不依赖于动物或其细胞。而且后续过程将涉及微生物或植物中抗体生成,目前不能用于大规模抗体生产。
3 以鸡作为治疗性抗体的来源
蛋黄被认为是特异性抗体的丰富来源。与哺乳动物相比,由于禽类与哺乳动物之间的系统发育距离、生产的低成本、便利性以及考虑到合规性,鸡可提供更为特异性的抗体。鸡蛋没有交叉感染,佐剂不会发生哺乳动物那样的严重反应。研究还表明蛋鸡长时间产生和维持高水平的特异性抗体是可能的。一羽母鸡每年产蛋200~300枚,每枚蛋黄含有大约150 mg的抗体,能中和大量的微生物。卵黄或纯化抗体(IgY)可以进行冻干或喷雾干燥,不会损失活性,并可以直接饲喂给仔猪,以提供针对特定病原体的保护。此外,卵黄是非常容易消化的营养素来源。因此卵黄是抗体的一个良好来源,可控制猪的肠道病原体。
未完待续
中图分类号:S816.79 文献标识码:C 文章编号:1001-0769(2015)10-0075-02
众所周知,产肠毒素性大肠杆菌(Enterotoxigenic Escherichia coli,ETEC)引起的腹泻是迄今为止新生仔猪中最常见的肠道大肠杆菌病。粘附于上皮的ETEC在猪小肠中定植还是新生仔猪和断奶后仔猪的大多数胃肠道紊乱的诱因。一项对断奶前疾病的最新调查发现,腹泻是断奶前仔猪发病率最高的疾病,占断奶前死亡率的11 %,其中ETEC是主要病因和唯一的传染原。仔猪断奶后大肠杆菌性腹泻(Post-weaning E. coli Diarrhoea,PWD)位居第二,发生于断奶后3 d~10 d。这种疾病会增加仔猪死亡率,降低生长速度,是导致养猪业经济损失的主要因素,也是多数猪场仔猪断奶后死亡的最常见诱因,造成1.5 %~2 %的仔猪在断奶后死亡。
与肠道定植有关的ETEC菌株可表达K88、K99和987 P纤毛粘附素。这些粘附素位于大肠杆菌延伸出的棒状纤毛中,并与肠壁上的特异性受体结合。因此,它们为大肠杆菌固定于宿主动物提供了高度特异性的方法,也是病原感染的先决条件。在全球养猪数量较多的地区发现,含有K88 纤毛抗原的ETEC是最主要的大肠杆菌。据估计,K88 ETEC引起的死亡占每年1 000万头死亡仔猪中的50 %。
对于新生仔猪和断奶后仔猪而言,与腹泻有关的问题在未来将变得更为严重。集约化高密度养殖趋势是一个重要诱因。早期断奶趋势(14~21日龄而不是21~28日龄)是另一种诱因。此外,微生物对抗生素耐药性的增强以及监管机构禁止或大幅度减少饲料抗生素使用的压力也是问题产生的原因。本文概述了使用治疗性抗体控制仔猪肠道疾病的方法,重点为ETEC菌株K88。
1 早期断奶与腹泻病
养猪业特别重视提高年断奶仔猪数,因而导致断奶日龄下降。多年来这已经成为养猪业的趋势。但早期断奶仔猪一般特征是生长性能较差(断奶后“迟滞”图1)。仔猪在断奶前摄入的是非常适口、易于消化的母乳,其初乳中含有高水平的免疫球蛋白。但在断奶时,通常给仔猪饲喂干燥的植物性日粮,其中含有不易利用的高含量复杂碳水化合物。较低消化率的大豆蛋白、对豆粕短暂的过敏反应以及无法抵抗的肠道疾病均可能导致早期断奶仔猪的生长较差。在多年前就成功使用配合日粮进行3周龄的早期断奶,此类日粮可减轻但不能阻止3周龄断奶后生长停滞。一个令人兴奋的新进展是在早期断奶仔猪中添加从屠宰场获得的猪血副产品喷雾干燥血浆蛋白。近年来对血浆蛋白进行了多项试验(表1)。这些研究表明,血浆蛋白可持续显著地改善仔猪的采食量和增重,在断奶一周内效果最为明显。此外,腹泻评分下降,表明血浆蛋白因带有肠道病原体的抗体,可能具有治疗效果。如上所述,在日粮中添加喷干猪血浆粉,其生产性能与对照处理相比显著改善。使用喷雾干燥血浆的缺点是相对成本较高,抗体水平未知、含量不定。这种产品的添加比例为总日粮的3 %~10 %。
