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摘 要：现代畜禽生产为提高生产效率正变得越来越集约化和规模化。但是，这种生产环境可能会给动物增加应激原，影响它们的健康和生长。主要应激原包括环境（空气质量和温度）、营养和感染等。这些应激原可降低机体的生长性能，在全身和局部水平（如胃肠道）上改变免疫系统。
热应激可提高动物肠道的通透性、氧化应激水平和炎症应答水平。禁食、抗营养化合物以及毒物引发的营养性应激，可破坏肠道紧密连接蛋白，导致肠道渗漏。研究表明，禁食会抑制促炎性细胞因子的作用，而脱氧雪腐镰刀菌烯醇会增加肠道促炎性细胞因子的分泌，提高消化道中淋巴细胞的数量。病原菌和病毒感染，如肠毒素性大肠杆菌（Enterotoxigenic E.coli，ETEC）和猪流行性腹泻病毒（Porcine Epidemic Diarrhea Virus，PEDV）可削弱肠上皮的屏障功能。
另一方面，在日粮中添加乳酸菌或糖酵母，可降低小肠中由毒素性大肠杆菌感染造成的应激。值得注意的是，主要应激原可以改变猪肠道屏障的通透性以及黏膜系统中促炎性细胞因子和趋化因子的基因与蛋白的组成。然而，这还不能完全解释应激条件下猪肠道免疫系统的作用机制。需要更好地界定在主要应激原下肠道和全身免疫系统的关联和相互作用，以克服上述障碍。
关键词：营养；应激；肠道免疫；猪
中图分类号：S816 文献标识码：C 文章编号：1001-0769（2017）05-0098-03
肠黏膜主要作为机体内部与外界环境之间的屏障。在家畜和人类中，大量消化和吸收的食物抗原在肠黏膜上通常是免疫耐受的。肠黏膜与肠道免疫细胞的形态和特性因日粮成分的改变而不断变化。通过肠黏膜进入机体的大量病原体可以被保护性黏膜免疫应答快速清除。另外，肠道通常居住着多种不同的共生细菌，并不断接触食物蛋白。因此，肠道免疫系统必须能够对有害抗原和无害抗原进行区分（Wilson等，1996）。
猪在出生时其肠道免疫系统处于不成熟状态，在出生前后会进一步发育，到了5～7周龄时会发育到成年猪的水平。肠上皮细胞能够与肠道固有免疫系统相互通讯，形成一个针对日粮抗原和病原体抗原的功能性屏障。Toll样受体（Toll-like Receptor，TLR）是一类重要的功能性细胞膜和细胞质受体，在先天免疫调节的病原体识别上具有重要作用。适应性免疫应答的诱导始于专门的抗原递呈细胞对抗原的加工和表达（Lee等，2014），主要发生在肠道中的派伊尔结（Peyer’s patches）或肠系膜淋巴结的组织中（Gebert等，1996）。IgA应答是适应性肠道免疫应答中最重要的环节之一，这一过程要求肠道相关淋巴组织中T淋巴细胞和B淋巴细胞相互作用（Cheon等，2014）。
家畜暴露于多种应激原下，如日粮、温度、断奶和感染等。这些应激原的突然改变会给动物健康带来负面影响，导致生产性能下降。这些应激原通常通过诱导与神经内分泌改变相一致的全身或局部炎症反应来影响动物的体内平衡。由于胃肠道受到由免疫系统和神经内分泌系统组成的可逆回路严密的控制（Kayama和Takeda，2012；Hayes等，2014），因此减少应激可显著改善家畜的肠道内稳态平衡。
可以肯定的是，肠道免疫力是家畜最重要的影响因素之一，主要影響家畜的生长性能和健康。本文将讨论应激对猪肠道健康和免疫状态的影响。
1 多种应激原下的猪肠道免疫力
1.1 热应激
全球气候变暖造成的气候变化已经不仅给热带地区而且也给温带地区带来了高温。因此，热应激（Heat Stress，HS）正成为养猪业中影响猪健康的重要应激因素之一（Upadhyay，2011）。在美国，热应激每年造成经济损失超过3亿美元，而在全球范围内，这一数字达到了数十亿美元（St-Pierre等，2003）。因此，重要的是要了解热应激如何在营养和免疫相关方面影响家畜的生长性能和健康状况。
