兽医战略
鸡生物素缺乏症研究进展
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摘 要：生物素缺乏导致体内三大物质代谢紊乱，从而影响鸡的生长和生产性能。生物素缺乏症的病鸡免疫机能下降，影响肝脏中的丙酮酸羧化酶活性以及血清碱性磷酸酶活性，影响葡萄糖和血清总磷水平，造成神经内分泌功能紊乱等。分析鸡对生物素吸收利用的因素，总结生物素缺乏症的诊断指标和临床症状，以及在饲料中适宜添加量，可为进一步研究该病提供理论依据。 关键词：生物素；免疫功能；生产性能；鸡 生物素(biotin)是动物生长所必需的一种水溶性含硫维生素，1901年科学家从酵母培养基中分离出生物素，并证明它能促进微生物生长。过去人们普遍认为生物素在饲料中广泛存在，而且可由动物肠道内的细菌合成，因此其量足以满足动物生长需要，不必在日粮中添加。但在生产实践中，经常出现生物素缺乏症，尤其是在集约化养殖条件下更容易发生。畜禽缺乏生物素会导致生长缓慢、摄食减少、母畜繁殖性能降低、肉质及胴体品质下降、皮炎，严重时甚至导致死亡，补充生物素可以使以上症状消失[1]。在20世纪60年代和70年代中期，随着遗传育种工作的进一步开展，发现家禽和猪出现生物素缺乏症以后，营养学家开始重视对生物素的研究。 1 生物素的生物学功能 Kogl和Du Vigneaud在20世纪40年代早期分别阐明了生物素的结构[2]。生物素参与代谢的化学结构包括结构环上(与硫胺素相似)的 S原子及其环内的横向结合，其分子式为 C11H18O3N2S，由咪唑酮环和一个带戊酸的四氢噻吩环结合而成，为含硫的单羧酸。生物素具有相当独特的结构，含有3个不对称碳原子，所以可能有 8种不同的异构体，在 8种异构体中只有 D-生物素能在自然界找到，且具有维生素活性[3]。 生物素是中间代谢过程中催化羧化作用的多种酶的辅酶，与多种有机物质的代谢有关。生物素在4种羧化酶中起着羧基载体的作用，4种羧化酶分别是丙酮酸羧化酶、乙酰辅酶A羧化酶、丙酰辅酶A羧化酶和3-甲基丁烯酰辅酶A羧化酶，其中丙酮酸羧化酶主要参与糖异生途径，乙酰辅酶A参与脂肪酸合成；3-甲基丁烯酰辅酶A羧化酶参与支链氨基酸亮氨酸的分解代谢；丙酰辅酶A羧化酶参与丙酸代谢[4]。通过这4种羧化酶参与机体三大营养物质的代谢，与酶蛋白活性部位的某个赖氨酸残基的ε-氨基以酰胺键结合生成ε-N-生物素酰L-赖氨酸，亦称生物胞素，是动物机体不可缺少的重要营养物质。它是生物体许多酶的辅助因子，在改善物质代谢，提高动物生产性能，防治动物疾病等方面有着重要作用。 2 生物素缺乏对机体的影响 2.1 生物素缺乏对免疫机能的影响 人类和动物试验均表明，生物素缺乏将影响免疫机能。 2.1.1 对免疫器官的影响 生物素缺乏将影响试验动物体内免疫器官的 DNA含量和 DNA周转代谢速度和其基因表达，降低了免疫器官的重量，导致免疫器官的免疫功能受到一定的影响。Petrelli等以小鼠为实验动物，发现添加生物素能提高胸腺、肠道淋巴结和脾的重量，增加胸腺和脾的 DNA含量和 DNA周转代谢速度。生物素通过促进脾脏细胞PCNA基因的 mRNA表达，进而促进脾脏细胞的增殖。生物素添加可使法氏囊重量指数、脾脏重量指数、胸腺重量指数、血清新城疫抗体滴度和血液 T细胞百分数均有所提高，但添加生物素各处理组之间无显著差别(P>0.05)[4]。添加生物素可促进免疫器官的发育，提高其质量指数[6]。