周丽媛 姚帮海

（1.湖南农业大学动物科技学院，长沙；2.四川檀蓉动物营养食品有限公司）

抗生素可提高动物饲料转化率从而促进生长发育， 但长期大量使用抗生素类添加剂可导致细菌产生严重的耐药性和抗药性， 其产品中的药物残留问题也引起了消费者的广泛关注。 欧盟于2006 年提出对抗生素生长促进剂 （antibiotic growth promoters， AGP） 使用的禁令， 现国内外各项限制甚至禁止抗生素使用的法律法规已陆续开始实施， 新型安全、 无毒、 无副作用的抗生素替代品成为研究热点。

通过对潜在的诸多可替代AGP 的物质的研究发现， 寡糖广泛存在于生命体内， 具有重要的理化和生化特性——减少肠道病原体的附着、 增加肠道有益菌增殖和黏膜绒毛高度与隐窝深度比继而促进对营养物质的消化吸收等， 除此之外，寡糖还能刺激全身和局部（肠道） 免疫， 其中包括动物机体的非特异性免疫。

1 寡糖

寡糖， 又称低聚糖或寡聚糖， 是由2～10 个单糖单位通过糖苷键连接而成的具有直链或支链的低度聚合糖类的合称。 根据寡糖的生物学功能可将其分为功能性寡糖和普通寡糖两大类， 其中， 普通寡糖的糖苷键主要为α-1，4 糖苷键， 能被机体直接消化吸收用于供能， 如蔗糖、 乳糖等； 功能性寡糖又被称为非消化性寡糖（non-digestible oligosaccharide， NDO）， 其结构中由于含有α-1，6、 β-1，2 等糖苷键， 所以在很大程度上不能直接被利用而是进入消化道后部被微生物（主要为双歧杆菌和乳酸菌） 发酵。 正是由于其特殊的非消化性， 功能性寡糖可以调节动物机体内的菌群平衡， 是肠道内益生菌的增殖因子， 在饲料工业上还被称为化学益生素（即益生元） 和微生态促进剂。

目前用作饲料添加剂的寡糖主要有： 甘露寡糖 （mannan-oligosaccharides， MOS）、 壳 寡 糖（chitosan-oligosaccharides， COS）、 果寡糖（fructooligosaccharides， FOS） 、 寡 乳 糖 （ galacto -oligosaccharides， GAS）、 大 豆 寡 糖 （soybeen oligosaccharides， SBOS） 等， 它们结构稳定， 储藏加工中不易失活， 无毒、 无害、 无残留， 被广泛应用于疾病诊断与防治、 营养与保健及畜牧养殖等方面。 它们主要来源于真菌细胞壁（酵母菌等）、 植物（小麦、 燕麦、 大豆等）、 水果、 蔬菜、 中草药、 藻类等。

2 非特异性免疫

在目前的畜牧业生产中， 提高畜禽机体的免疫功能、 降低畜禽的发病率以及减少用药的成本， 是生产效率和经济效益提高的重要前提。 其中， 动物机体免疫包括非特异性免疫和特异性免疫。 非特异性免疫也称天然性免疫， 当机体受到病原体入侵时， 非特异性免疫系统首先发挥功能。 它功能主要由巨噬细胞（Mφ）、 单核巨噬细胞、 NK 细胞、 嗜中性粒细胞和嗜酸性、 嗜碱性粒细胞以及一些天然免疫分子——补体C、 干扰素（interferon， IFN）、 天然抗体、 凝集素、 粘液素、 防御素、 溶菌酶等承担， 构成了机体的第一道防御屏障。

血清中超氧化物歧化酶（SOD）、 过氧化氢酶（CAT）、 溶菌酶（LZM） 的活性以及丙二醛（MDA） 的含量是衡量动物（尤其是鱼类） 非特异性免疫的重要指标。 SOD 是生物体内重要的抗氧化酶， 可清除体内过高浓度的氧自由基； CAT是机体生物防御体系的关键酶之一， 其主要功能是清除体内的过氧化氢， 防止机体受损伤； LZM具有抗病毒、 改善和增强巨噬细胞、 白细胞的吞噬消化功能， 可以溶解革兰氏阳性菌细胞壁的黏多糖， 当LZM 的含量增多时， 说明吞噬细胞正处于较高的活化状态， 抗原的递呈作用有所增强， 进而机体的非特异性免疫功能增强； MDA是生物体内脂质过氧化反应的氧化终产物， 脂质过氧化会引起细胞损伤， 因此血液中MDA 的含量可以间接地反映机体内细胞的损伤程度。

