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水产养殖动物营养与免疫研究进展

袁春营 崔青曼 （河北农业大学水产学院）

水产动物营养与免疫之间存在着复杂的相互作用，这种相互作用主要体现在两个方面：一是营养影响动物的免疫力，营养素缺乏可直接引起机体内免疫器官、免疫细胞等组织的损伤、改变或分化，导致免疫缺陷，此外还可通过影响其它组织的营养、生长和代谢，间接引起免疫功能的下降；二是由各种疾病引起的免疫反应可影响动物的生长、繁殖、代谢和营养需要量。可见营养状况是决定水产动物疾病抵抗力的重要因素，日粮中营养不足或不平衡都可能对免疫功能产生不利影响，因此可通过日粮来调控水产动物机体免疫系统，提高抗病力，确保水产养殖健康稳步地向前发展。

1 蛋白质营养与免疫
蛋白质是动物进行生命活动的物质基础，具有广泛的生理效应。在机体物质代谢过程中起着催化作用的酶、起协调作用的激素、具有免疫和防御机能的细胞因子和抗体等大多是以蛋白质为主而构成的，组织器官的新陈代谢需要蛋白质不断更新与修补损伤组织，所以蛋白质与动物免疫关系十分密切。Kirom 等(1995b)研究发现当虹鳟缺乏蛋白质时，溶菌酶的活性和C反应蛋白价值的活性降低。蔡春芳等(2001)用蛋白质水平和必需氨基酸指数不同的饲料喂养异育银鲫，结果表明6周后相对生长率随蛋白质含量增加而升高，14周后以蛋白质40%组相对生长率最高，30%组蛋白质效率最高，20%组免疫力最高，相对生长率和蛋白质效率随必需氨基酸指数下降而下降。
氨基酸对动物免疫起着重要的作用。资料报道，精氨酸作为必需氨基酸在维持机体防御功能中的作用比维持生长更重要。Buentello 等(2001)将不同水平(0.5%、1%、2%、4%)晶体L-精氨酸加入到斑点叉尾鮰饲料中，投喂2周，将鱼浸泡到含有爱德华氏菌毒株的菌液中，记录21d内发病率、死亡率，浸泡感染后，投喂含2%精氨酸饲料的鱼成活率最高，认为投喂富含精氨酸的饲料能提高斑点叉尾鮰抗爱德华氏菌的能力。

2 脂类营养与免疫
脂类是水产动物体细胞膜的主要组成成分，为机体提供生长所需的必需脂肪酸、胆固醇及磷脂等营养物质，机体中的多不饱和脂肪酸(PUFA)对维持细胞结构和功能的完整性非常重要。二十碳PUFA是类二十烷酸前列腺素和白三烯的前体物，白三烯具有多种生理功能，包括免疫反应和炎症反应，前列腺素还原酶和白三烯组成细胞外介质分子，这些分子是器官防御系统的一部分，类二十烷参与免疫系统的调节主要表现在两个方面:一是通过细胞如巨噬细胞和淋巴细胞的直接影响，二是通过细胞因子的间接影响。Lingeenfelser 等(1985)研究发现低温时饲喂富含n-3脂肪酸日粮的河道鲶鱼，其免疫反应得以加强，高温时饲喂富含n-6脂肪酸日粮的鱼类，其抗病能力得以提高。当虹鳟缺乏必需脂肪酸时巨噬细胞杀灭细菌能力降低，抗体数量减少(Kiron等，1995a)。 Montero 等(1998)指出日粮中含有足够的n-3 PUFA对于维持金头鲷等海洋鱼类的补体能力十分重要。饲喂n-3/n-6脂肪酸比例高的日粮可以防止心厥病的发生，降低大西洋鲑对应激的敏感性(Bell et al，1991b)。Kanazawa(1983)对香鱼投喂补充有神经磷脂和卵磷脂的饲料或单独补充卵磷脂的饲料，发现可获得较高的成活率。磷脂的添加还有助于预防肝代谢病，并能使脂肪肝变性损害的鱼快速恢复(Lucas Meyer Co，1989)。任维美(1998)报道磷脂肌醇对预防鲤幼鱼畸形有效，且可提高鱼苗成活率。饲料中添加鱼油可影响鲤鱼的特异性免疫反应，鱼油组平均PFC（溶血斑形成细胞）数目为56.6、血细胞凝集效价5.3、溶血素3.7，对照组分别为45.4 、4.4、 2.8 (Pilarczy, 1995)。

