达能营养中心第四届学术研讨会论文集

李妍 迟玉杰
(东北农业大学食品学院 哈尔滨 150030)


The advance on the study of immune effect of colostrums
and the development of immune cow colostrums

LI Yan CHI Yujie
(College of Food Science,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China)

摘要 初乳为幼畜提供被动免疫,在幼畜免疫力发育成熟之前,它可以保护幼畜,防止感染疾病。本文论述了初乳对幼畜的被动免疫作用及影响这一作用的因素,最后对免疫牛初乳进行了简单介绍。

关键词 初乳 被动免疫 免疫球蛋白 免疫牛初乳

Abstract Colostrum can provide passive immunity for calves before the calves’ immune ability.It can keep the calves from infecting diseases. This article demonstrates the passive immunity of colostrum antibodies for calves and introduce immune colostrum simply.

Key Words Colostrum Passive immunity immunoglobulin immune colostrum

引言

初乳是一种非常特别的乳,它是所有雌性哺乳动物产后2~3d内所分泌乳汁的统称。牛初乳是指母牛产犊后7d所分泌的乳。初乳除了它的重要营养作用外,最引人注目之处在于它具有独特的生理功能。初乳的蛋白质大多数为免疫球蛋白,它能够形成抗体,与病原微生物及毒素等抗原结合,在哺乳动物新生幼仔自身免疫系统发育成熟、正常运作之前,可以保护其免受病原侵袭,即被动免疫。 母体抗原可通过胎盘、初乳或卵黄传递给初生幼畜(禽)。母体抗体输到胎儿的途径取决于胎盘的结构,反刍动物的胎盘为结缔组织绒毛膜性,即绒毛上皮直接与子宫接触,免疫球蛋白分子完全不能通过,新生幼畜必须从母乳中获得抗体。初乳中含有高浓度的免疫球蛋白,所以在幼畜初生的最初几小时内喂以初乳是极为重要的。

要成功地将免疫球蛋白从母体运送到幼畜体必须满足两个条件:第一,在母畜的初乳里必须保持免疫球蛋白的有效分泌和浓度。第二,必须有足够的免疫球蛋白从幼畜的肠道送到体内。

本文主要介绍初乳中免疫球蛋白(Ig)的作用方式以及影响被动免疫效果的因素,并对免疫初牛乳进行简单介绍。

1初乳中免疫球蛋白的作用方式
初乳产生免疫力的成分是复杂的,包括IgG、IgA、IgM和IgE、T和B淋巴细胞、巨噬细胞、乳酸等有免疫作用的物质,但可以简单的认为是免疫球蛋白。乳汁中的免疫物质对幼畜具有两种完全不同的保护作用。一种是初乳吸收进入幼畜循环系统后,提供被动的可以预防微生物侵入的循环抗体。第二种是不被吸收的乳汁,在消化道内提供一种被动的能保护肠管疾病的局部免疫力,其中IgG、IgA和IgM都有保护哺乳动物小肠的作用。

免疫球蛋白M(IgM)的应答反应期是短暂的,仅有24~48h,是对感染最初的应答反应所产生的抗体。免疫球蛋白G(IgG)是对感染因子第二步的应答反应产生的,产生的IgG可以维持一个较长的时期,防止畜体进一步受到感染。IgG在防止菌血症和败血症方面具有特别的功能。一般IgG约占血清中所有免疫球蛋白的80%左右。免疫球蛋白A(IgA)在肠道、呼吸系统和乳腺产生局部的免疫力,IgA由局部分泌,它趋向于保存在产生部位,在血清中发现IgA的浓度很低。产生特异性的免疫力可防止幼畜患肠炎或其它肠道疾病。IgA常常对防止病毒感染非常有效。

