禽畜氧化应激的危害及机理
李永义 四川农业大学
正常情况下,动物体内的自由基在不断的产生,也在不断的被清除,始终保持在相对稳定的动态平衡之中。生理浓度的自由基一部分可履行其生理功能,另一部分也可损伤生物分子,但是损伤分子可以得到修复、置换、降解代谢和重新合成,不会对机体造成损害。但在应激或病理情况下,会造成体内自由基大量产生,当产生的自由基超过机体的抗氧化防御系统能力时,引起自由基堆积,造成氧化损伤,使动物生产性能下降,免疫功能受损,从而对畜牧养殖户造成经济损失。
1对生产性能的影响
氧化应激导致动物呕吐、厌食、昏睡和生长性能下降等。据报道,与饲喂巧%新鲜大豆油组相比,饲喂巧%氧化大豆油组小鼠体重、FI和G邝分别降低17.06%、14.44%和3.03%。在微型猪上的研究也发现,10%氧化大豆油饲粮导致试猪体重、FI和G/F分别降低44.59%、11.54%和43.75%。袁施彬、郑萍和徐静的研究也都发现,氧化应激将降低试猪的ADG、ADFI和饲料利用率。
2对免疫功能的影响
研究发现,免疫系统在氧化应激状态下也发挥着重要作用。免疫系统可以保护机体免受由疾病诱导的各种细菌、真菌、病毒等的侵袭,包括参与免疫应答的各种器官、组织、细胞和免疫效应分子,而这些器官、组织和免疫效应分子的形态和功能的正常发挥在抵抗氧化应激过程中起着重要的作用;另一方面,氧化应激状态下的自由基产物可以调节许多免疫和炎性分子的表达,引起炎症反应甚至恶化、导致组织损伤。异常的免疫状态和机体氧化状态的不平衡有关。
2.1氧化应激对体液免疫的影响
B细胞介导的免疫称为体液免疫,是成熟的B细胞遇到特异性抗原刺激后,发生活化、增殖,并分化成浆细胞,产生特异性抗体,实现免疫效应作用的过程。B细胞识别抗原有两种形式:一是胸腺依赖性抗原 (thymusdePendentantigen,TD一Ag),刺激B细胞应答需要Th细胞的辅助;二是胸腺非依赖性抗原 (thymusindePendentantigen,TI一Ag),可直接刺激B细胞应答。
袁施彬的研究发现Diquat诱导的氧化应激使断奶仔猪血液中免疫球蛋白水平、猪瘟抗体阳性保护率和淋巴细胞E玫瑰花环率下降,而使体液免疫能力降低[3’]。有研究报道,病毒感染患者处于氧化还原失衡的氧化应激状态,表现为细胞免疫紊乱,机体的氧化水平升高,抗氧化能力降低,免疫球蛋白G、免疫球蛋白A和免疫球蛋白M降低,T细胞含量下降。
2.2氧化应激对细胞免疫的影响
T淋巴细胞介导的免疫称为细胞免疫,它是指体内抗原特异性T细胞接受抗原刺激后,自身活化、增殖、分化为效应细胞,产生的以排除抗原为目的的生理过程。该过程可分为三个阶段:(1)T细胞特异性识别抗原阶段;(2)T细胞活化、增殖和分化阶段;(3)效应T细胞的产生及效应阶段。
细胞免疫应答有两种基本形式:一种是由外源性抗原激活辅助性T细胞(Th,CD4+))并分泌细胞因子,募集和活化一些固有免疫细胞如巨噬细胞(M。)等,引起慢性炎症反应;另一种是由内源性的细胞性抗原激活细胞毒性T细胞(CTL,CDS+)直接执行效应功能,杀伤、裂解特异性靶细胞。细胞免疫是清除细胞内感染最有效的防御反应,也是抗肿瘤或抗移植排斥的主要手段。
研究发现,ROS在淋巴细胞对抗原的免疫应答中发挥着非常重要的作用,淋巴细胞的活化需要Ros的参与,但是长时间的强氧化刺激又会损伤淋巴细胞的功能。QilanDeng等的研究发现氧化应激可以降低淋巴细胞的转化率,提高血液中IL-1水平。在小鼠上的研究也发现,慢性应激致使小鼠T细胞对丝裂原的反应减弱。此外,应激状态下cD3+T细胞、c4+T细胞、cD19+B细胞的百分率降低,而使淋巴细胞(包括T淋巴细胞和B淋巴细胞)、粒细胞、自然杀伤(NK)细胞活性增加。乔春霞等研究发现 200pg/m1的OX一LDL显著抑制人脐静脉内皮细胞(HUVEC)增殖,诱导HUvEC细胞凋亡
3氧化应激与内分泌
应激反应是一种耗能的能量代谢过程,应激刺激可促使神经内分泌系统释放如儿茶酚胺、可的松等多种应激激素,用来适应极剧变化的环境刺激,此时下丘脑一垂体一肾上腺轴(HPA)兴奋性增高,血中葡萄糖水平升高,并提高了心血管张力,并使免疫功能受到抑制。研究发现,适度的应激反应有利于机体渡过短期恶劣环境,保存生命,但是如果应激的强度过高或时间过长,都会使体内激素分泌出现紊乱,并使能量消耗过度,从而影响机体健康,导致疾病的发生。随着研究深入,神经内分泌改变被认为是应激产生的关键环节而受到重视,HPA轴作为内分泌系统中一个重要的调节轴因此而成为对应激反应进行生理病理机制研究的重点。研究认为,在应激状态下,HPA轴主要的变化是:血浆内促肾上腺皮质激素(ACTH)正常或略升高,下丘脑促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)和精氨酸血管加压素(AVP)分泌增加,垂体中CRH受体数量增加,促进垂体分泌并释放ACTH,进而促使肾上腺皮质合成并分泌糖皮质激素(GC),从而对对外界刺激作出反应。而HPA轴的这些改变又和与下丘脑联系密切的海马功能障碍有密切的关系。
在应激反应中HPA轴具有关键性作用,对免疫反应有很大的影响,而且它们之间有双向的交流。研究表明,HPA轴释放的激素除糖皮质激素外,CRH和ACTH也均参与免疫调节。目前认为糖皮质激素可能通过与淋巴细胞胞浆内皮质醇受体结合直接影响淋巴细胞的免疫功能,主要变化是使淋巴细胞数目减少、NK活性降低。免疫细胞和它们的产物在HPA轴中也起了关键的作用。而且,CRH、AcTH和内啡肤己被证实可由免疫系统合成。
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