日糧蛋白質對羊胃腸道線蟲感染影響及作用機制研究進展

郭勇慶，李品紅，鄧 銘，柳廣斌，劉德武*

(1華南農業大學 動物科學學院，廣東 廣州， 510642； 2廣東省畜牧技術推廣總站，廣東 廣州510500)

羊感染胃腸道線蟲(Gastrointestinal Nematode，GIN)時可引起消瘦、貧血和腹瀉等臨床癥狀，給養羊業造成了嚴重的經濟損失[1-2]，個別地區損失高達50%以上[3]。研究表明，胃腸道線蟲感染能夠損傷宿主的腸道結構和改變營養物質的代謝過程，其中對蛋白質代謝影響最大[4]；提高日糧的蛋白質水平，能夠改善宿主的免疫功能，提高對胃腸道線蟲感染的抵抗力和恢復力[5]。因此，充分認識日糧蛋白質與胃腸道線蟲的關系至關重要，尤其是近年來胃腸道線蟲對驅蟲藥抗藥性不斷增強[6]，迫切需要開發新的非藥物方法來控制羊的胃腸道線蟲感染。

1 羊胃腸道線蟲感染的臨床癥狀

寄生于羊胃腸道的線蟲種類多、分布廣，常見的有捻轉血矛線蟲(Haemonchuscontortus)、蛇形毛圓線蟲(Trichostrongyluscolubriformis)、哥倫比亞食道口線蟲(Oesophagostomumcolumbianum)等。王春仁等[7]調查發現，黑龍江省西部羊群中以上三種胃腸道線蟲的感染率高達37.1%、54.8%和50.8%；蘭州地區羊的捻轉血矛線蟲、食道口線蟲、細頸線蟲(Nematodirus)和毛圓線蟲(Trichostrongylus)的感染率分別為50%、78.1%、46.3%和46%[2]。溫暖潮濕的環境、宿主機體營養不良或抵抗力下降時胃腸道線蟲多發，多呈慢性發病和混合感染，臨床表現為采食量下降、漸行性消瘦、貧血、腹瀉、下頜水腫和被毛粗亂等[8]。胃腸道線蟲雌性成蟲繁殖能力很強，如捻轉血矛線蟲的日排卵量高達10 000個；發育過程可分為5個階段，其中第3期(L3)幼蟲通常由牧草攜帶被羊采食，到達宿主皺胃、小腸或大腸等體內特定寄生部位而發生感染[9]；再加上一些胃腸道線蟲(如毛圓科)為土源性感染，不需要中間宿主，更有利于其大量繁殖。

胃腸道線蟲感染強度主要受外界環境、線蟲種類和數量、L3期幼蟲感染程度及羊的品種、年齡和機體營養狀況等綜合影響，尤其是日糧蛋白質含量。生長期羔羊和圍產期母羊的發病率較高，主要是由于生長期羔羊的蛋白質需求量較高，且沒有獲得足夠的免疫力，臨床癥狀也較為明顯[10]；圍產期母羊由于供應胎兒的蛋白質需求增加，再加上季節變化和分娩應激等因素會產生短暫的產前免疫松懈現象(Periparturient relaxation of immunity, PPRI)，一般從產前2～3周開始，產后6～8周結束[11]。

2 胃腸道線蟲感染對羊機體蛋白質利用的影響

2.1 胃腸道線蟲感染對羊內源蛋白質損失的影響

羊發生胃腸道線蟲感染時，血漿蛋白的損失通常增加4～5倍，部分寄生蟲(如捻轉血矛線蟲)還以吸食血液為生，更加重了蛋白質的損失，從而使胃腸道內源蛋白質消耗增加，這些增加的蛋白質主要用于補充血漿蛋白、粘膜蛋白和脫落的上皮細胞等[12]。用放射性同位素標記法測定感染胃腸道線蟲時從羊胃腸道中損失的蛋白質的量很大，如感染蛇形毛圓線蟲時，損失量從20 g/d至125 g/d不等[13]；而感染捻轉血矛線蟲時，損失量則可占到每天循環血液體積總量的10%[14]。感染捻轉血矛線蟲時，部分內源損失蛋白在小腸內能被重吸收[15]，但未被重吸收的蛋白量也很高(4～5 g氮/d)[16]。胃腸道線蟲感染還能改變機體的氨基酸代謝，如綿羊感染蛇形毛圓線蟲時，胃腸道消耗的氨基酸增加了24%，其中亮氨酸消耗量增加了22%～41%[17]；而亮氨酸和蛋氨酸缺乏時能損傷宿主對胃腸道線蟲的免疫力[18]，進一步加重感染的發生。

