■李孟偉 陳清華

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410128）

現(xiàn)代養(yǎng)豬業(yè)中仔豬生產(chǎn)是養(yǎng)豬生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。研究和生產(chǎn)實(shí)踐證明，病原微生物、環(huán)境衛(wèi)生和斷奶應(yīng)激等因素均可引起仔豬的機(jī)體免疫力下降、腸道結(jié)構(gòu)異常與功能紊亂，導(dǎo)致消化不良、腹瀉、生長(zhǎng)受阻，甚至死亡。傳統(tǒng)的抗生素等飼喂飼養(yǎng)技術(shù)雖然能在一定程度上維持仔豬健康、提高生長(zhǎng)速度，但由于抗生素的大量使用，其負(fù)面效應(yīng)也日益突出，長(zhǎng)期使用抗生素導(dǎo)致細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性、動(dòng)物機(jī)體免疫力下降及動(dòng)物產(chǎn)品中的藥物殘留，對(duì)人類(lèi)健康具有潛在的危害性。在當(dāng)前生產(chǎn)實(shí)踐中，迫切需要采取有效措施來(lái)改善仔豬的腸道發(fā)育狀況，維護(hù)和發(fā)揮腸道功能，提高仔豬的生長(zhǎng)性能和健康水平。

植物多糖是從中草藥中提取、分離、純化的生物活性多糖，因具有重要的免疫學(xué)功能，在動(dòng)物生產(chǎn)中作為畜禽免疫增強(qiáng)劑和代謝調(diào)控劑而受到廣泛關(guān)注(Brown G D，2001)。研究表明，多糖與樹(shù)突狀細(xì)胞（dendritic cell，DC）等免疫細(xì)胞表面模式識(shí)別受體(pattern recognition receptor，PRR)結(jié)合，刺激DC成熟，提高DC表面分子的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞因子的分泌，提高DC的抗原提呈能力，增強(qiáng)DC促淋巴細(xì)胞增殖的能力，調(diào)控DC免疫應(yīng)答，從而增強(qiáng)機(jī)體的免疫功能。本文綜述了多糖激活DC的免疫調(diào)節(jié)作用及其信號(hào)通路，從細(xì)胞水平和分子水平闡明多糖免疫調(diào)節(jié)作用機(jī)制，為多糖的深入研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)提供參考。

1 樹(shù)突狀細(xì)胞

隨著研究的深入，人們對(duì)多糖的免疫調(diào)節(jié)作用機(jī)制的認(rèn)識(shí)已達(dá)到分子受體的水平，多糖生物活性功能的發(fā)揮有賴(lài)于與細(xì)胞上相應(yīng)受體的相互作用。研究表明，多糖與樹(shù)突狀細(xì)胞（dendritic cell，DC）等免疫細(xì)胞表面模式識(shí)別受體(pattern recognition receptor，PRR)結(jié)合啟動(dòng)免疫應(yīng)答，從而發(fā)揮其免疫調(diào)節(jié)作用。能識(shí)別多糖類(lèi)的PRR有：Toll樣受體(TLR)、β-葡聚糖受體、CD14、清道夫受體(SR)、補(bǔ)體受體3(CR3)以及Dectin-1 等(Laechini等，2006；Gangloff等，2005；Yan 等，2000；Eberle等，2012)。研究表明，多糖通過(guò)和受體相互作用向巨噬細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞傳遞信號(hào)，從而激活巨噬細(xì)胞和樹(shù)突狀細(xì)胞，其信號(hào)途徑主要涉及：絲裂原-活化蛋白激酶(MAPK)、蛋白激酶C(PKC)、Toll樣受體(TLRs)、異常環(huán)氧酶-2(COX-2)、活化因子蛋白-1(AP-1)、核因子κB(NF-κB)等。配體與PRR的結(jié)合可觸發(fā)NF-κB等介導(dǎo)的信號(hào)發(fā)生，引發(fā)胞內(nèi)一系列信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄激活和炎癥相關(guān)因子的產(chǎn)生，誘導(dǎo)相關(guān)免疫基因表達(dá)，激活免疫反應(yīng)。