Toll 样受体（Toll-like receptors， TLRs） 表达于动物免疫细胞和上皮细胞， 是机体最初感知微生物存在的非特异性免疫识别的受体（细胞跨膜糖蛋白）， 是启动哺乳动物和家禽肠道非特异性免疫应答的关键重要模式识别受体 （pattern recognition receptor， PRR）。 TLRs 通过识别微生物相关分子模式 （microbe-associated molecular patterns， MAMPs） 即辨别G+和G-细菌， 触发信号转导通路从而激活免疫系统， 释放出一系列免疫效应分子， 主要包括抗菌肽 （β-防御素和cathelicidins）、 细胞因子和趋化因子等； 同时，它也是连接非特异性免疫和特异性免疫的桥梁。其中， TLR2、 4 主要在吞噬细胞（巨噬细胞、 树突状细胞和中性粒细胞） 中表达。

3 寡糖调控非特异性免疫

动物免疫力的强弱在某种程度上指的就是疾病抵抗力的强弱， 它可以作为衡量某种营养物质对动物体免疫作用效果的综合指标。 膳食的变化很可能会导致机体肠道免疫功能的失衡， 但一些具有特殊生理功能的物质通过在饲料中的合理应用， 例如寡糖， 就会发挥显著的有益作用。 由于功能性寡糖主要在消化道后段被微生物发酵利用， 推动有益菌的生长， 继而通过有益菌附殖肠黏膜形成了一道免疫屏障， 因此寡糖的非特异性免疫功能主要就是对肠道黏膜免疫功能的调节。黏膜免疫和适当的有益菌定植是维持肠道内平衡的关键， 是对营养物质的消化吸收代谢正常进行的重要保障。 动物非特异性免疫功能的提高主要体现在吞噬细胞吞噬杀菌能力的增强、 抑菌类物质的产生以及杀菌相关酶类活性的提高等方面。

MOS 广泛存在于魔芋、 豆胶和多种微生物细胞壁内， 目前饲料所用的MOS 主要是从酵母细胞壁中通过酶解法提取出来的磷酸化的葡甘露寡聚糖蛋白复合体， 其成分主要为二糖、 三糖和四糖等结构的混合物， 被广泛应用到饲料行业， 可以在一定程度上替代抗生素。

MOS 是目前猪营养饲料添加剂的主要来源。MOS 通过促进对细菌抗原的呈递， 从而对猪的免疫反应起着间接或直接调节作用， 这可能与位于肠上皮细胞顶端的甘露糖受体激活了局部的免疫防御机制有关。 Che 等试验结果表明， 通过在仔猪日粮中添加MOS， 大大提高感染了猪繁殖和呼吸综合征 （porcine reproductive and respiratory syndrome， PRRS） 病毒7 天后仔猪的白细胞、 淋巴细胞和中性粒细胞数量及生长速度， 改善了机体非特异性免疫反应； 饲粮中添加2g/kg 的MOS可下调猪白细胞中免疫基因的表达， 对感染PRRS 后的过敏反应起到缓解作用。 因此， MOS不仅能增强猪对感染的抵抗力， 同时还可防止免疫系统的过度刺激， 从而使动物更加有效地利用营养进行生长， 更好地发挥生产潜力。

MOS 的非特异性免疫作用除了对猪健康生产意义重大， 在其他动物中均有广泛的应用。 在鸡方面， 诸多试验结果显示通过在肉鸡饲粮中添加MOS 可提高肉鸡肠道免疫和系统免疫功能， 阎桂玲等试验结果表明， 日粮添加1.0g/kg 的MOS 可显著提高AA 肉仔鸡公雏淋巴细胞对刀豆蛋白A（Concanavalin A， ConA） 的反应， 添加0.5g/kg和1.0g/kg 的MOS 可显著提高巨噬细胞的吞噬能力。 邵良平等研究报道， 在海兰褐壳蛋雏鸡的基础日粮中添加不同水平的MOS， 其中4.0g/kg 的MOS 能极显著提高其PHA 淋巴细胞转化率和白细胞吞噬率（P＜0.01）。 在反刍动物方面， 谢明欣等在蒙古绵羊日粮中添加MOS， 可以提高绵羊血清中脂多糖结合蛋白的浓度和超氧化物歧化酶活性， 改善绵羊的血清免疫功能和抗氧化能力。在水生动物方面， 由于鱼类属于低等脊椎动物，特异性免疫机制尚不完善， 再加上引起鱼病的因素多为条件性致病菌而非特异性致病菌， 因此，非特异性免疫对于水生动物来说至关重要； S.Torrecillas 等报道了在Dicentrarchus labrax 饲粮中添加0.4%的MOS， 白细胞吞噬率比对照组提高了5.6%； Andrews 等试验结果表明， 在Labeo rohita 幼鱼饲料中添加1%的MOS 后其血液红细胞数量比对照组提高了5.30%； 李云兰的研究结果显示， 随着MOS 添加量的增加幼建鲤血液红细胞数量和血清溶菌酶活力也呈递增趋势； Genc等和Piaget 等分别在Hybrid tilapia 基础日粮和Paralichthys adspersus 幼鱼养殖水体中添加3g/kg和5mg/L 的MOS， 均显著提高了鱼体血清溶菌酶活性。