3 碳水化合物营养与免疫
由于水产养殖动物先天性的胰岛素分泌不足，糖酶活性较低，所以对碳水化合物的利用有限，有关碳水化合物营养与免疫的研究较少。Waagbo 等(1994)研究指出当碳水化合物为5%～30%时，大西洋鲑血清溶血活性与饵料中碳水化合物水平呈负相关关系，低温条件下不同水平碳水化合物对大西洋鲑免疫力和抵抗细菌感染的影响达到最小程度。

4 核苷酸营养与免疫
核苷酸在动物体内生理过程中有极其重要的作用，当日粮中补充核苷酸时，可降低核苷酸从头合成所需的能量，且肝脏合成和转化核苷酸的能力大大提高。研究表明外源核苷酸能提高动物对细菌、真菌感染的抵抗力，在增加抗体产生、增强细胞免疫能力、刺激淋巴细胞增生等方面都有重要作用。 Burrells 等(2001)向鲑鱼饲料中添加0.03%核苷酸，结果表明摄食该种饲料的鱼对细菌性、病毒性、立克次氏体病及外寄生虫病感染的抵抗力增强，鳗弧菌感染死亡率为31%，对照组死亡率49%，投喂含β-葡聚糖免疫增强剂组的鱼感染死亡率43%，且平均每尾附着的鱼虱减少37.8%。此外还发现核苷酸明显提高大西洋鲑鱼的抗体效价，试验组1/44，对照组1/100(Burrells C等，2001)。

5 维生素营养与免疫
维生素在水产动物体内主要调节物质和能量代谢，参与氧化还原反应，维生素缺乏可导致动物免疫功能下降和疾病恢复能力减慢，在生产和应激生理状况下维生素的需要量更高。
5.1 维生素C
VC通过促进胶原蛋白的形成而参与表皮、粘液、鳞片的形成，在抗病过程中发挥着第一道屏障的作用；VC也是一种重要的抗氧化剂，与体液中自由基结合，保护生物膜免遭脂质过氧化的破坏；VC还能保护膜中的巯基，使巯基酶的-SH维持还原状态；VC还能刺激干扰素的形成。有关VC在水产动物免疫上的作用有较多报道。 王伟庆等1996)，李爱杰等(1998)研究后指出VC能明显降低中国对虾受副溶血弧菌感染的死亡率、增强血清对副溶血弧菌和溶藻弧菌的杀菌活力，增强血细胞对金黄色葡萄球菌的吞噬作用，提高对虾的免疫抵抗力及耐缺氧能力。在冰冻小杂鱼饵料中添加不同剂量VC，投喂青石斑鱼20周，发现其血清经典补体溶解羊红细胞的能力随VC添加量增加而显著增强(秦启伟等，2000)。宋健兰等(2000)指出在高水温应激条件下VC明显提高鲤鱼的成活率、饲料系数和蛋白质消化率，并提高鲤鱼对低溶氧的耐力。高剂量VC能显著提高虹鳟溶菌酶活性及增强对病毒、细菌、寄生虫的抵抗力(Verlhac V等，1989；Wahli等，1998)。 Navawe 等(1989)发现添加最适量的5倍和10倍的VC，可促进虹鳟抗体的产生，且感染弧菌的虹鳟死亡率随VC含量增加而降低。金鲷饲料中添加VC，血清溶菌酶活力提高30.65%，吞噬活力、溶血补体活力明显增强(Montero D，1999；Ortuno等，1999)。用添加高剂量VC的饲料喂养大西洋鲑，发现血清补体活性随VC上升而提高；高剂量(3000×103)VC多聚磷酸酯的饵料喂养斑点叉尾鮰，14周后发现体血细胞总量和红细胞总量增加(Hardie 等，1993；Chhorn Lim 等，2000)。Verlhac 等(1999)研究表明高含量VC饲料增加了鲑鱼血细胞中VC含量、提高分裂素诱导的淋巴细胞的增殖及白细胞化学发光的稳定性。饲料中添加46mg/kg VC可防止非洲鲶鱼颅骨断裂病，促进脊椎胶原蛋白的有效合成。VC还可增强斑节对虾的免疫反应(Eya，1996，Lee Min-Hsien 等2002)。
5.2 维生素E
VE是生物膜最重要的自由基清除剂，VE靠结合于生物膜上抑制过氧化反应而保持膜的正常结构，当膜受到自由基攻击时，α-生育酚首先与自由基反应生成生育酚自由基，然后与另一自由基进一步反应生成非自由基产物生育醌，这样生物膜上的α-生育酚就起到了盾牌的作用，保护了生物膜。此外VE还可提高机体免疫力，早在19世纪人们就已经发现了VE与免疫之间存在某种联系，给动物补饲高水平VE后，体内抗体水平上升，吞噬细胞的吞噬作用增强。VE可通过降低化学因子如自由基单线态氧和光化学敏感物的反应活性来调节免疫功能(Burton，1989)。关于VE对水产动物免疫影响的研究有一些报道。VE可影响大西洋鲑鱼体的补体系统(Hrdie 等,1999)。Cuesta等(2001)采用流式细胞光技术，在体内和体外用VE处理后研究金鲷前肾白细胞对肿瘤细胞的天然细胞毒素活性，结果表明VE可显著增强天然细胞毒素活性。Wahli 等(1998)用化学荧光法证实，VC和VE含量高的饲料喂养的虹鳟具有最高的定向氧化能力，且抵抗病毒、鲁氏耶尔森氏菌和多子小瓜虫的能力大大增强。饲料中适量VE(1200mg/kg)可刺激金鲷的非特异免疫系统，较低或较高VE可能不是很有效，认为VE与其它抗氧化剂不平衡。且较低水平的VE可降低金鲷对应激的抵抗力(Ortuno J等，2000 ；Montero等，2001)。虹鳟饲料中缺乏VE，鱼免疫反应将受到损害，补充VE可增强鱼肠白细胞和前肾巨噬细胞的吞噬功能，且前者强于后者(Clerton P et al，2001)。印保林(1999)研究发现鳖缺VE时幼鳖易患毛霉病、肤霉病、细囊病。在饲料中添加VC和VE，假睛东方鲀的死亡率降低51%（孙中之等，1999）。
5.3 维生素A和维生素D
VA为正常视觉生长、上皮细胞分化及繁殖所必需，VA缺乏或过量都会导致免疫抑制，适当提高VA含量，能够促进抗体的合成和T淋巴细胞的增殖，提高细胞的吞噬能力及补体溶菌酶和天然杀伤细胞的活性。Abe等(1981)试验证明VD3能使前髓细胞以一种特殊的方式分化成单核细胞，随后又发现除前髓细胞外活化的淋巴细胞、胸腺T细胞上都存在VD受体，进一步研究指出，VD缺乏将干扰T细胞介导的免疫力。长谷川靖之等(1998)指出脂溶性VA和VD对防除牙鲆出现白化病是有效的。翟玉梅等(1998)指出添加微量元素(Zn、 Mn 、Cr)和多维(VA、 VB2 、VC、VD)，可使泰山赤鳞鱼存活率提高8.74%。
5.4 其它维生素
叶酸是脱氧核糖核酸和核糖核酸生物合成的辅助因子，实验发现叶酸是维持免疫系统正常功能所必需的物质，叶酸缺乏的动物，对细菌感染的敏感性提高，同时T细胞、B细胞功能及抗体合成受阻。核黄素缺乏时，谷胱甘肽还原酶活性降低，谷胱甘肽形成减少，细胞膜发生脂质过氧化，进而影响各种免疫细胞的功能。VB6对机体免疫力影响较大，可能机制是VB6以磷酸吡哆醛的形式参与蛋白质和核酸代谢，从而发挥免疫调节作用(Chandra，1985)。