研究表明，紧密连接（Tight Junction，TJ）蛋白（如Claudin 1、Claudin 2、Claudin 3和闭合蛋白）功能的破坏可导致猪肠道上皮细胞通透性增加（Guet等，2014）。然而，有趣的是，热应激可诱使肠道通透性提高而不会改变TJ蛋白的表达，但会上调葡萄糖转动体（Glucose Transporter-2，GLUT-2）的表达（Pearce等，2013）。需要注意的是，钠-葡萄糖共转运载体（Sodium/Glucose Cotransporter 1，SGLT1）、Na 和葡萄糖共转运因子的激活可导致肠道通透性增加（Turner等，1997）。因此，因热应激引起的猪上皮细胞中葡萄糖转运因子表达的改变与肠道通透性直接相关。
尽管热应激会增加肠道通透性，且血液中内毒素浓度会增加3倍以上，但是炎症因子，如白细胞介素（Interleukin，IL）-1β、IL-8和肿瘤坏死因子（Tumor Necrosis Factor，TNF）-α的表达并没有上调（Pearce等，2013）。众所周知，由于内毒素（脂多糖，LipoPolySaccharide，LPS）是炎症因子的强诱导剂，因此，本研究将重点放在探究它们如何发生上。HS造成的猪免疫抑制（Meng等，2013）或LPS水平不如预期高的原因可能是：i） 技术错误；ii） 结构差异（Trent等，2006）；iii） 组分不同（Im等，2015；Lam等，2011）；iv） 结合LPS蛋白（Lam等，2011；Im等，2015）。
很有可能的是HS与LPS一起作用不会诱导所有的促炎性细胞因子，可能与调节性T细胞（Treg）和Th17 T细胞相关的特异性细胞因子[如IL-17和/或转化生长因子-β （Transforming Growth Factor，TGF-β）]有关。例如，轮状病毒攻击后，益生菌[如鼠李糖乳杆菌（Lactobacillus rhamnosus）菌株GG和乳酸双歧杆菌（Bifidobacterium lactis）Bb12]在无菌猪体内的定植，会影响TGF-β和IL-17平衡的稳定（Chattha等，2013）。也有人认为，热休克蛋白70 （Pearce等，2014）和猪肠道中中性粒细胞激活标志物的髓过氧化物酶活性（Pearce等，2013），在热应激下会分别增多或升高。这间接表明该结果与同一团队之前报告的结果不同，HS诱导了猪肠道中的炎症反应。 同时，HS诱导的肠道屏障功能改变与猪肠道炎症一致。应该进一步研究HS的影响以及克服HS对猪全身和局部炎症相关的免疫系统作用的解决方案。
1.2 营养性应激
生长性能是对养猪行业生产者最重要的因素。因此，对他们而言，营养性应激即使不是唯一也是最大的担心之处（Shen等，2014；Zhao等，2014）。通常，在病理学和免疫学上，禁食会对猪肠道健康产生负面影响。禁食和/或禁水24 h会提高血液中皮质醇的含量，并会抑制断奶仔猪空肠中TNF-α的表达。有趣的是，空肠和回肠中的TJ蛋白，包括Claudin-1、闭合蛋白和闭环蛋白-1（Zonula Occludens Protein- 1，ZO-1）没有被破坏（Horn等，2014）。甘氨酸缺乏可减少细胞的增殖和蛋白质的合成，同时猪肠上皮细胞凋亡增加。巧合的是，蛋白激酶（Akt）和哺乳动物雷帕霉素靶标（m-TOR）的激活减少（Wang等，2014）。
霉菌毒素是污染动物饲料最重要的因素，会引发营养性应激（Weaver等，2014a）。脱氧雪腐镰刀菌烯醇（Deoxynivalenol，DON）在48 h内可阻断TJ蛋白（如ZO-1、闭合蛋白和Claudin-3）的表达，提高猪肠上皮的通透性（Gu等，2014，2016）。DON会刺激空肠和回肠中促炎性细胞因子（如TNF-α、IL-6和IL-1β）的表达（Bracarense等，2012），增加淋巴细胞的数量（Wu等，2015）。很明显，TLR2配体可防止由DON造成的猪肠上皮细胞的损伤（Gu等，2016）。
