文/王玉堂
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用藥指導(dǎo)漁用免疫增強(qiáng)劑的科研進(jìn)展(一)
文/王玉堂
隨著我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)模的不斷擴(kuò)大,養(yǎng)殖品種的逐漸增多,高密度集約化養(yǎng)殖方式的演進(jìn),以及養(yǎng)殖環(huán)境的惡化等,水產(chǎn)養(yǎng)殖病害頻繁發(fā)生,細(xì)菌性、病毒性和寄生蟲性疾病流行,給養(yǎng)殖生產(chǎn)造成巨大損失,每年的直接經(jīng)濟(jì)損失都在100億元以上,最高達(dá)150多億元。
受水產(chǎn)養(yǎng)殖病害防治水平的限制,目前我國(guó)水產(chǎn)養(yǎng)殖病害防治仍以化學(xué)藥物為主,尤其是長(zhǎng)期以來使用抗菌、抑菌類及其它化學(xué)藥物作為預(yù)防藥物長(zhǎng)期使用,不但會(huì)引起病原菌耐藥性問題,也給養(yǎng)殖水產(chǎn)品的質(zhì)量安全帶來一定隱患,而且存在著對(duì)環(huán)境中微生態(tài)的破壞和威脅人類健康與生存等弊端。因此,應(yīng)用免疫防治技術(shù)與方法,通過提高養(yǎng)殖水生動(dòng)物機(jī)體免疫能力來達(dá)到有效預(yù)防疾病就顯得格外重要,加強(qiáng)這方面的科研和技術(shù)應(yīng)用推廣也十分迫切。但是現(xiàn)有的疫苗雖然特異性強(qiáng),但制備復(fù)雜,而且病體的經(jīng)常變異、無國(guó)家的強(qiáng)制免疫扶持政策、免疫途徑和免疫效果不足等問題,無法滿足生產(chǎn)需要。
免疫增強(qiáng)劑又稱免疫調(diào)節(jié)劑,是一類通過促進(jìn)或誘導(dǎo)機(jī)體防御反應(yīng),提高機(jī)體自身非特異性免疫能力,增強(qiáng)機(jī)體對(duì)抗原微生物或病原體特異反應(yīng)的物質(zhì)。從廣義上講,免疫增強(qiáng)劑是指可以提高動(dòng)物免疫能力的試劑,按其功能可以分為兩大類:一類是增強(qiáng)動(dòng)物的非特異性免疫功能;另一類是增強(qiáng)由免疫誘導(dǎo)的特異性免疫功能。對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物而言,多是關(guān)注在通過提高非特異性免疫機(jī)能來增強(qiáng)水產(chǎn)動(dòng)物的抗病、防病能力的免疫增強(qiáng)劑。在貝類非特異性免疫系統(tǒng)中,免疫增強(qiáng)劑主要是通過激活吞噬細(xì)胞、激活本分氧化酶活力等來提高抗體的抗病能力;在魚類免疫系統(tǒng)中,則主要表現(xiàn)為激活抗菌溶菌活力,提高抗體免疫效應(yīng)以及激活補(bǔ)體等。目前已被證實(shí)有100多種物質(zhì)具有免疫增強(qiáng)作用,研究和應(yīng)用最多的是多糖和寡糖這兩大業(yè)功能性糖類。它們又往往被稱為免疫多糖和免疫寡糖。多糖和寡糖在人類保健和畜牧業(yè)已得到廣泛研究和應(yīng)用,但在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面開展的應(yīng)用研究還不多,不夠深入。