免疫应激对营养代谢的影响

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第三节 免疫应激对营养代谢的 影响
主要内容
一、免疫应激下机体的总体代谢变化趋势
二、免疫应激下采食量的变化
三、免疫应激对营养代谢的影响
四、免疫应激对生产性能和营养需要影响 五、营养与免疫需要深入研究的问题
一、免疫应激下机体的总体代谢变化趋势
1.细胞因子通过对靶组织的直接作用或通过改变胰岛
素、胰高血糖素和皮质类固醇等激素的水平,在 免疫应答过程中引起代谢变化。 2.代谢改变使得日粮中的部分养分不再用于动物生长 和骨骼肌中的沉积,而用于支撑免疫应答和防御 疾病,从而影响动物生长和饲料效率,并改变动 物对各种养分的需要量 。
三、宿主与病原竞争营养素

免疫系统会协调一些养分快速流出体液并进入胞 内存储库,从而从营养上使某些病原体处于饥饿 状态,如

肝脏中转铁蛋白生成量大幅度增加,介导铁从血 浆中进入肝脏中。 在急性反应期肝脏中金属硫蛋白合成量增加。
体内受到刺激的巨噬细胞可分泌抗生物素蛋白。

四、改变激素反应的条件
IL-1,TNF IL-1
I1-1,TNF,IF IL-1,TNF TNF IL-1,TNF,IL-6 IL-1
IL-1,TNF IL-1,TNF
IL-1,IL-6 IL-1
(一)能量代谢
1. 静止能消耗增加
2. 体温升高
*机制:前列腺素以较快的速度作用于下丘脑内
温度敏感神经元而引起发烧,导致基础代谢速
5.日粮的物理和化学特性能调节胃肠道微生物群落、病原 附着于肠细胞的能力及肠道上皮的完整性(NSP、寡糖、 酸败脂肪 )。
七、利用营养措施提高断奶仔猪的免疫功能

早期(3~4周龄)断奶可以提高母猪的繁殖性 能并阻断一些疾病由母猪向仔猪的传播。
但是早期断奶仔猪消化系统和免疫系统发 育不完全,再加上早期断奶引起的心理、 环境和营养应激,容易使断奶仔猪出现免 疫功能降低和断奶后腹泻等一系列问题, 甚至造成仔猪死亡,影响养猪经济效益。
3.亚油酸、维生素A、铁、硒和一些B族维生素的缺乏对 免疫系统发育特别有害

二、为免疫系统提供底物营养
1.从营养角度考虑,机体为支持抗原驱动的免疫细胞与 补充、效应物分子(如免疫球蛋白、一氧化氮、溶 菌酶、补体)和传递物(类花生酸、细胞活素)的 合成等,均需要底物(如氨基酸、能量、酶辅助因 子)。 2.免疫应激期间免疫细胞及其产物的周转率提高。
六、饲料的物理和化学作用
1.肠腔中存在大量致病性微生物和非致病性微生物(每千 克体重含15×1013个) 2.肠道密集分布着宿主防御体系(肠道相关淋巴组织)。 3.所有动物肠道传染病的发生率都很高。 4.肠道上皮为防止病原大量进入体内必须保持极高的组织 完整性,但它又必须足够薄以便于养分的有效转运。

1.3用优质动物性蛋白质饲料代替部分豆粕 动物性蛋白质饲料(如脱脂奶粉、鱼粉、喷 雾干燥血浆蛋白粉和肠膜蛋白粉等)具有较 高的可消化性,是优质的蛋白质饲料。 血浆蛋白粉含有丰富的免疫球蛋白(占蛋白 总量的20%~26%),是一种天然抗体源。


1.4 添加脂肪

仔猪断奶后头几天采食量较少,常可导致摄入代谢能 不足。 添加脂肪可提高饲粮能量浓度,延缓食物在胃肠道中 的排空时间,增加碳水化合物和蛋白质等营养物质在 消化道的消化吸收时间,减少因蛋白质在大肠内腐败 而导致的仔猪腹泻。 共轭亚油酸(CLA)有改善断奶仔猪生长性能和增强免 疫功能的作用,添加CLA可降低早期断奶仔猪因肠炎 引起的肠道粘膜损伤,维持细胞因子水平,CLA的最 佳添加剂量为2%。
率提高(体温每升高1℃,基础代谢速率就会
上升10%~15%)。
(二)糖代谢
1. 肝糖原的异生和糖原分解过程加速,葡萄糖
生成增加;
2.肝外组织葡萄糖氧化、葡萄糖转化为乳酸盐以
及葡萄糖乳酸盐循环增加,满足特异性细胞增 殖的能量需要; 3. 以葡萄糖作为燃料的供应增加 。
(三)脂肪代谢