生物素缺乏时将影响免疫器官的发育，降低免疫器官质量指数；当正常添加生物素时(0.3 mg/kg和0.9 mg/kg组)，能促进免疫器官的发育，提高免疫器官质量指数；当超量添加生物素(2.7 mg/kg)时，能进一步改善免疫器官的发育，促进免疫器官的机能发挥，提高机体的免疫能力。生物素对免疫器官的影响主要发生在7 d～35 d，在7 d之前，外源添加生物素对免疫器官的发育影响很小，其原因是由于来源于母体卵黄囊的生物素可供给雏鸡生长发育。在35 d之后，外源添加生物素对免疫器官的发育影响也较小，其原因是随着肉仔鸡日龄的增大，肉仔鸡对饲料原料中的生物素消化利用率提高，为肉仔鸡提供了更多的可利用生物素，从而影响了外源生物素的添加效应[7]。32P结合进入RNA和DNA被抑制，Boeckx等和 Petrelli等发现，生物素缺乏时造成肝脏细胞分裂能力和每克器官的 DNA含量下降。 2.1.2 对淋巴细胞和抗体的影响 有研究表明，生物素除了能够维持免疫细胞的正常功能和正常反应外，还能显著提高机体 B淋巴细胞和 T淋巴细胞的转化率，加快其分化，提高体内淋巴细胞的数量，同时，生物素还能增加 CD4＋和 CD8＋T细胞含量。大量研究表明，添加生物素显著提高了血液中 B淋巴细胞的转化效率(P<0.05)和脾脏中T淋巴细胞(P<0.05)和B淋巴细胞的转化效率(P<0.05)，脾脏中表达CD3＋的细胞含量极显著下降(P<0.01)[6]。Baez-Saldana A等[8]发现，生物素缺乏时，脾脏细胞的绝对数量以及脾脏细胞中携带不同表型标记的细胞亚群的比例发生显著变化。在第16周后，表达表面免疫球蛋白(SIg)的细胞比例从 47%(对照添加组)下降到27%(生物素缺乏组)，表达 CD3＋的细胞含量从 42%(对照添加组)增加到 54%(生物素缺乏组)，其中表达 CD4＋和 CD8＋的细胞含量都增加，主要为表达 CD4＋的细胞；有丝分裂原 ConA诱导的脾脏细胞的增殖速度下降，说明生物素可促进淋巴细胞成熟，增强免疫系统对抗原刺激的反应。多种免疫细胞的正常功能都需要生物素，这些功能包括抗体的产生、免疫学反应性、预防脓毒血症、巨噬细胞功能、T细胞和 B细胞分化、输入的免疫应答和 T细胞的细胞毒反应。生物素缺乏导致B淋巴细胞和 T淋巴细胞的数量下降，而循环血液中的中性粒细胞数量增加[6]。 生物素缺乏所引起的免疫功能的临床表现与多种羧化酶的缺乏密切相关。包括皮肤黏膜的念珠菌病、高丙种球蛋白血症(IgA缺乏)、过度感染、对念珠球菌和肺炎双球菌等抗原反应产生的抗体下降，当通过口服补充生物素后，由于多种羧化酶缺乏所造成的一些临床症状消失。Cowan等证实，生物素酶缺乏病人的 T淋巴细胞和 B淋巴细胞的免疫反应有缺陷。添加生物素，血清丙氨酸氨基转移酶和天门冬氨酸氨基转移酶含量下降，血清总蛋白和白蛋白含量上升[4]，在血清中，球蛋白主要为免疫球蛋白，这说明生物素能促进抗体的产生，提高机体的免疫功能。 添加生物素可促进抗体的产生，提高机体的免疫功能，且具有超量添加效应。添加生物素提高了血清新城疫抗体滴度和 IgG水平，超量添加生物素(2.7 mg/kg)对体液免疫反应具有促进作用。超量添加生物素(2.7 mg/kg)可促进 T淋巴细胞和 B淋巴细胞转化为致敏 T细胞和浆细胞，从而增强细胞免疫反应能力[3]。生物素缺乏时，将抑制血清抗体的产生，添加正常水平的生物素可促进抗体的产生，在正常生物素水平上进一步提高添加水平，能进一步提高血清抗体水平，由此可见，超量添加生物素对体液免疫反应具有促进作用[9]。 |
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