2影响被动免疫作用的因素

2.1母体的作用
牛乳IgG是系统免疫的产物,主要由脾脏和淋巴结中的B细胞转化发展成浆细胞而产生,进入血液,然后通过乳腺组织的主动转移机制分泌到牛乳中。牛乳中相对较少的IgA和IgM则直接由乳腺细胞合成,进入乳汁。新生犊牛通常在生命的最初2~3d内通过吸吮或其他方式接受母牛的新鲜初乳。此间,大多数健康乳牛产生的初乳量均超出了犊牛的需求。一般地,头产母牛产生的初乳较之经产母牛要少些,据报道其平均初乳产量分别为32.7kg和41.7kg,但依据乳牛品种的不同存在差异。犊牛出生后1周内,乳汁中的IgG可以直接通过牛犊肠道而被吸收,进入血液循环,故血液Ig浓度反映出犊牛是否成功获得被动免疫。一般地,血清Ig浓度低于5.0mg/mL存在高死亡率危险。

母体必须能够产生足够的高质量的初乳,方可使幼畜对暴露的外界环境的感染有一定抵抗力。从母牛分娩到产后48h内初乳中免疫球蛋白含量变化的实验表明,几乎所有的初乳都是在分娩时形成,而且随着每次吃奶或泌乳,免疫球蛋白的数量逐渐减少,泌乳功能很快接近正常泌乳的水准。如果母畜漏乳(常见于母牛)或者初产母畜第一次泌乳,将对幼畜的被动免疫产生较大的影响。 2.2幼畜吸收初乳的量

幼畜能否成功获得被动免疫主要取决于三个连续的过程:母畜高浓度免疫球蛋白初乳的形成、幼畜摄入足够量的初乳、初乳免疫球蛋白在幼畜体内的有效吸收。通常幼畜通过吸吮来摄入初乳,虽然自然吸吮摄取初乳可以提高被动免疫传递效果,但摄取的初乳量往往不足,从而影响被动免疫传递效果。

1991年,Thomas E.Besser等人对三种不同喂养犊牛方式进行了比较,三种喂养方式分别为自然吸吮、奶瓶喂养以及管道喂养。以出生后48h的血清IgG1浓度为指标,低于此值则表明未达到被动免疫效果。结果表明,犊牛经自然吸吮、奶瓶和管道摄取初乳后,血清IgG1浓度<10mg/mL的犊牛比例分别为61.4%、19.3%和10.8%。三种方式存在区别的原因是自然吸吮状态下犊牛摄取的初乳较人工喂养条件下要少,后两种方法如给以等量的初乳则没有明显的区别。也就是说,如采用人工喂养方法,则造成被动免疫失败最重要的因素是犊牛摄入的初乳所含的免疫球蛋白浓度不足,但可以通过人工喂养大量的初乳来实现被动免疫。

2.3巴氏杀菌对犊牛初乳IgG吸收的影响
犊牛摄取初乳获得被动免疫从而预防疾病,但有一些疾病是通过初乳进行传播的,如牛白血病。1995年,Streeter等人发现22%受感染的母牛的初乳中含有副结核分枝杆菌。消除这些疾病的最好方法是以健康母牛的初乳喂养犊牛,但存在一定的困难。目前人们正在探索通过巴氏杀菌来杀灭副结核分枝杆菌,虽然其对巴氏杀菌有一定的抗性,但杀菌仍对它有一定的作用。

1993年,Chiodini.RJ等人报道巴氏杀菌后副结核分枝杆菌的存活率是9%。1996年,Meylan等人研究了巴氏杀菌对副结核分枝杆菌和初乳免疫球蛋白的影响。结果表明,巴氏杀菌后仅菌数为104CFU/mL的样品有副结核分枝杆菌存活,说明可以采用巴氏杀菌的方法控制副结核分枝杆菌,但由于母牛个体差异,实际应用的结果可能与实验结果有所不同。对初乳进行热处理有一个缺点是初乳中的免疫球蛋白会发生变性,2000年,Jeffw.Tyler等人对76℃和63℃处理初乳后犊牛IgG的吸收效果进行了比较。结果表明,63℃杀菌并未引起犊牛血清IgG浓度的显著下降,但这一温度不足以杀灭一些初乳传播性病原菌。相比较,76℃杀菌效果好于63℃,但会引起被动免疫失败,故不能用于防止初乳传播性疾病,关于这方面仍需进一步的研究。