伏马菌素B1（Fumonisin B1，FB1）在刺激后10 d能够提高猪空肠上皮的通透性（Bouhet等，2004），而DON只需2 d就可达到类似的通透性水平（Gu等，2014）。FB1似乎可下调IL-8的表达，而不会改变其他炎性因子（如IL-6、IL-1β、IL-12p40和TNF-α）的表达（Bouhet等，2006）。FB1对猪肠上皮细胞的免疫作用有可能比DON弱。长期同时饲喂黄曲霉毒素和DON 33 d～ 42 d后，血液中单核细胞和白细胞的数量增多，同时TNF-α浓度升高，而单独饲喂这两种物质不会产生这种影响（Chaytor等，2011；Weaver等，2013）。
值得注意的是，DON与玉米烯酮长期同时饲喂，能使8-羟基去氧鸟苷的水平提高2倍，表明出现了氧化应激，同时造成DNA氧化损伤（Weaver等，2014b）。给猪投喂玉米烯酮 （0.1 mg/kg）42 d后，回肠派伊尔结中炎性因子（如IL-12/IL-23p40和IL- 1β）以及血管活性肠肽水平增加（Obremski等，2015a）。而给猪投喂玉米烯酮（0.1 mg/kg）28 d導致回盲肠淋巴结中CD21 B细胞减少，而回肠盲肠淋巴结中干扰素（IFN）-γ浓度提高（Obremski等，2015b），这表明玉米烯酮可能会改变B细胞的应答。此外，T-2毒素可降低鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella Typhimurium）感染猪肠上皮细胞的活性。尽管T-2毒素不改变猪肠上皮细胞的整体性，但是它可以增加细菌的易位（Verbrugghe等，2012）。
通过饲喂方式长期低剂量地接触T-2毒素21 d后，可逐渐降低回肠派伊尔结中CD21 B细胞的百分比。此外，T细胞中细胞因子（如IL-2、IL-4和IFN-γ）的基因表达特性在相同条件下并没有发生改变（Obremski等，2013）。
2 结语
总之，营养缺乏或者摄取受到污染的饲料都可以诱导猪肠道促炎性细胞因子的改变，调节肠道屏障功能。营养性应激诱导调节肠道免疫系统导致宿主应答减弱的免疫机制还有待确定。□□
未完，待续。
原题名：Stress， Nutrition， and Intestinal Immune Responses in Pigs - A Review（英文）
原作者：In Kyu Lee等（韩国首尔国立大学）
热应激可提高动物肠道的通透性、氧化应激水平和炎症应答水平。禁食、抗营养化合物以及毒物引发的营养性应激，可破坏肠道紧密连接蛋白，导致肠道渗漏。研究表明，禁食会抑制促炎性细胞因子的作用，而脱氧雪腐镰刀菌烯醇会增加肠道促炎性细胞因子的分泌，提高消化道中淋巴细胞的数量。病原菌和病毒感染，如肠毒素性大肠杆菌（Enterotoxigenic E.coli，ETEC）和猪流行性腹泻病毒（Porcine Epidemic Diarrhea Virus，PEDV）可削弱肠上皮的屏障功能。
另一方面，在日粮中添加乳酸菌或糖酵母，可降低小肠中由毒素性大肠杆菌感染造成的应激。值得注意的是，主要应激原可以改变猪肠道屏障的通透性以及黏膜系统中促炎性细胞因子和趋化因子的基因与蛋白的组成。然而，这还不能完全解释应激条件下猪肠道免疫系统的作用机制。需要更好地界定在主要应激原下肠道和全身免疫系统的关联和相互作用，以克服上述障碍。
关键词：营养；应激；肠道免疫；猪
中图分类号：S816 文献标识码：C 文章编号：1001-0769（2017）05-0098-03
肠黏膜主要作为机体内部与外界环境之间的屏障。在家畜和人类中，大量消化和吸收的食物抗原在肠黏膜上通常是免疫耐受的。肠黏膜与肠道免疫细胞的形态和特性因日粮成分的改变而不断变化。通过肠黏膜进入机体的大量病原体可以被保护性黏膜免疫应答快速清除。另外，肠道通常居住着多种不同的共生细菌，并不断接触食物蛋白。因此，肠道免疫系统必须能够对有害抗原和无害抗原进行区分（Wilson等，1996）。