2.2 胃腸道線蟲感染對羊蛋白質沉積的影響

胃腸道線蟲感染時，能引起宿主食欲不振和營養物質攝入量不足[19]。通常情況下，發生胃腸道線蟲感染的亞臨床狀態時，宿主的采食量可降低10%～30%；當宿主機體建立對胃腸道線蟲免疫力或體內線蟲減少時，則采食量可相應恢復[20]。Le Floch等[21]研究表明，發生感染時能夠改變蛋白質代謝，增加動物機體用于維持蛋白的需要量；羊感染胃腸道線蟲時，能造成胃腸道粘膜損傷和炎癥，吸收能力變差，從而增加了蛋白質需要量。免疫機能屬于“維持功能”范疇，當發生胃腸道線蟲引起胃腸道感染時，能使飼料蛋白質和機體組織蛋白被優先分配用于免疫球蛋白、淋巴細胞、肥大細胞和嗜酸性粒細胞等免疫相關細胞的合成，使得機體組織沉積的蛋白質減少，進一步降低了生長性能和繁殖性能[22]。

3 日糧蛋白質對羊胃腸道線蟲感染的影響

羊感染胃腸道線蟲時，可增加機體內源蛋白質損失和降低蛋白質沉積，從而引起蛋白質缺乏。因此，提高日糧的蛋白質含量或補充高蛋白飼料，能夠彌補蛋白質缺乏帶來的危害，增加宿主對胃腸道線蟲的抵抗力和恢復力，降低胃腸道線蟲在宿主胃腸道內的定植、繁殖和存活[23]。宿主的免疫狀態與日糧營養相關，尤其是蛋白質水平[22]。圍產期母羊和生長期羔羊對日糧蛋白質要求高，科研人員主要針對綿羊或山羊的這兩個階段開展了相應研究。此外，蛋白質的來源和品質不同也會影響其對羊胃腸道線蟲感染的作用。

3.1 日糧蛋白質對圍產期母羊胃腸道線蟲感染的影響

圍產期母羊胃腸道內的線蟲成蟲數和糞中蟲卵數通常較高[24]，胃腸道粘膜的炎性細胞也低于未感染線蟲的羊[25]，獲得性免疫功能易遭到胃腸道線蟲感染的損害，容易發生PPRI[11]。Beasley等[26]指出，母羊感染環紋背帶線蟲(Teladorsagia circumcincta)引起的PPRI現象是由該階段特殊的內分泌調節所引起，即瘦蛋白和皮質醇激素可以調節機體的蛋白和脂肪動員及Th1免疫反應。圍產期母羊的可代謝蛋白質(Metabolizable protein，MP)需求相對較高，加上產前和泌乳初期母羊的采食量較低，所以此階段易發生MP缺乏[27]。Sykes 和Kyriazakis[28]指出，感染胃腸道線蟲的圍產期母羊需要比未感染的母羊多提供理論MP需要量的20%～30%才能維持相應的免疫力。當飼草品質較差或采用限飼的管理措施時，能夠加重母羊的蛋白質缺乏。

由于環紋背帶線蟲和蛇形毛圓線蟲是引起母羊PPRI的主要線蟲，因此研究主要集中在這兩種線蟲上。Houdijk等[29]研究表明，提高產前和產后6周的日糧MP水平能夠降低圍產期母羊糞中的蟲卵數和血液中的胃蛋白酶濃度，提高血漿白蛋白和皺胃小球白細胞濃度，提高了對環紋背帶線蟲的抵抗力。Donaldson等[30]研究得出，在圍產期日糧中添加蛋白質，減少了糞中環紋背帶線蟲和蛇形毛圓線蟲蟲卵的排出，且單羔母羊的抗線蟲能力高于雙羔母羊。Kidane等[31]比較了高蛋白日糧(1.3倍)和低蛋白日糧(0.8倍)對圍產期母羊環紋背帶線蟲感染的影響，表明高蛋白日糧降低了糞中65%的蟲卵數，且提高了母羊的泌乳性能和羔羊體況。Houdijk等[32]和Sakkas等[33]在其試驗中也得出了相似的結論，高蛋白日糧均能提高圍產期母羊對環紋背帶線蟲的抵抗力。提高日糧的蛋白質水平也能起到抵抗其它線蟲的能力，Kahn等[34]從產前6周開始給圍產期母羊補飼250 g/d的棉粕，發現降低了糞中毛圓線蟲和捻轉血矛線蟲的蟲卵數。