腸道是機(jī)體最大的免疫器官，腸黏膜被認(rèn)為是執(zhí)行局部特異性免疫反應(yīng)的重要場(chǎng)所，分布于其中的系列抗原提呈細(xì)胞（Antigen Presenting Cells，APC）在腸道免疫反應(yīng)中發(fā)揮著極重要的作用。APC提取抗原，經(jīng)加工后呈遞給T細(xì)胞，從而介導(dǎo)特異性免疫防御(Swiactzak等，2012)。DC是目前已知抗原提呈能力最強(qiáng)的專(zhuān)職APC，是適應(yīng)性免疫的主要啟動(dòng)者，負(fù)責(zé)對(duì)抗原的識(shí)別、加工處理與分類(lèi)，將抗原信息提呈給T細(xì)胞，啟動(dòng)抗原特異性T細(xì)胞應(yīng)答。DC是CD4+T細(xì)胞介導(dǎo)的原發(fā)和繼發(fā)性免疫反應(yīng)最強(qiáng)的激發(fā)者。DC攝取抗原后，通過(guò)接觸抗原而誘導(dǎo)DC的成熟(Pletinckx等，2011)。DC的成熟是增強(qiáng)免疫力的關(guān)鍵(Ballestrero等，2008)，隨著DC的成熟，高水平地表達(dá)主要組織相容性復(fù)合物抗原II（MHC-II），CD80、CD86等共刺激分子，DC細(xì)胞膜MHC-II-肽復(fù)合物逐漸增多，并將大量抗原物質(zhì)呈遞給T細(xì)胞受體，誘導(dǎo)T細(xì)胞活化，啟動(dòng)MHC-II類(lèi)的CD4+T細(xì)胞反應(yīng)(Drakes等，2004；Steinman等，2006；Hailong等，2011)。DC與T細(xì)胞結(jié)合后，通過(guò)自分泌或誘導(dǎo)其他細(xì)胞分泌大量IL-2、IL-12等細(xì)胞因子，啟動(dòng)與CD4+T細(xì)胞相關(guān)的免疫應(yīng)答。成熟DC還分泌趨化因子，趨化初始型T細(xì)胞聚集于抗原部位，增強(qiáng)對(duì)T細(xì)胞的活化能力。DC表面的PRR，如Toll樣受體(TLR)，識(shí)別病毒、細(xì)菌、寄生蟲(chóng)等病原體的微生物相關(guān)分子模式，介導(dǎo)微生物與細(xì)胞之間的相互作用，是連接天然免疫與獲得性免疫的橋梁，在調(diào)控DC成熟過(guò)程中起到了重要作用。DC可通過(guò)TLR來(lái)識(shí)別抗原分子，如肽聚糖、脂多糖、脂磷壁酸等(Kaisho等，2001)，配體與TLR結(jié)合導(dǎo)致TLR的聚合而活化，激活信號(hào)通路分子，引起NF-κB、IRF-3等轉(zhuǎn)錄因子的活化從而釋放出大量效應(yīng)分子發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用(Fritz等，2007)，從而引起T細(xì)胞免疫應(yīng)答(Han等，2009)。

目前也有部分關(guān)于其它多糖與DC表面TLR激活NF-κB等信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑而發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用的報(bào)道。Li等(2012)發(fā)現(xiàn)，甘草多糖可促進(jìn)小鼠髓源DC表達(dá)CD80、CD86和MHC I-A/I-E等細(xì)胞表面分子，分泌IL-12 p70細(xì)胞因子。Meng等(2011)證實(shí)，靈芝多糖可促進(jìn)小鼠髓源DC表面分子CD86、CD40和MHCII的表達(dá)與細(xì)胞因子IL-12的分泌。此外，研究還表明云芝多糖(Kanazawa等，2004)、黃芪多糖(Shao等，2006)、枸杞多糖(Zhu 等，2007)、蟲(chóng)草多糖(Song等，2012)、桑黃多糖(Kim等，2004)等均能促進(jìn)DC表達(dá)表面分子CD11c、CD80、CD86、MHC-I、MHC-Ⅱ，提高細(xì)胞因子IL-12分泌，進(jìn)而增強(qiáng)DC與T細(xì)胞之間免疫信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)，誘導(dǎo)DC的成熟進(jìn)而發(fā)揮免疫增強(qiáng)作用。馮婷等(2010)研究結(jié)果表明，牛膝多糖(ABPS)能夠促進(jìn)小鼠骨髓來(lái)源性DC的分化、成熟及表面標(biāo)記CD86、CD1la的表達(dá)，提高DC的抗原遞呈能力。ABPS調(diào)節(jié)DC分化與成熟的相關(guān)因子和信號(hào)途徑研究成為闡釋其分子免疫機(jī)制的首要任務(wù)。