由于免疫增強(qiáng)劑具有無藥殘、不會(huì)產(chǎn)生耐藥性,安全、無毒、高效、低成本、不污染環(huán)境等諸多優(yōu)點(diǎn)而越來越受到業(yè)界重視,利用功能性糖類提高魚、蝦等水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物的非特異性免疫抗病能力已成為國(guó)內(nèi)外水產(chǎn)養(yǎng)殖病害防治領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。因此,免疫增強(qiáng)劑對(duì)水產(chǎn)健康養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展具有重要意義。目前,用于魚類免疫增強(qiáng)作用的物質(zhì)主要有以下幾類:微生物多糖、甲殼素和殼聚糖、植物多糖、動(dòng)物提取物、化學(xué)合成物、營(yíng)養(yǎng)元素、激素及其它細(xì)胞因子等。
影響魚類免疫功能的因素有許多,既有內(nèi)因,如病原入侵、種質(zhì)退化、年齡及代謝機(jī)能下降等;也有外因,如各種環(huán)境因素,如溫度、營(yíng)養(yǎng)、密度、水體污染等。了解魚類的免疫功能下降的原因,采取相應(yīng)對(duì)策,可以提高魚類的免疫功能,進(jìn)而提高魚類的健康水平。其幾種環(huán)境因素對(duì)魚類免疫功能影響的研究進(jìn)展如下。
(一)溫度
魚類是變溫動(dòng)物,溫度對(duì)魚類的免疫應(yīng)答鐵影響很大。各種魚類都有不同的免疫臨界溫度,當(dāng)環(huán)境溫度高于免疫臨界溫度鋰,魚類產(chǎn)生免疫應(yīng)答;相反,當(dāng)環(huán)境溫度低于免疫臨界溫度時(shí),魚類則不能產(chǎn)生免疫應(yīng)答,或免疫應(yīng)答極弱。一般而言,溫水性魚類的免疫應(yīng)答臨界溫度較高,冷水性魚類的免疫臨界溫度較低。免疫臨界溫度還取決于魚類原來所處的水域(溫帶或或寒帶)以及原來是否接觸過同類抗原等。
魚類在適宜生長(zhǎng)的溫度條件下,溫度越高,免疫應(yīng)答越快,抗體滴度越高,達(dá)到頂峰值的時(shí)間越短。試驗(yàn)表明,各種魚類的抗體生成速度并不一致。同樣在最適溫度條件下,大麻哈魚經(jīng)免疫后4周~8周,凝集抗體效價(jià)達(dá)到最高,而虹鱒魚則需6周~7周、鯉魚僅需3周~4周即可達(dá)到高峰值。
當(dāng)溫度下降至免疫應(yīng)答臨界溫度以下時(shí),低溫限制漿細(xì)胞釋放抗體,這時(shí)體液免疫便宜失去了防御作用。但只要魚類初次接觸抗原時(shí)有一短暫的時(shí)間處在免疫臨界溫度之上,則抗體的形成便不再受溫度影響。如鯉魚在25℃水溫條件下,9天內(nèi)即可對(duì)抗原的刺激產(chǎn)生反應(yīng)而產(chǎn)生特異性抗體;而在12℃條件下,受免疫的魚則不會(huì)產(chǎn)生抗體;但是,如果將受免疫的魚在25℃條件下飼養(yǎng)4天后,再移到12℃條件下繼續(xù)飼養(yǎng),則正常的免疫應(yīng)答繼續(xù)進(jìn)行。
(二)水體污染