动物非特异性免疫应答识别受体TLR2 可识别酵母细胞壁MOS， 介导宿主相关免疫效应分子的分泌和天然免疫应答的产生。 熊阿玲通过试验发现， MOS 能不同程度地上调肉鸡组织非特异性免疫相关基因AvBD9、 TLR2、 TLR4 和Cath-B1的表达， 所以MOS 的作用机制是通过提高肉鸡组织TLRs 表达并由TLRs 介导上调β-防御素和cathelicidins 等抗菌肽的表达， 从而提高肉鸡非特异性免疫防御功能； 最新研究表明， 饲粮添加0.3～0.9g/kg 的MOS 可不同程度地提高肉鸡回肠、盲肠、 肝脏和脾脏中TLR2 和TLR4 mRNA 的表达。 因此， MOS 除了能够直接在肠道发挥免疫调节作用外， 部分MOS 还可调节机体其他器官尤其是免疫器官细胞中的TLRs 表达， 并由此调节机体局部和系统免疫功能。

壳聚糖(chitosan， CTS) 是几丁质（即甲壳素） 在碱性条件或酶的作用下部分脱乙酰后的产物， COS 是CTS 经酸解法、 酶解法、 氧化法和物理法所得的低聚物， 其中酶解法具有条件温和、节能高效无污染、 降解过程容易控制等优点， 被广泛使用， 它聚合度为2～20， 是目前自然界唯一带正电荷的碱性氨基寡糖。 COS 无毒、 相对分子质量低、 水溶性较好、 生物活性高、 易被动物吸收利用， 具有调节免疫、 抗炎、 降血脂和抗肿瘤等多种生物活性。

壳寡糖不仅能够通过清除羟自由基(·OH)从而提升机体的抗氧化能力， 保护免疫器官、 增强免疫功能； 还可以促进有益菌如双歧杆菌等的大量增殖， 进而提高机体的抗体水平， 激活巨噬细胞的吞噬活性， 增强机体的非特异性免疫功能。 COS 在水产养殖方面应用广泛， 并取得了显著成果。 刘含亮等、 Lin 等对虹鳟和锦鲤的研究显示， 当在它们的饲料中分别添加0.2g/kg、 0.4g/kg 和2g/kg COS 时可显著或极显著提高血清中的总白细胞数量、 白细胞吞噬指数和LZM 活性，并且刘含亮等建议COS 添加量为0.2g/kg； Lin 等最新研究发现， 连续喂食8 周含0.2% COS 的混合饲料后， Micropterus salmoides 幼鱼体内LZM和SOD 活性增强， 白细胞总数和NO 含量也有所上升， 并且当用嗜水气单胞菌攻击Micropterus salmoides 时， COS 喂养组的死亡率显著低于对照组， 说明COS 增强了Micropterus salmoides 的非特异性免疫应答和抗病性。 在COS 可提高机体抗病力方面， 孙立威等也做了类似的研究， 他们通过添加不同浓度的COS 饲料饲喂吉富罗非鱼幼鱼10 周， 发现其中质量分数为0.30%～0.50%的COS 均能明显提高幼鱼血清中LZM 和SOD 活性以及抗嗜水气单胞菌感染的能力（P＜0.05）。孙飞等的试验结果表明， 在异育银鲫的常规饲料中添加0.02% COS 后， 血清SOD 活性相比于对照组上升了6.59%， MDA 含量下降了16.94%，大大提高了异育银鲫的非特异性免疫能力。

通过注射、 灌胃方式——不同于传统饲喂方式给动物补充COS， 同样可以显著提高机体非特异性免疫应答。 张南南等发现， 小鼠经0.8g/kg COS 灌胃6 周后， 其血清中过氧化物酶活性提高了45.08%； 官杰等对S180 荷瘤鼠腹腔注射10天0.3g/kg COS 后， 其肉瘤质量减少了42.03%，显著增强了NK 细胞活性， 由此可见， COS 具有调节血清免疫和抗病力的功能。 同样的， Qian 等[44] 通过试验发现， 沙眼衣原体感染生殖道的小鼠经连续皮下注射1 周0.3g/kg COS 后， 其血清白细胞介素水平有所升高， 提示COS 具有增强抗原呈递细胞（Antigen-presenting cells， APC）的抗原递呈能力、 NK 细胞活性和吸引中性粒细胞从而引起炎症介质释放等功能； 另外， 其脾脏免疫水平和胸腺指数也均有所提高， 说明COS对小鼠的特异性和非特异性免疫应答均起了积极作用。