2 TLR4介導(dǎo)信號(hào)通路產(chǎn)生免疫應(yīng)答

Toll樣受體（TLRs）是參與天然免疫的細(xì)胞跨膜受體及病原模式識(shí)別受體，是廣泛存在于昆蟲(chóng)、脊椎動(dòng)物和植物中的進(jìn)化上高度保守而古老的蛋白質(zhì)家族，通過(guò)啟動(dòng)天然免疫反應(yīng)和激發(fā)適應(yīng)性免疫反應(yīng)的信號(hào)傳導(dǎo)，在宿主防御微生物病原體感染過(guò)程中發(fā)揮重要的作用。TLRs可根據(jù)細(xì)胞內(nèi)定位的不同被分為兩個(gè)亞家族，即位于細(xì)胞膜表面的TLR1、TLR2、TLR4、TLR5、TLR6和TLR11及位于胞內(nèi)膜成分的TLR3、TLR7、TLR8和TLR9(Kawai等，2008)。TLR4是最早鑒定的Toll樣受體，是介導(dǎo)先天免疫和炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵細(xì)胞膜受體，是革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁內(nèi)毒素主要成分脂多糖（LPS）向細(xì)胞內(nèi)傳遞信號(hào)的主要受體(Kawai等，2010)，能識(shí)別特定微生物的保守分子成分，激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)，與動(dòng)物對(duì)疾病的抗應(yīng)激性或易感性相關(guān)(Joan等，2012)。骨髓樣分化因子88（MyD88）是TLR4信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中關(guān)鍵蛋白，是信號(hào)向下游轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)鍵靶分子。MyD88依賴(lài)性信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑是TLRs信號(hào)傳導(dǎo)的共同通路(Roach等，2013)。機(jī)體受到刺激時(shí)TLR4激活MyD88，活化的MyD88可聚集并結(jié)合IL-1受體相關(guān)激酶（IRAKS），引起IRAKS-1磷酸化，使其從受體復(fù)合體上解離，作用于腫瘤壞死因子相關(guān)因子6（TRAF6），激活NF-κB和MAPK兩條通路啟動(dòng)下游元件(Joh等，2012)，從而產(chǎn)生一系列的免疫應(yīng)答。

2.1 TLR4/NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)途徑

NF-κB是真核細(xì)胞中普遍存在的一種轉(zhuǎn)錄因子，在調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答、炎癥反應(yīng)、細(xì)胞增殖、分化及凋亡等方面起關(guān)鍵作用。NF-κB的活化是DC成熟的標(biāo)志之一，也是DC刺激T細(xì)胞活化的必要條件。NF-κB位于TLRs下游信號(hào)通路的樞紐位置，參與免疫反應(yīng)及細(xì)胞增殖與分化等過(guò)程，當(dāng)細(xì)胞受到應(yīng)激刺激后，IκB激酶發(fā)生磷酸化，使p50/p65異二聚體表現(xiàn)出NF-κB活性而進(jìn)入細(xì)胞核，啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄(Wu等，2009)。大多炎癥介質(zhì)由NF-κB和激活蛋白-1（AP-1）介導(dǎo)(Chun等，2012)。AP-1由c-jun蛋白和c-fos蛋白家族成員組成，在應(yīng)激因素刺激下使c-fos和c-jun激活，調(diào)控多種細(xì)胞因子、單核細(xì)胞趨化蛋白-1（MCP-1）、細(xì)胞間黏附分子（ICAM-1）、趨化因子CCL2等基因的表達(dá)，啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄的分子開(kāi)關(guān)，從而參與應(yīng)激、炎癥、腫瘤等多種病理過(guò)程(Lee等，2011)。TLR4受正負(fù)調(diào)控導(dǎo)致AP-1及NF-κB等轉(zhuǎn)錄因子活化，且NF-κB的產(chǎn)生可以負(fù)反饋調(diào)節(jié)TLR4的激活，介導(dǎo)白細(xì)胞介素、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、γ-干擾素(INF-γ)等炎性介質(zhì)基因表達(dá)，觸發(fā)體內(nèi)炎癥連鎖反應(yīng)，引起全身炎癥反應(yīng)綜合征和多器官功能障礙綜合征等疾病(Ben等，2012)。TLR4/NF-κB是機(jī)體炎癥和免疫反應(yīng)調(diào)節(jié)的重要環(huán)節(jié)，抑制該信號(hào)傳導(dǎo)途徑對(duì)機(jī)體發(fā)揮免疫防御功能至關(guān)重要。研究表明，在DC的分化、成熟信號(hào)傳導(dǎo)通路中，NF-κB起著決定性作用，多種胞外刺激信號(hào)都能引起NF-κB的核轉(zhuǎn)位及其下游不同基因的活化，從而改變DC的分化方向及其免疫活性(Rescigno等，1998)。Guo等(2008)研究表明，ABPS能緩解免疫應(yīng)激仔豬的生長(zhǎng)性能和神經(jīng)內(nèi)分泌的改變，推測(cè)其機(jī)制可能與其抑制了NF-κB的激活進(jìn)而抑制炎性介質(zhì)的分泌有關(guān)，但ABPS作用機(jī)理和通過(guò)啟動(dòng)哪些下游元件發(fā)揮作用需進(jìn)一步證實(shí)和探索。