免疫应激期中用作热能的脂肪酸利用降低,表 现为血脂增高。
二、采食量的变化
1.采食量下降:免疫应激导致动物厌食
2.机制:
免疫原刺激激发机体免疫反应,攻击肠
道组织,引起组织损伤,消化能力减弱而厌 食。
三、免疫应激对营养代谢的影响
(一)能量代谢 (二)葡萄糖代谢 (三)脂肪代谢 (四)蛋白质代谢 (五)矿物质代谢 (六)激素调控
表48 细胞因子对代谢的影响
7.5
45
锌(mg/kg)
60
(三)日粮能量来源的重要性
1.脂肪作为能量来源时,会增强因应激造成的生 长抑制;
2.用玉米淀粉作为能源时,效果好于玉米油。
*因此,应激动物的合理饲养不但涉及饲粮营养 水平的调整,也包括饲料原料选择。
五、营养与免疫需要深入研究的问题

营养与免疫属于动物营养学的新领域,大部分研究仍处
8000 1500 30 60
80 150 0.2
≤1000~2000 ≥2500~5000 ≤5~10 ≥100~200
≥250 ≤0.05 ≥0.15 ≤3 ≥ 30 ≥80 ≤50 ≥400
抑制 增强 抑制 增强
增强 抑制 增强 抑制 增强 抑制 增强
铜(mg/kg)
铁(mg/kg)
5
45 55 40 60
百度文库
机制:
1.增加肝脏脂肪酸的从头合成,使肝细胞中甘油
三酯合成增加,造成极低密度脂蛋白的增加。
2.降低脂肪组织中脂蛋白脂酶的活性,降低甘油
三酯的清除率。
(四)蛋白质代谢
1.免疫急性期中整个机体的蛋白质周转速度提高,
氮的排出增加,外周蛋白的分解加速,骨骼肌 蛋白沉积降低,但肝急性蛋白合成增加。 2. 用于糖原异生的氨基酸和白细胞蛋白质合成的 氨基酸的增加,以及应激期采食量的下降,导 致骨骼肌蛋白质降解的加速和合成的减慢。
于探索阶段,距成熟的实用技术尚有很大差距。下列问 题需要深入研究:
(1)养分缺乏或过量的免疫机能异常机制; (2)免疫反应对营养代谢和营养需要量的影响; (3)确保机体最佳免疫机能及免疫应激期和应激结束后 的营养需要模式。
小专题:营养对免疫应答的调控机制
一、影响免疫系统的发育(亚麻酸,Fe,VA) 二、为免疫系统提供底物营养(所有养分) 三、宿主与病原竞争营养素(Fe,生物素) 四、改变激素反应的条件(能量与蛋白) 五、营养素对免疫系统的直接调节作用(VA,D,E,PUFA)
(五)矿物质代谢
*免疫急性期矿物元素代谢发生改变,表现为血清铜的
含量上升和血清铁和锌的含量下降 ,其机制为: 1. 促进血浆铜蓝蛋白合成,使血清中铜含量升高; 2. 肝和其他组织中金属硫因蛋白合成增加,使锌从循
环池消失;
3. 血清铁浓度下降(粒细胞释放的脱铁乳酰铁蛋白从
转铁蛋白上将铁脱去)。
(六)激素调控

免疫反应会
1.降低动物的生长速度
2.降低饲料转化效率
3.改变胴体组成
表50 免疫应答程度与猪的生产性能
免疫激活程度 低 仔猪 始重(kg) 末重(kg) 日采食量(kg) 日增重(kg) F/G 蛋白质沉积率(kg/d) 脂肪/蛋白质 生长育肥猪(体重13~245kg 上市天数 总耗料(kg) 第十肋背膘厚(cm) 眼肌面积(cm2) 瘦肉率(%) 高 变化率(%)
五、减轻病理损害
1.免疫系统细胞成分(如细胞毒性T细胞、自然杀 伤细胞、巨噬细胞和异嗜细胞)的激活可导致多 种具破坏性的分子进入周围的微环境中,这些防 御因子具细胞毒性,既能杀死细菌、寄生虫和受 侵染的宿主细胞,也可损害邻近的未受侵染的宿 主细胞 。 2.细胞膜中足量的维生素E和细胞液中高水平的维 生素C有利于局部的抗氧化防御。


因此,提高早期断奶仔猪免疫功能,改善 其健康状况,是提高养猪生产水平的重要 一环。 大量研究表明,合理的营养可提高早期断 奶仔猪的免疫功能和健康水平。

1、减少饲粮蛋白质的不利作用

1.1 对饲粮中豆类进行膨化处理 对豆类进行膨化处理可以减少豆类中的抗原物质, 还可以破坏其细胞壁,增加豆类物质的消化率。 1.2 添加合成氨基酸来配制低蛋白饲料 通过添加合成氨基酸来配制低蛋白质氨基酸平衡 饲粮可减少饲粮抗原物质,也可使大肠内蛋白质 的腐败作用降低,有利于降低肠道内有毒细菌的 代谢而保持肠道健康,有效地提高仔猪的健康水 平。
(二)免疫应激前后的营养需求变 化

