免疫反应与营养物质代谢.ppt
免疫反应和营养物质代谢Immune response and Nutrition Metabolism,王 忠 博士/副教授中国农业大学动物科技学院电话：01062732156E-mail：,需要掌握的几个问题,什么是免疫应激？免疫应激时动物全身症状，神经内分泌和生理代谢特点？,提 纲,第一节 营养免疫学概念和内涵第二节 营养与免疫关系第三节 免疫应激的概念和内涵第四节 免疫应激营养物质代谢特点及其机理,第一节 营养免疫学,一、概念营养免疫学是研究动物营养状况与免疫系统功能之间相互关系及其机理的科学,包括协同作用和拮抗作用。目前，动物营养学家和兽医学家越来越重视通过营养调节和免疫调节来高家禽的防御能力和减少疾病发生，促进患病动物恢复健康，从而提高养殖业的经济效益。,二、营养免疫学内涵,（1）营养免疫学营养物质是家禽生长发育、免疫系统发育和成熟以及免疫分子合成的物质基础。营养成分及其变化：影响免疫系统的发育及功能的发挥，改变免疫力和抵抗力；营养物质对免疫力有调节作用：可影响机体抗感染、抗应激的能力营养不良：会导致机体免疫机能下降，易发生传染病，易受应激，出现生长发育受阻，病程加长，死亡率上升，营养代谢病产生等。,（2）免疫营养学传染病微生物，应激等均可引起免疫功能变化，对动物营养物质代谢，生长繁殖和营养需要量影响。免疫应激或疾病感染，会产生许多免疫活性物质包括炎症和抗炎症细胞因子、抗体、干扰素等，从而影响营养物质代谢途径和代谢方式变化。也会导致动物厌食、营养不良等。通过营养配方科学调节或使用营养辅助手段来提高家禽对疾病的抵抗力和恢复力（营养免疫治疗）。,三、营养与免疫的关系,第一类，营养：能影响禽类的免疫力进而影响它们对传染性疾病的抵抗力；第二类，传染性应激引起的免疫应答：反过来能影响机体的内分泌、生长、繁殖、代谢和营养物质的需要。营养物质供给：是免疫系统发育成熟、免疫分子合成的物质基础；,动物营养不良、营养过量和营养不平衡：导致的代谢疾病是危害动物健康的重要因素之一。营养不良：也会导致免疫功能障碍的营养性免疫缺乏综合症NIDS。大多数营养因子的缺乏都会影响免疫反应，增加对传染病的易感性。,相当多的研究表明，严重而长期的营养物质缺乏削弱了免疫应答并且增加了对传染性疾病的易感性。在幼龄阶段严重的营养物质缺乏：对免疫系统有显著的损害作用。在这个时期，主要的淋巴器官和成熟的免疫系统正在进一步发育。长期严重缺乏微量元素比缺乏常规养分例如蛋白、能量等更能削弱免疫系统的发展。亚油酸、维生素A、VE、铁、硒、Zn等的缺乏能对免疫系统造成严重的损害。,结论：（1）免疫与营养有密不可分的关系，在影响免疫机能的各种因素中，营养是最重要和最易调控的因素。（2）动物能抵御某些疾病的侵袭并使免疫机能充分发挥，要求有良好的营养条件。,“营养平衡+免疫稳态”动物健康生长基础,第二章 免疫反应和营养物质代谢,一、免疫应激概念动物免疫应激是指动物接种疫苗或免疫刺激物如LPS、LTA或感染病原微生物等后，动物机体出现：1）个别过敏，2）少数动物体温升高，3）一些动物厌食（厌食症）采食量下降，4）营养物质代谢改变（出现负平衡），营养状态恶化、5）生长减缓（体增重下降），6）饲养周期延长的现象。广义的“免疫应激”又称免疫激发，也包括亚健康状态下动物受到的各种病原侵袭，甚至是病原菌的感染、创伤和内部肿瘤等引起的免疫应激。,二、免疫应激时营养物质的代谢特点,1、在应激状态下，机体的分解代谢明显高于合成代谢，呈负氮平衡，这种代谢的改变是神经内分泌反应的结果。2、免疫应激是一种耗能过程3、免疫应激对营养代谢的调控主要是通过细胞因子介导的直接或间接作用，体现在蛋白质、脂肪、碳水化合物和骨骼代谢变化上。,IL-1、IL-6、TNF-a对这一过程的调控具有更重要的影响这三种细胞因子又称致炎性细胞因子。这些细胞因子通过对靶组织的直接作用或通过作用于神经内分泌系统，从而改变机体激素水平，直接或间接地影响机体碳水化合物、蛋白质和脂肪等营养物质的代谢（见表）,免疫系统受外来抗原刺激后，通过神经内分泌免疫系统网络，引起动物一系列行为上和代谢上的改变，从而影响动物的生长和营养需要量免疫系统激活导致动物机体代谢发生变化 正面效应：免疫系统激活会使相应抗体水平升高，淋巴细胞增殖速度加快，细胞因子水平升高等，从而有效地抵御外来抗原对动物机体地损害。负面效应：然而免疫系统的激活也带来了明显的负面效应，引起动物一系列行为上和代谢上的改变。1）行为的改变的典型症状：动物发烧、厌食，采食量和生长速度下降，饲料转化率变差，动物处于一种压临床状态，此所谓“免疫应激”。2）代谢上的改变：机体将本用于生长和骨骼肌沉积的营养物质转向于高度激活的免疫系统以抵御疾病。