6 微量元素营养与免疫
微量元素主要以细胞中酶系统催化剂的形式发挥作用，微量元素缺乏或不平衡将影响某些酶的活性并影响特定器官的功能，进而阻碍特定的代谢途径及整个机体的免疫功能。
6.1 锌
锌是保持免疫系统完整性的必需微量元素，缺锌可使胸腺和脾的T细胞依赖区域全面萎缩，辅助性T细胞的功能受到损害。研究表明动物体内200多种酶中含有锌，并有300多种酶的活性与锌有关，超氧化物歧化酶(SOD)是一种含锌酶，能保护细胞和组织免受自由基的攻击，RNA聚合酶、DNA聚合酶、逆转录酶都是含锌的金属酶，缺锌导致RNA、 DNA合成受阻而使细胞功能受损。Hu 等(2001)在点带石斑鱼饲料中添加锌，发现鱼体重明显增加，饲料系数明显降低，显著影响铜和锌金属酶的活力。Ogino 和 Yang(1979，1980)指出鲤鱼和虹鳟缺锌会导致生长不良，鳍糜烂，死亡率高，鲤鱼还易患白内障。罗氏沼虾饲料中含锌90mg/kg时鱼特定生长率、存活率和饲料转换率最高(Rath等,1994)。
6.2 硒
硒具有较强的抗氧化作用及维持动物生物膜结构和功能的完整性，此外还可提高机体免疫水平，缺硒使淋巴器官、胸腺、脾等结构变得疏松，吞噬细胞和淋巴细胞数目减少，网状细胞增生，白细胞谷胱甘肽过氧化酶活性降低，白细胞杀死微生物能力降低，从而降低抵抗疾病的能力。惠天朝等(2000)研究后指出硒对镉所导致的罗非鱼肝细胞损伤有明显的保护作用。栉孔扇贝注射硒多糖后血清及血细胞中SOD活力及CAT活力均有增强(孙虎山等，2000)。华雪铭等(2001)研究发现饲料中添加硒酵母可显著增强异育银鲫的抗感染能力。
6.3 铁
铁对动物机体免疫也有重要作用。缺铁时将导致淋巴细胞及DNA合成受阻，抗体产生被抑制，白细胞杀菌功能减弱，淋巴细胞对特殊抗原的反应效能降低，感染后红细胞破坏加速，死亡率升高。 Sealey 等(1997)研究后指出斑点叉尾鮰饲料中缺乏铁可抑制巨噬细胞趋化性游动，提高肠败血症引起的死亡率，添加60mg/kg硫酸铁或蛋氨酸铁后，能提供最高的趋化性指数。此外斑点叉尾鮰饲料中缺铁，鱼的生长率、饲料转化率、血细胞比容、总细胞数量、血清铁和转铁蛋白饱和程度均明显降低，鱼对爱德华氏菌体外抗原腹膜巨噬细胞的趋化反应受到抑制（Lim S等，1997）。Sakamoto (1978)报道鲤、真鲷、溪红点鲑缺铁时引起低血红素、小红细胞性贫血。
6.4 锰
锰是动物骨骼中含量较高的成分，对骨骼的形成有重要作用。Ogino 和Yang(1980)用含4mg/kg锰的饲料喂养虹鳟和鲤鱼，会影响鱼的生长，虹鳟尾鳍还出现畸形和短体症，当饵料中锰含量达12～13mg/kg时能改善生长，防止畸形。
6.5 铜
铜是一种非常重要的微量元素，它不仅在赖氨酸氧化酶、细胞色素氧化酶、超氧化物歧化酶等生物酶中起着重要作用，还是虾类血液中血蓝蛋白的重要组成成分，虾体内40%的Cu存在于血蓝蛋白中。Davis(1993)在南美白对虾的研究中发现当饵料中Cu含量低于32mg/kg时出现缺铜症，表现生长缓慢，心脏增大。
6.6 氟和碘
碘是甲状腺激素的主要组成成分，与动物的基础代谢有密切关系。Lovell等(1982)认为日粮中添加4.5mg/kg的碘和氟，可明显降低鱼体棒状杆菌性肾病的发生率(由24%～65%降至4%)。有研究表明碘缺乏可引起湖狗鱼、怀卵的雌溪红点鲑及鲑鱼的甲状腺增生。
6.7 铬
铬能影响碳水化合物脂类和蛋白质的吸收和代谢，从而对免疫产生一些影响。Gatta等(2001)给虹鳟幼鱼投喂3种含不同水平铬(1540、2340、4110μg/kg)的半精制饲料6周，结果表明虹鳟前肾巨噬细胞吞噬酵母能力增强，呼吸释放能力增强，说明铬能调节虹鳟的免疫反应。邓国彬(1999)在鲤鱼饲料中加入酵母铬，提高鱼类抗应激能力。
6.8 锂
医学研究表明锂可刺激造血细胞的增殖，改善淋巴细胞的功能，增强机体免疫力。丁燏等(2002)用氯化锂 安全浓度水平饲养罗非鱼，结果表明无机锂可提高罗非鱼血中溶菌和抗菌活力，增加免疫细胞的核质比，使鱼成活率提高30%。