免疫应激诱发的慢速生长阶段其养分需要量可分为三 个阶段:
1.免疫应激潜伏期,此阶段氨基酸实际需要量与NRC推 荐量相当; 2.免疫应激期,此阶段动物采食量和生长速度均降低, 对氨基酸需要量低于NRC推荐量; 3.应激后的补偿生长期,此期机体补偿生长,对氨基酸 需要量比NRC推荐量高。
应答 诱导的细胞因子 IL-1,TNF IL-1,TNF IL-1,TNF,IF
一般应答 采食量下降 静止能消耗增加 体温升高 葡萄糖代谢 葡萄糖氧化作用加强 糖原异生作用加强 脂肪代谢 脂蛋白脂酶活性降低 脂细胞脂酶作用加强 肝细胞中甘油三酯合成增加 蛋白质代谢 急性期蛋白质合成增加 肌肉蛋白的降解作用加强 矿物质代谢 金属硫因的合成增加 肝细胞铜蓝蛋白合成增加 激素释放 皮质类固醇的释放增加 甲状腺素释放降低
1.皮质类固醇的释放增加
2. 甲状腺素释放降低 3. 胰岛素和胰高血糖素的释放增加
四、免疫应激对生产性能和营养需要的影响
(一)免疫反应对动物生产性能的影响 (二)免疫应激前后的营养需求变化: 1.免疫应激潜伏期
2.免疫应激期
3.免疫应激后的补充期 (三)日粮能量来源的重要性
(一)免疫反应对动物生产性能的影响
1.免疫系统的细胞对于通常由日粮调控的激素,如胰岛素、 类胰岛素生长因子、胰高血糖素、甲状腺素、儿茶酚胺、 皮质酮)等,都具有受体。 2.内分泌系统有调节免疫应答强度和类型的急性作用,也 有影响免疫系统重要发育过程的慢性作用。 3.营养反应性激素很可能既可调节不采食饲料或过度采食 饲料引起的急性免疫作用,也可调节养分水平对动物易 感性产生的慢性免疫作用 。
六、构筑宿主屏障,减轻病理损害(VE,Se,Fe,Zn,Cu)
七、饲料在消化道内的物理化学作用(寡糖,氧化的脂肪)
一、影响免疫系统的发育
1.胚胎期淋巴器官开始发育,白细胞群体迅速扩增,并 且出现淋巴细胞特异性克隆(为将来介导免疫所必 需),是免疫系统发育关键时期; 2.长期严重缺乏微量养分比缺乏常量养分(如能量和蛋 白质)更能削弱免疫系统的发育;
3.感染期典型特征是急性期间蛋白合成、发热、体蛋白 周转加快和肝糖原异生速度提高 。
二、为免疫系统提供底物营养

计算表明,机体中略超过体重0.42%的部分
是由白细胞及其前体构成的,加上血清抗体
总量和具有免疫监视功能的结缔组织及淋巴
器官的细胞外液、胶原蛋白等结构,免疫系
统的重量不足体重的3~4%。
表55 动物免疫细胞和免疫球蛋白重量的定量评估
表53 家禽微量营养素营养与免疫反应
微量营养素 肉鸡 营养需要 母鸡 火鸡 免疫反应需要 剂量 效果
维生素A(IU)
维生素E(mg/kg) 维生素C(mg/kg) 硒(mg/kg)
1000 1500 30 60
100 150 0.1 0.15 5 80 30 40
8000 15000 20 50
50 200 0.1
6.35 27.12 0.97 0.68 1.44 0.10 0.64 126 2.84 38.19 56.5
5.90 25.85 0.86 0.48 1.81 0.07 0.95 161 3.35 32.77 52.9
+0.24 +0.44 -0.37 +0.087 -0.31
-35 -92 -0.20 +0.84 +3.6
数量 细胞类型 淋巴细胞 粒性白细胞 自然杀伤细胞 单核细胞/巨噬细胞 总计 用于产蛋的额外浆细胞 IgC1 免疫球蛋白 血清IgC2 血清IgC2 血清IgC2 蛋Ig 15.2×109细胞/千克体重 6.9×109细胞/千克体重 0.29×109细胞/千克体重 1.1×109细胞/千克体重 23.6×109细胞/千克体重 7.46×108细胞/千克体重 5.5毫克/毫升 5.5毫克/毫升 2.6毫克/毫升 2.8毫克/毫升 0.33毫克/毫升 7.9毫克/毫升 克/千克 体重 2.43 1.39 0.06 0.28 4.15 0.15 0.5 0.5 0.23 0.25 0.03 0.16/蛋黄 动物种类 大鼠 大鼠 大鼠 人 鸡 鸡,8周龄 鸡,14周龄 鸡,8周龄 鸡,14周龄 鸡,8周龄 鸡
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