2 治疗性抗体的需要及可能来源
因为近年来许多微生物已对抗生素产生了耐药性,对替代抗生素控制肠道疾病产生了需求。这不仅对动物产业也对人类具有潜在的严重后果。在一个讲座中,来自洛克菲勒大学的Alexander Tomasz博士警告说:“我们已经濒临一场医学灾难,这会让我们的医生回到前抗生素时代,由于缺乏有效的抗生素,很轻微的感染就会导致死亡”。这可怕的预警,10年前会作为笑谈,现在,耐药菌株产生的耐药性几乎针对所有的科学研究的抗生素。尤其令人担心的是,不仅仅是耐药菌株的产生,而且它们还会产生新的毒素。最近暴发的人的大肠杆菌0157:H7的感染,对细菌的耐药性快速转移至新宿主的能力的新情况及反措施是一个可怕的预警。大肠杆菌是一种能够迅速变异的病原体,已经出现了多种对抗生素具有抵抗力的菌株。因此,有必要在人类医学和兽医学中开发控制这种微生物的替代策略,特别是在养猪业中。此外,在畜牧业中使用多种抗生素已经导致禁用抗菌素的压力越来越大,因为有强大的证据表明一种病原体的抵抗力(如一种动物病原体)可以容易地传递给另外一种病原体,如一种人类病原体。
母猪接种特定的大肠杆菌菌株可为仔猪提供对接种病原体的被动免疫。不过这种保护是短暂的,在断奶后不久就会失去所有保护力。由于大肠杆菌病的发生会早于其获得免疫力的时间,因而免疫也不能保护这些仔猪免于感染ETEC。控制感染肠道病原体的一个极具吸引力且有效的替代方法是使用治疗性抗体。这些抗体可以由任何一个动物生产并通过口服给另外一头动物以控制特定疾病。
使用抗体的优点是它们可提供一种长期可持续控制病原体的方法。这样一种治疗非常有效,不会导致抗性菌株产生,因此可节约抗菌素的使用,且相对廉价。抗体可以从多个来源获得,包括牛奶初乳、动物血液、转基因植物或微生物以及卵黄。从初乳获取抗体不太实际,因为初乳只分泌很短一段时间。喷雾干燥血浆蛋白中的抗体可能非常有效(表1),但迄今为止还没有公开信息表明这种产品能够抵抗包括大肠杆菌在内的多种肠道致病菌。
毫无疑问,不同来源的血浆蛋白抵抗特定病原体的能力存在很大差别,因为血浆蛋白中和特定病原体的能力取决于采集血液猪的免疫和患病史。目前单克隆抗体生产技术价格高昂,但它们在控制某些疾病方面是非常有效的。最终的目标是形成一个几乎拥有无尽特异性的抗体库,且其合成不依赖于动物或其细胞。而且后续过程将涉及微生物或植物中抗体生成,目前不能用于大规模抗体生产。
3 以鸡作为治疗性抗体的来源
蛋黄被认为是特异性抗体的丰富来源。与哺乳动物相比,由于禽类与哺乳动物之间的系统发育距离、生产的低成本、便利性以及考虑到合规性,鸡可提供更为特异性的抗体。鸡蛋没有交叉感染,佐剂不会发生哺乳动物那样的严重反应。研究还表明蛋鸡长时间产生和维持高水平的特异性抗体是可能的。一羽母鸡每年产蛋200~300枚,每枚蛋黄含有大约150 mg的抗体,能中和大量的微生物。卵黄或纯化抗体(IgY)可以进行冻干或喷雾干燥,不会损失活性,并可以直接饲喂给仔猪,以提供针对特定病原体的保护。此外,卵黄是非常容易消化的营养素来源。因此卵黄是抗体的一个良好来源,可控制猪的肠道病原体。
未完待续