水體有機(jī)物如各種農(nóng)用殺蟲劑(有機(jī)氯和有機(jī)磷)、石油烴、有機(jī)錫等,這些物質(zhì)對(duì)魚類特異性和非特異性免疫均有顯著毒性影響。研究發(fā)現(xiàn),水體有機(jī)磷污染物,如草甘磷等,會(huì)使羅非魚脾細(xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞的增殖分裂隨污染物濃度升高而明顯下降,免疫活性受到嚴(yán)重?fù)p害。Goncharov等試驗(yàn)證明,水體中低濃度的酚對(duì)鯉魚的抗體生成有影響。他們用點(diǎn)狀氣單胞菌制成的疫苗注射鯉魚后,飼養(yǎng)在本分濃度12.5mg/L的水體中2個(gè)月,抗體檢測(cè)結(jié)果表明,比飼養(yǎng)在未污染水體中的對(duì)照魚要弱得多,而且隨著抗體產(chǎn)生量降低,血清中總蛋白量也降低。
工業(yè)污水(如造紙廠廢水等)和廢棄的漂白液(主要含氯和氯化物)污染的水體,可使擬鯉機(jī)體中的血清免疫球蛋白水平明顯下降。Mcleay等研究證實(shí),造紙廢水對(duì)飼養(yǎng)的銀大座哈魚的免疫應(yīng)答有影響,能抑制抗體的生成。
水體中的重金屬離子Zn2+、Cu2+、Mn2+、Mg2+、Hg+、Cd+、Pb2+等達(dá)到一定濃度時(shí)會(huì)對(duì)魚類造成毒害,干擾或阻止魚類對(duì)抗原的應(yīng)答。Cu2+可使虹鱒脾臟抗體分泌細(xì)胞的活性受到抑制。鳙鰈在鎘污染的水體中對(duì)抗原的刺激不發(fā)生應(yīng)答。Soivio等報(bào)道,將注射過滅活變形桿菌疫苗的虹鱒放入濃度為0.3ng/L的Zn2+污染的水體中飼養(yǎng),結(jié)果受免疫魚類不產(chǎn)生抗體,而對(duì)照魚則有抗體產(chǎn)生。
(三)營(yíng)養(yǎng)
當(dāng)環(huán)境條件一定時(shí),飼料中的營(yíng)養(yǎng)成分及含量對(duì)魚類抗體的形成影響很大。如對(duì)相同免疫刺激,營(yíng)養(yǎng)條件差的魚所產(chǎn)生的凝集抗體效價(jià)要低得多,這是因?yàn)轸~的飼料不足或低蛋白飼料導(dǎo)致魚體血清蛋白含量下降,缺乏形成抗體蛋白質(zhì)的緣故。研究證實(shí),魚類餌料中存在大量的維生素C時(shí),能促進(jìn)其抗體的生成。餌料缺乏維生素B12、維生素C和葉酸時(shí),會(huì)引進(jìn)魚類分號(hào)血,并影響抗體生成。而在飼料中適量添加劑一些含硫氨基酸(如胱氨酸、半胱氨酸),可以提高魚類免疫效果。
(四)季節(jié)與光照周期
季節(jié)對(duì)魚類體液免疫應(yīng)答也有影響。研究發(fā)現(xiàn),在同一溫度條件下,2月份免疫的魚所產(chǎn)生的抗體效價(jià)高于11月份同類魚的抗體效價(jià),這可能與光照周期有關(guān)。在生殖季節(jié),魚體血清中蛋白變化很大,尤其是雌魚,說明其對(duì)免疫球蛋白的合成也會(huì)有一定影響。
光線照射強(qiáng)度對(duì)細(xì)胞免疫也有影響,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),用光線照射,可以延長(zhǎng)魚體組織移植物的存活時(shí)間。對(duì)于虹鱒而言,光照時(shí)間的延長(zhǎng)可減少其體內(nèi)流動(dòng)白細(xì)胞的數(shù)量;相反,通過減少暴露在光照下的時(shí)間,也可增加白細(xì)胞的數(shù)量。光周期的延長(zhǎng)也可增強(qiáng)溶菌酶活性,以及增加流動(dòng)免疫球蛋白M的含量。