,神经-激素-细胞因子对营养代谢的影响,细胞因子对脂肪代谢相关酶的影响,动物的免疫系统和组织系统对营养需求优先顺序,不同免疫状态下不同组织对营养水平需要的优先顺序有差异(图)：营养通过优先次序模式分配到不同的组织器官：神经系统内脏系统骨骼肌肉组织脂肪组织。未激活的免疫系统和淋巴组织：对营养需求处于较低位，但激活的免疫系统和淋巴组织：对营养需求显著增加，这一变化导致用于生长和蛋白质沉积的部分或全部营养转为免疫应答。,动物的免疫系统和组织系统对营养需求优先顺序,免疫应激阶段划分和各阶段物质代谢和需要量特点,免疫应激之后，畜禽补偿生长长，氨基酸需要量增加。畜禽生长不是恒定的，而是免疫应激之后快速生长和免疫应激过程巾慢速生长的相互交替，整个过程大致分为3个阶段：免疫应激潜伏期(A)：这个阶段生长畜禽实际氨基酸的需要量与NRC推荐量相同；免疫应激期(B)：这阶段由于微生物作用，免疫系统活动异常活跃，家禽采食量和生长速度降低，生长禽类实际氨基酸的需要量比NRC推荐氨基酸需要量低；,免疫应激后补偿期(C)：这阶段动物成功地清除了感染的微生物，禽类体补偿生长氨基酸的需要量比NRC推荐量高。免疫应激最有害的方面是：降低采食量，所以对日粮浓度的控制应当谨慎，在维持必需营养素与能量比例恒定条件下增加日粮能量水平，改善免疫应激家禽对能量的摄入量(Klasing 2004)。,免疫反应对营养物质需要量的影响,与免疫反应类型、应激源种类、应激强度和应激时间等有关系1、对蛋白质和氨基酸代谢及其需要量的的影响增加2、对能量代谢及其需要量的影响增加3、对矿物质代谢及其需要量的影响增加20-50%4、对维生素代谢及其需要量的影响增加1-10倍,理论基础：动物在免疫应激或其他疫病挑战以后，由于免疫系统的激活，机体合成大量细胞因子、化学因子、急性期蛋白质、免疫抗体等，代谢率明显增强，产热增加及体温升高，需要大量的养分(Klasing等,1987和1988)。免疫应激时营养物质代谢：首先供给免疫系统，特别是需要大量的氨基酸合成急性期蛋白质ACP、免疫球蛋白抗体Ig及其他活性物质，同时机体会动员体组织满足免疫的氨基酸需要，造成体蛋白质损失、氮排出量增加。,疾病挑战下动物的营养,疫病挑战时：由于动物的食欲和采食量大幅减少，甚至绝食，氨基酸的供应主要来源于体蛋白的降解。疫病挑战时：动物代谢增强，必然增加维生素和微量元素的需要量。疫病挑战时：动物发生氧化应激，产生大量自由基，对抗氧化剂(VE，VC，Se等)消耗增加(Sandberg等,2007)。,疫病挑战导:致动物生长减慢甚至停止。Sandberg等(2007)认为，主要原因是病畜采食量的大幅降低，但疫病挑战导致动物维持需要(免疫需要也归于维持)的增加也是重要原因，在疫病挑战时：动物代谢增强，对养分的需要增加，动物的营养分配从生长转向免疫。动物的这些代谢反应是为了抗御疫病，尽可能存活下来，这是长期进化或自然选择的结果。,发烧、恶病质和食欲减退是所有炎症反应对全身的影响。炎症反应：可以引起家禽产品巨大的减少；抗生素：起作用好象是靠减轻抗细菌感染的炎症反应（Roura等，1992）。在炎症反应之后，家禽会有补偿性的生长，在这期间，动物的营养需求会增加。,Munoz等(1995)指出细胞因子在营养与感染的合并作用中起关键作用：蛋白质、能量营养不良，缺乏脂肪酸、维生素及微量元素均损害细胞因子的产生；细胞因子：除参与机体的各种免疫反应外，还参与炎症、发热等，甚至影响某些生理活动，因此不难推测营养缺乏对机体免疫反应、疾病易感性及某些生理活动的影响。,不论是寄生虫，病菌还是病毒的感染，动物的维持营养需要均大幅增加。疫病挑战：可导致所有养分的维持需要大幅增加。依据感染的严重程度，疫病挑战增加的维持能量需要估计为5-35，增加的蛋白质需要估计为每kg体重0.57-1.2g(人)，可见感染大幅增加蛋白质的需要。,免疫应激：抑制脂肪合成、促进脂肪和碳水化合物分解供能，以补偿采食量的不足。一方面降低脂肪组织中脂蛋白脂酶的活性，降低甘油三酯类的清除率；另一方面增加肝脏内脂肪酸从头合成和非必需脂肪酸的重新酯化，且脂肪的不饱和程度越高，其对机体提高体液免疫的作用越强。,免疫营养学研究课题,1、探讨不同免疫应答反应下，物质营养代谢变化规律；2、探讨和确定确保动物机体健康（降低炎症反应，提高免疫抗病能力，使机体恢复到正常健康的免疫稳态）所需要的营养供给量；3、器官病理损伤修复的免疫供给量研究。,营养素需要量(美国NRC1994）,营养免疫学的未来,营养免疫学：营养物质-免疫（免疫细胞和免疫信号分子）-感染免疫营养学：感染-免疫-营养（生理代谢信号、营养需求）疾病致病理损伤，营养免疫手段治疗的机理确保健康：营养免疫调控方案及免疫营养制剂研发（包括中草药）分子营养免疫学：免疫细胞激活的信号传导途径,主要参考杂志和书籍,Nutrition and ImmunityJournal of NutritionPoultry Science,