猪在出生时其肠道免疫系统处于不成熟状态，在出生前后会进一步发育，到了5～7周龄时会发育到成年猪的水平。肠上皮细胞能够与肠道固有免疫系统相互通讯，形成一个针对日粮抗原和病原体抗原的功能性屏障。Toll样受体（Toll-like Receptor，TLR）是一类重要的功能性细胞膜和细胞质受体，在先天免疫调节的病原体识别上具有重要作用。适应性免疫应答的诱导始于专门的抗原递呈细胞对抗原的加工和表达（Lee等，2014），主要发生在肠道中的派伊尔结（Peyer’s patches）或肠系膜淋巴结的组织中（Gebert等，1996）。IgA应答是适应性肠道免疫应答中最重要的环节之一，这一过程要求肠道相关淋巴组织中T淋巴细胞和B淋巴细胞相互作用（Cheon等，2014）。
家畜暴露于多种应激原下，如日粮、温度、断奶和感染等。这些应激原的突然改变会给动物健康带来负面影响，导致生产性能下降。这些应激原通常通过诱导与神经内分泌改变相一致的全身或局部炎症反应来影响动物的体内平衡。由于胃肠道受到由免疫系统和神经内分泌系统组成的可逆回路严密的控制（Kayama和Takeda，2012；Hayes等，2014），因此减少应激可显著改善家畜的肠道内稳态平衡。
可以肯定的是，肠道免疫力是家畜最重要的影响因素之一，主要影響家畜的生长性能和健康。本文将讨论应激对猪肠道健康和免疫状态的影响。
1 多种应激原下的猪肠道免疫力
1.1 热应激
全球气候变暖造成的气候变化已经不仅给热带地区而且也给温带地区带来了高温。因此，热应激（Heat Stress，HS）正成为养猪业中影响猪健康的重要应激因素之一（Upadhyay，2011）。在美国，热应激每年造成经济损失超过3亿美元，而在全球范围内，这一数字达到了数十亿美元（St-Pierre等，2003）。因此，重要的是要了解热应激如何在营养和免疫相关方面影响家畜的生长性能和健康状况。
研究表明，紧密连接（Tight Junction，TJ）蛋白（如Claudin 1、Claudin 2、Claudin 3和闭合蛋白）功能的破坏可导致猪肠道上皮细胞通透性增加（Guet等，2014）。然而，有趣的是，热应激可诱使肠道通透性提高而不会改变TJ蛋白的表达，但会上调葡萄糖转动体（Glucose Transporter-2，GLUT-2）的表达（Pearce等，2013）。需要注意的是，钠-葡萄糖共转运载体（Sodium/Glucose Cotransporter 1，SGLT1）、Na 和葡萄糖共转运因子的激活可导致肠道通透性增加（Turner等，1997）。因此，因热应激引起的猪上皮细胞中葡萄糖转运因子表达的改变与肠道通透性直接相关。
尽管热应激会增加肠道通透性，且血液中内毒素浓度会增加3倍以上，但是炎症因子，如白细胞介素（Interleukin，IL）-1β、IL-8和肿瘤坏死因子（Tumor Necrosis Factor，TNF）-α的表达并没有上调（Pearce等，2013）。众所周知，由于内毒素（脂多糖，LipoPolySaccharide，LPS）是炎症因子的强诱导剂，因此，本研究将重点放在探究它们如何发生上。HS造成的猪免疫抑制（Meng等，2013）或LPS水平不如预期高的原因可能是：i） 技术错误；ii） 结构差异（Trent等，2006）；iii） 组分不同（Im等，2015；Lam等，2011）；iv） 结合LPS蛋白（Lam等，2011；Im等，2015）。
很有可能的是HS与LPS一起作用不会诱导所有的促炎性细胞因子，可能与调节性T细胞（Treg）和Th17 T细胞相关的特异性细胞因子[如IL-17和/或转化生长因子-β （Transforming Growth Factor，TGF-β）]有关。例如，轮状病毒攻击后，益生菌[如鼠李糖乳杆菌（Lactobacillus rhamnosus）菌株GG和乳酸双歧杆菌（Bifidobacterium lactis）Bb12]在无菌猪体内的定植，会影响TGF-β和IL-17平衡的稳定（Chattha等，2013）。也有人认为，热休克蛋白70 （Pearce等，2014）和猪肠道中中性粒细胞激活标志物的髓过氧化物酶活性（Pearce等，2013），在热应激下会分别增多或升高。这间接表明该结果与同一团队之前报告的结果不同，HS诱导了猪肠道中的炎症反应。 同时，HS诱导的肠道屏障功能改变与猪肠道炎症一致。应该进一步研究HS的影响以及克服HS对猪全身和局部炎症相关的免疫系统作用的解决方案。