(五)放養(yǎng)密度
養(yǎng)殖密度過高而造成的擁護(hù)脅迫可能導(dǎo)致魚類直接死亡,而亞致死強(qiáng)度的擁護(hù)脅迫可使魚類產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)。應(yīng)激中是一種保護(hù)性反應(yīng),但可引起血漿皮質(zhì)醇增高,由于皮質(zhì)醇類有免疫抑制作用,因此,使魚類持續(xù)性地處于應(yīng)激狀態(tài),機(jī)體的特異性和非特異性免疫防御系統(tǒng)的功能會(huì)受到抑制,導(dǎo)致體重下降、生長(zhǎng)緩慢、對(duì)疾病的敏感性增強(qiáng)等。外源皮質(zhì)醇注入魚體后,也可改變魚類免疫器官的形態(tài),抑制免疫功能,減少對(duì)疾病的抵抗力。研究表明,如果放養(yǎng)密度過大,魚處于的環(huán)境中,產(chǎn)生抗體的效價(jià)就會(huì)降低。這是由于處于過分擁護(hù)的環(huán)境中,魚體內(nèi)的血清中產(chǎn)生一種免疫抑制劑(脂蛋白)所致。
(六)水質(zhì)
魚類免疫應(yīng)答也受環(huán)境中溶氧含量的控制,缺氧可減輕巨噬細(xì)胞的呼吸爆發(fā)活性及流動(dòng)抗體的數(shù)量;相反,溶氧充足時(shí),也可以得到提升。長(zhǎng)期處于低溶氧狀態(tài)下的魚體,由于體質(zhì)減弱,生成抗體的能力較差。
水體的鹽度也是影響魚類免疫功能的一個(gè)重要因素,向淡水魚類養(yǎng)殖水體中增加鹽度,會(huì)導(dǎo)致體內(nèi)分解酶活性的增強(qiáng),巨噬細(xì)胞的呼吸爆發(fā)量及流動(dòng)性免疫球蛋白M含量的增加。但是,鹽度能引起這些變化的原因目前還不清楚。一些學(xué)者提出增加水體的鹽度可趕到抑制環(huán)境中的病原體生長(zhǎng)的作用。
白細(xì)胞的吞噬功能是通過吞噬作用破壞異物,它的溶酶體中含有溶菌酶、蛋白水解酶、曲過氧化酶等。pH值對(duì)這些年來細(xì)胞酶的影響,導(dǎo)致了白細(xì)胞溶酶體內(nèi)的各種酶體的活性出現(xiàn)峰值的范圍處于pH值7.5時(shí)。由于吞噬指數(shù)所得到的曲線來看,pH值7.5時(shí)胞內(nèi)消化功能最強(qiáng),對(duì)吞噬體的消化和降解作用也最激烈。實(shí)驗(yàn)證實(shí),偏堿性的水體對(duì)草魚免疫反應(yīng)較為適宜,能夠較大強(qiáng)度地發(fā)揮其免疫系統(tǒng)功能,抵御外來抗原的侵襲,減少疾病的生發(fā);而偏酸性的環(huán)境中,由于免疫系統(tǒng)反應(yīng)程度受到抑制,使魚體抵抗力降低,大而增加了發(fā)病幾率。因此,在草魚養(yǎng)殖生產(chǎn)過程中,應(yīng)盡量使環(huán)境處于稍偏堿性的狀態(tài),即pH值7.5左右。
(一)微生物多糖
酵母菌聚糖能選擇性地作用于巨噬細(xì)胞、顆粒細(xì)胞等細(xì)胞的特異性受體,并激活這些細(xì)胞,通過細(xì)胞的吞噬作用,吸收、破壞、清除動(dòng)物體內(nèi)的病原微生物,同時(shí)還能產(chǎn)生細(xì)胞因子,如白細(xì)胞介素1(L-1),提高魚類的免疫能力。