7 类胡萝卜素营养与免疫
研究表明类胡萝卜素具有提高水产动物对高氨和低氧的耐受性，还可有效地捕杀动物体内过量的活性氧和自由基，保护白细胞免受损伤，从而提高动物的非特异免疫机能，特别是虾青素能促进抗体的产生，增强宿主的免疫功能，抗氧化能力强于β-胡萝卜素，是水产动物的强抗氧化剂和脂质过氧化抑制剂。Bendich (1989)认为虾青素及其它类胡萝卜素可提高鲑鳟鱼类的成活率。类胡萝卜素还可提高鲑鳟鱼类的抗微生物免疫功能(Mathensots，1991)。Chen(1992)发现虾青素对日本沼虾的成活率有一定影响。饲料中添加β-胡萝卜素对虹鳟稚鱼血清补体活性及免疫球蛋白量有明显提高作用(Amar 等，2000)。饲料中分别添加60mg/kg 加利虾红素和虾青素养殖罗氏沼虾，存活率比对照组分别提高10%和21.61%（金征宇等，1999）。 朱秉仁等(1998)在网箱养殖虹鳟饲料中添加0.1%虾红素，结果增重倍数可达1.21～1.33倍。加拿大水产科技人员研究后指出鱼类抗应激的营养物质主要是类胡萝卜素、VC和VE。