3免疫牛初乳
根据免疫学观点,哺乳动物乳汁是机体免疫作用的产物。经自然接触或通过接种,人和动物机体受到各种抗原(例如各种细菌、病毒、毒素等)刺激会产生相应的抗体,它们与抗原结构上具有互补性,两者结合后抗原丧失活力。所谓免疫乳是通过有意识地给牛、山羊等哺乳动物接种一些能够引起人或动物疾病的细菌、病毒、毒素等抗原,刺激动物机体发生免疫应答,向乳汁分泌特异性抗体(Ig)而制得的含特异性抗体的乳汁。对于动物而言,这种多次注射加强剂量的抗原使之产生较高自动获得性免疫的过程,称之为“超免疫作用”。

对于普通免疫乳,通过超免疫过程,乳牛机体的免疫系统不断被刺激 发生免疫应答,持续不断地向乳汁中分泌高浓度抗体,这就是免疫乳生产的基本原理 。生产免疫牛初乳,唯一不同之处在于超免疫对象为妊娠期乳牛。

免疫接种能够大幅度增加牛初乳中相应抗体的免疫原性或效价,用失活菌体免疫,牛初乳内各种抗体(IgG、IgA和IgM)对免疫菌体抗原的中和滴度均得到显著提高,一般在50~100倍。选择适当抗原和免疫方法,还可以大幅度提高免疫乳中一些其他非特异性免疫因子的水平。必须指出,对乳牛进行免疫接种并非一定能够保证获得高水平特异性抗体的免疫乳,与免疫抗原、接种方法和乳牛的免疫耐受性等因素均有关。另外,一些非抗体功能因子在乳牛免疫过程中的产生机制尚有待进一步研究。 4结语

初乳是反刍动物幼畜自身免疫系统对环境中病原微生物具有反应之前获得被动免疫的唯一途径。幼畜是否能够获得被动免疫的关键是其摄入免疫物质主要是免疫球蛋白的数量。初乳的产量是有限的,它的营养价值和保健功能都倍受人们关注,初乳功能性食品和药物的开发将是未来的一大趋势,在此同时人们已找出一些其他物质来代替初乳喂养犊牛,以便于利用初乳开发出更多、用途更广泛的功能性食品与药物。今后,初乳开发的前景无限广阔。

参考文献

1Besser T E,Gay C C.Colostnal transfer of immunoglobuliins to the calf. Vet Microbiol & Pathol,1993,33:53~61

2Chiodini RJ.Hermon-Taylor J.Thethermal resistance of Mycobacterium paratuberculosis in raw milk under conditions simulating pasteurization. J Vet Diagn Invest ,1993:5:313~319

3Jeffw.Tyler etal.Effect of pasteurization at 76 and 63℃ on the absorption of colostral IgG in calves. J Dairy Res ,2000,67:619~623

4Mireille.Meylan etal.Survival of Mycobacterium paratuberculosis and preservation of immunoglobulin G in bovine colostrum under experimental conditions simulating pasteurization. Am J Vet Res,1996,57(11):1580~1585

5Robison,J.D.,Stott,G.H.& Denise,S.K.Effects of passive immunity on growth and survival in the dairy heifer.J Dairy Sci,1988,71:1283~1287

6Streeter.R.N.Hoffsis,G.F.Bech-neilsen.S.,Shulaw,W.P & ,M.Isolation of Mycobacterium paraatuberculosis from colostrum and milk of subclinically infected cows . Am J Vet Res,1995,56:1323~1324

7Thomas E.Besser etal.Comparison of three methods of feeding colostrum to dairy calves.J Am Vet Med Assoc,1991,198(3):419~422

8曹劲松.初乳功能性食品.中国轻工业出版社.1999

9李勤凡摘译.初乳中免疫球蛋白的免疫作用.国外兽医学——畜禽疾病,1996,17(4):41~42

10李蜀眉,侯先志,关红.初乳的免疫作用.内蒙古畜牧科学,1999,(4)24~25,38