細(xì)菌細(xì)胞壁中的肽聚糖也是魚類很好的免疫增強(qiáng)物質(zhì)。在飼料中添加肽聚糖能提高大黃魚的生長(zhǎng)性能、非特異性免疫能力和抗病力,可作為一種安全高效的口服免疫增強(qiáng)劑應(yīng)用于大黃魚的養(yǎng)殖。須知聚糖與疫苗聯(lián)合使用,可以顯著提高鯽魚體表粘液和血清溶菌酶活性、白細(xì)胞的吞噬活性、抗體效價(jià)及活菌攻毒后的免疫保護(hù)率,是疫苗的良好佐劑,能增強(qiáng)魚類的疫苗的應(yīng)答反應(yīng)。脂多糖存在于所有革蘭氏陰性菌外膜中,當(dāng)脂多糖免疫魚后,一方面是魚體可以產(chǎn)生對(duì)該種病原微生物的特異性免疫保護(hù);另一方面是可以增強(qiáng)魚體單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng)的活性及其它抗菌因子的活性。如柱狀嗜纖維菌的脂多糖免疫注射鯉魚后,鯉魚血清中的凝集抗體效價(jià)迅速上升,并使其血清白細(xì)胞吞噬指數(shù)和吞噬百分比顯著提高。
(二)甲殼素和殼聚糖
甲殼素又稱幾丁質(zhì),廣泛存在于昆蟲、甲殼動(dòng)物等的外殼及真菌的細(xì)胞壁中。甲素脫去乙?;蔀闅ぞ厶?,又稱殼多糖。殼聚糖可生物降解,其代謝產(chǎn)物無毒,具有抗微生物活性、激活淋巴細(xì)胞、提高免疫力、調(diào)節(jié)脂肪代謝和降低血脂、膽固醇等多種生理功能。在飼料中添加殼聚糖可以提高花鱸、異育銀鯽、真鯛、野鯪和吞噬細(xì)胞活性,增強(qiáng)其非特異性免疫功能。研究結(jié)果證實(shí),在飼料中添加適量的殼聚糖,能使鯽魚各種組織溶菌酶活性和白細(xì)胞吞噬活性增高,表明殼聚糖能激活水解酶的活性,增強(qiáng)機(jī)體抗感染能力。美洲紅點(diǎn)鮭和虹鱒經(jīng)殼聚糖溶液注射或浸泡后,血液中的一些免疫指標(biāo),如殺菌活力、過氧化酶活性和IgM濃度均顯著提高,對(duì)殺鮭氣單胞菌感染的抵抗力也顯著增強(qiáng)??诜讱に乜梢燥@著提高金頭鯛的巨噬細(xì)胞活性、細(xì)胞毒活性和血清補(bǔ)體活性等。
(三)植物多糖
用于魚類的植物性免疫多糖主要有黃芪多糖、云芝多糖、牛蒡寡糖、枸杞多糖等。黃芪多糖具有提高動(dòng)物機(jī)體免疫力、阻止病毒復(fù)制、殺滅細(xì)菌、排出毒素等功效,并具有用量少、作用快、果好等特點(diǎn)。在飼料中添加黃芪多糖可使鯉魚白細(xì)胞的吞噬率顯著提高,還可顯著提高吞噬指數(shù),對(duì)白細(xì)胞活性的促進(jìn)作用較為明顯。云芝多糖添加0.5g/kg~1.0g/kg時(shí),對(duì)銀鯽的非特異免疫功能有增強(qiáng)作用,其投喂周期為14天~21天。牛蒡寡糖是有效的雙歧桿菌促生長(zhǎng)因子,能顯著促進(jìn)機(jī)體胃腸道內(nèi)有益菌群的生長(zhǎng)和增殖,對(duì)大菱鲆表現(xiàn)出良好的促生長(zhǎng)作用,還能夠顯著提高飼料利用率;其飼料中的添加量為4.0g/kg。鯽魚飼料中添加45mg/kg枸杞多糖能夠顯著提高魚體血清溶菌酶活力,增強(qiáng)免疫力。
冬寶是用黃芪、干姜、陳皮等組成的中草藥復(fù)合制劑。據(jù)喬峰(2000)試驗(yàn)表明,在鯉魚飼料中添加0.1%的冬寶,在越冬期間,鯉魚成活率比對(duì)照組提高敢43.7%,增重率提高8.3%。說明冬寶是養(yǎng)殖水生動(dòng)物抗寒冷應(yīng)激良好的飼料添加劑。(未完待續(xù))
作者單位:全國(guó)水產(chǎn)技術(shù)推廣總站