果寡糖是一类由蔗糖分子通过β-1， 2 糖苷键结合多个D-果糖（n＜8） 而形成的小分子糖的总称， 其广泛存在于大麦、 大蒜、 洋葱、 黑麦等植物中， 尤其以菊芋块茎中含量最丰富。 研究表明， 果寡糖吸湿性低、 防霉性能好， 还能减少饲料发霉、 变质， 延长饲料贮存期； 果寡糖还具有改善肠道微生态环境、 降低血脂、 抗氧化以及增强动物免疫机能的作用， 其中， 在非特异性免疫功能上， 其能显著提高白细胞吞噬活性、 血清LZM 活力、 血清SOD 活力和补体含量。 果寡糖作为益生元类饲料添加剂， 被广泛应用于奶牛、羊、 猪、 鸡、 鹌鹑和兔等动物生产上。

球蛋白（GLB） 是机体内参与免疫反应的蛋白质， 反应机体免疫水平。 周建民等通过在产蛋后期蛋鸡饲粮中添加不同水平的FOS， 发现血清GLB 含量明显提高， 这可能是由于果寡糖具有一定的免疫原性， 能增加巨噬细胞活性， 增强机体非特异性免疫。 刘静波等给每头断奶仔猪每天饲喂两次0.6g 短链果寡糖（scFOS）， 试验结果显示， 对照组仔猪断奶2 周后空肠MDA 含量显著高于scFOS 组， 因此， scFOS 的摄入可提高仔猪在断奶后2 周的抗氧化能力和非特异性免疫应答， 缓解断奶仔猪的氧化应激。

研究发现， LSZ 和碱性磷酸酶（AKP） 的活性与动物机体的免疫机能密不可分， 其活性水平可作为免疫刺激剂影响机体非特异性免疫功能强弱的指标。 LSZ 存在于许多水生动物的体表黏液、 肠道黏液、 血清和巨噬细胞中， 是水生动物非特异性体液免疫因子的重要组成部分； AKP 是一种非特异性磷酸单酯酶， 可改变细菌的表面结构， 增强机体排除异己能力。 研究发现， 通过在山羊日粮中添加1% FOS 和固始鸡饲料中添加7mg/kg FOS 可分别显著提高动物血清AKP 和LSZ 活性； 宋宏立等试验结果显示， 当FOS 的添加量为1.2%时可显著提高山羊14d 及28d 血清中AKP 含量； AI 等在基础饲料中添加0.2%和0.4%果寡糖饲喂大黄鱼10 周， 试验组LSZ 活性均显著高于对照组且溶菌酶在试验组间均无显著差异， 这与胡凌豪等试验结果高度一致。 但是，Guerreiro 等和李富东等在低温条件下（15～20℃）对大菱鲆和褐牙鲆饲喂一定量的FOS， 试验组血清LSZ 活性与对照组相比差异均不显著。 果寡糖对机体非特异性免疫的增强作用可能主要通过促进肠道乳酸菌等有益菌的增殖来实现， 由于低温条件限制了有益菌的增殖， 从而使FOS 对机体非特异性免疫功能的促进作用不明显。

牛蒡低聚果糖 （burdock fructooligosaccharide， BFO） 与果寡糖和菊糖具有相似的结构，经体内试验（灌胃给药） 证明250～1000mg/kg/day 的BFO 可以显著提高小鼠巨噬细胞NO 的产生量及酸性磷酸酶活性， 其中， NO 是一种具有多种生理功能的信息分子及效应分子， 巨噬细胞经内毒素、 细胞因子或其底物L-精氨酸等激活后可产生大量NO； 而酸性磷酸酶是活化的巨噬细胞产生的一种溶酶体酶， 其活性的提高说明了巨噬细胞吞噬和清除异物颗粒能力的增强； 经体外试验证明100μg/ml 的BFO 能够极显著促进双歧杆菌的生长及小鼠脾细胞的增殖， 提示BFO具有益生素特征， 可作为免疫刺激剂。 BFO 通过增强巨噬细胞活性从而产生显著的非特异性免疫调节作用， 在提高机体抗病力和应对免疫缺陷性疾病方面意义重大。

4 小结

功能性寡糖的非消化性使其进入消化道后段被微生物发酵利用， 可促进益生菌的生长进而调节肠道菌群平衡， 除此之外， 还对动物机体的非特异性免疫应答起着重要积极作用， 在提高动物免疫力和抗病力方面意义重大。 近几年， 动物营养学家对寡糖研究逐步深入， 使其作为功能性添加剂和抗生素替代品在各种动物饲养方面作用效果显著、 应用广泛。 但是， 动物在不同生长阶段、 不同病理状况下对其的需要量和它的制作工艺、 添加方法等都需要进一步确定和探究。

参考文献（略）