1.2 营养性应激
生长性能是对养猪行业生产者最重要的因素。因此，对他们而言，营养性应激即使不是唯一也是最大的担心之处（Shen等，2014；Zhao等，2014）。通常，在病理学和免疫学上，禁食会对猪肠道健康产生负面影响。禁食和/或禁水24 h会提高血液中皮质醇的含量，并会抑制断奶仔猪空肠中TNF-α的表达。有趣的是，空肠和回肠中的TJ蛋白，包括Claudin-1、闭合蛋白和闭环蛋白-1（Zonula Occludens Protein- 1，ZO-1）没有被破坏（Horn等，2014）。甘氨酸缺乏可减少细胞的增殖和蛋白质的合成，同时猪肠上皮细胞凋亡增加。巧合的是，蛋白激酶（Akt）和哺乳动物雷帕霉素靶标（m-TOR）的激活减少（Wang等，2014）。
霉菌毒素是污染动物饲料最重要的因素，会引发营养性应激（Weaver等，2014a）。脱氧雪腐镰刀菌烯醇（Deoxynivalenol，DON）在48 h内可阻断TJ蛋白（如ZO-1、闭合蛋白和Claudin-3）的表达，提高猪肠上皮的通透性（Gu等，2014，2016）。DON会刺激空肠和回肠中促炎性细胞因子（如TNF-α、IL-6和IL-1β）的表达（Bracarense等，2012），增加淋巴细胞的数量（Wu等，2015）。很明显，TLR2配体可防止由DON造成的猪肠上皮细胞的损伤（Gu等，2016）。
伏马菌素B1（Fumonisin B1，FB1）在刺激后10 d能够提高猪空肠上皮的通透性（Bouhet等，2004），而DON只需2 d就可达到类似的通透性水平（Gu等，2014）。FB1似乎可下调IL-8的表达，而不会改变其他炎性因子（如IL-6、IL-1β、IL-12p40和TNF-α）的表达（Bouhet等，2006）。FB1对猪肠上皮细胞的免疫作用有可能比DON弱。长期同时饲喂黄曲霉毒素和DON 33 d～ 42 d后，血液中单核细胞和白细胞的数量增多，同时TNF-α浓度升高，而单独饲喂这两种物质不会产生这种影响（Chaytor等，2011；Weaver等，2013）。
值得注意的是，DON与玉米烯酮长期同时饲喂，能使8-羟基去氧鸟苷的水平提高2倍，表明出现了氧化应激，同时造成DNA氧化损伤（Weaver等，2014b）。给猪投喂玉米烯酮 （0.1 mg/kg）42 d后，回肠派伊尔结中炎性因子（如IL-12/IL-23p40和IL- 1β）以及血管活性肠肽水平增加（Obremski等，2015a）。而给猪投喂玉米烯酮（0.1 mg/kg）28 d導致回盲肠淋巴结中CD21 B细胞减少，而回肠盲肠淋巴结中干扰素（IFN）-γ浓度提高（Obremski等，2015b），这表明玉米烯酮可能会改变B细胞的应答。此外，T-2毒素可降低鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella Typhimurium）感染猪肠上皮细胞的活性。尽管T-2毒素不改变猪肠上皮细胞的整体性，但是它可以增加细菌的易位（Verbrugghe等，2012）。
通过饲喂方式长期低剂量地接触T-2毒素21 d后，可逐渐降低回肠派伊尔结中CD21 B细胞的百分比。此外，T细胞中细胞因子（如IL-2、IL-4和IFN-γ）的基因表达特性在相同条件下并没有发生改变（Obremski等，2013）。
2 结语
总之，营养缺乏或者摄取受到污染的饲料都可以诱导猪肠道促炎性细胞因子的改变，调节肠道屏障功能。营养性应激诱导调节肠道免疫系统导致宿主应答减弱的免疫机制还有待确定。□□
未完，待续。
原题名：Stress， Nutrition， and Intestinal Immune Responses in Pigs - A Review（英文）
原作者：In Kyu Lee等（韩国首尔国立大学）