2.2 TLR4/MAPKs信號(hào)傳導(dǎo)途徑

MAPKs是存在于真核細(xì)胞的一組高度保守的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，包括細(xì)胞外信號(hào)控制激酶(ERK)、c-Jun氨基末端激酶(JNK)和p38。當(dāng)受到多糖、促炎細(xì)胞因子等各種胞外刺激后，通過(guò)引發(fā)DC胞內(nèi)兩個(gè)絲氨酸殘基磷酸化來(lái)激活MAPK，激活的MAPK轉(zhuǎn)位到細(xì)胞核，通過(guò)磷酸化蛋白質(zhì)控制染色體結(jié)構(gòu)，以及通過(guò)磷酸化轉(zhuǎn)錄因子（如活化因子蛋白-1，AP-1）來(lái)進(jìn)行基因的轉(zhuǎn)錄(Schorey等，2003)。目前已發(fā)現(xiàn)在哺乳動(dòng)物體內(nèi)有五條并行的MAPKs信號(hào)通路，其中p38MAPK和JNK屬于“應(yīng)激誘導(dǎo)”的MAPK，在炎癥與細(xì)胞凋亡等應(yīng)激反應(yīng)中發(fā)揮重要作用，也是TLR4的關(guān)鍵下游信號(hào)通路。P38MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是信號(hào)由細(xì)胞表面轉(zhuǎn)導(dǎo)到細(xì)胞內(nèi)部的重要傳遞者，主要參與細(xì)胞的基因轉(zhuǎn)錄、應(yīng)激反應(yīng)、炎癥反應(yīng)和免疫調(diào)控，被認(rèn)為是細(xì)胞信息傳遞的共同通路(Gao等，2010)。MKK3和MKK6是p38MAPK信號(hào)通路的兩個(gè)上游激活因子，當(dāng)p38 MAPK信號(hào)通路活化受到抑制之后，抑制細(xì)胞增殖，減輕炎癥反應(yīng)，降低損傷。JNK的上游激酶MKK4和MKK7通過(guò)雙磷酸化JNK的蘇氨酸和酪氨酸位點(diǎn)激活JNK，抑制JNK信號(hào)通路活化進(jìn)而阻斷細(xì)胞因子及炎癥介質(zhì)的合成、釋放或作用是治療炎癥性疾病的關(guān)鍵(Owen等，2013)。目前尋找p38MAPK和JNK信號(hào)通路活化的抑制劑成為開(kāi)發(fā)新藥物的一個(gè)靶點(diǎn)。陳清華(2008)研究發(fā)現(xiàn)，ABPS可通過(guò)降低炎癥和氧化應(yīng)激保護(hù)仔豬免受LPS激發(fā)的免疫反應(yīng)損傷，ABPS對(duì)免疫反應(yīng)的調(diào)控作用很有可能與該信號(hào)通路有密切關(guān)聯(lián)。

3 前景與展望

植物多糖因其具有免疫調(diào)節(jié)活性而成為動(dòng)物生產(chǎn)上極具前景的替代抗生素的綠色飼料添加劑，具有無(wú)毒、不產(chǎn)生抗藥性的特點(diǎn)(陳清華等，2007；鄒云等，2014)。若能深入了解植物多糖對(duì)仔豬腸道健康、增強(qiáng)免疫力的作用機(jī)理、信號(hào)傳導(dǎo)途徑，則為解決仔豬腸道健康難題提供有效途徑。同時(shí)，能從分子水平深入揭示植物多糖調(diào)控免疫功能的機(jī)制，為植物多糖在動(dòng)物生產(chǎn)、食品營(yíng)養(yǎng)、醫(yī)學(xué)保健領(lǐng)域的推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)?？蔀橹参锒嗵巧飳W(xué)功能研究、仔豬腸道健康研究、植物多糖飼料添加劑的研制與應(yīng)用提供理論依據(jù)和探索新的途徑，對(duì)畜牧業(yè)可持續(xù)性發(fā)展具有重要的理論和實(shí)踐意義。