3.2 日糧蛋白質對生長期羔羊胃腸道線蟲感染的影響

為滿足快速生長的需要，生長期羔羊的蛋白質需求量通常較大。生長不良的羔羊易發生胃腸道線蟲感染，這與其蛋白質營養在免疫系統和機體組織間的分配相關，如果羊不能從飼料中獲得足夠的蛋白質，使機體不能獲得產生足夠免疫力的蛋白，造成免疫低下[22]。另外，持續地接觸胃腸道線蟲和反復刺激，羊能對胃腸道線蟲產生一定的免疫力，可以避免宿主再次感染或降低感染程度[35]，而6月齡以下羔羊通常沒有獲得足夠的免疫力，所以易感染胃腸道線蟲。

早在1991年，Brown等[36]就發現羔羊日糧中蛋白質缺乏是引起蛇形毛圓線蟲感染的主要因素之一，通過過瘤胃方法灌注酪蛋白降低了糞中蟲卵數和體內成蟲數，而灌注葡萄糖組則未起到抗蟲效果。在隨后的試驗中，Van Houtert等[37]在羔羊日糧中添加魚粉時也降低了蛇形毛圓線蟲感染羔羊的糞中蟲卵數和體內成蟲數，且與血液中的嗜酸性粒細胞和腸道肥大細胞蛋白酶濃度相關性較強，起到了增強羔羊獲得性免疫功能的作用。Bricarello等[38]比較了高蛋白和中蛋白日糧對感染捻轉血矛線蟲的兩個品種羔羊的影響，高蛋白日糧均提高了血細胞容積，起到了抗捻轉血矛線蟲病理反應的作用，但只降低了Santa Ines羊的體內成蟲數，表明不同品種的羊對線蟲的抵抗力和恢復力存在差異，日糧蛋白質起到的作用也不一樣。Louvandini等[39]研究也發現高蛋白日糧提高了多雨季節生長期羔羊對毛圓線蟲屬、捻轉血矛線蟲和球鞘毛尾線蟲等的抵抗力和恢復力。通過增加日糧蛋白質來提高羔羊對胃腸道線蟲感染抵抗力，主要取決于基礎日糧蛋白質的缺乏程度。Kahn等[40]指出，當基礎日糧平均每天提供的MP水平在1.3～1.8 g/kg體重時，提高日糧蛋白質水平能起到增強宿主抵抗力的作用，而對于提供的MP水平為2.3 g/kg體重時則不起效果。

3.3 日糧蛋白質品質對羊胃腸道線蟲感染的影響

日糧蛋白質來源不同，在瘤胃中的降解速度不同，對感染胃腸道線蟲的羊作用效果也存在差異。與尿素、棉粕、普通豆粕、葵花粕等蛋白源飼料相比，木糖處理豆粕和魚粉可以提供較多的過瘤胃蛋白(RUP)，所以控制胃腸道線蟲感染的效果較好[33]。Sakkas等[33]比較了日糧中添加木糖處理豆粕和蠶豆作為MP來源，結果表明產后母羊飼喂木糖處理豆粕組比蠶豆組顯著降低了糞中環紋背帶線蟲的蟲卵數。Knox 和 Steel[41]研究發現，補飼尿素和棉籽粕的羊抗胃腸道線蟲能力高于單獨補飼尿素。Haile等[42]也得出了補飼棉籽餅羊的抗捻轉血矛線蟲能力優于單獨飼喂尿素的結果。

提高日糧可發酵淀粉水平或日糧中添加非蛋白氮，能夠促進瘤胃微生物蛋白合成，增加小腸可利用蛋白比例，起到抗胃腸道線蟲感染作用。Gómez-Rincón等[43]給羔羊補飼100 g/d大麥時顯著降低了牧場上的可感染幼蟲、糞中蟲卵數和體內成蟲數；Knox和Steel[44]在羔羊日糧中添加3%的尿素時同樣也起到了抗胃腸道線蟲感染的效果。微生物蛋白的氨基酸組成不能完全滿足胃腸道線蟲感染時免疫效應分子的需求，仍需要大量的RUP來提供一些特殊氨基酸的來滿足需要[45]。RUP轉化為MP的效率為100%，而瘤胃可降解蛋白轉化為MP的效率為63%[27]，這表明提高日糧中RUP含量更易滿足MP的需要，從而較好的發揮抗胃腸道線蟲感染的作用。先天免疫和獲得性免疫功能均需要特殊的氨基酸來合成抗原遞呈分子(如免疫球蛋白、細胞因子和急性期蛋白等)[46]，因而MP中平衡的氨基酸對于抗胃腸道線蟲感染至關重要。Ford等[47]發現，與飼喂大豆蛋白相比，飼喂酪蛋白的感染球蟲的小鼠伴刀豆球蛋白A刺激產生的干擾素-γ產量較高，糞中的蟲卵數較低。Sakkas等[18]研究發現，亮氨酸和蛋氨酸缺乏時可損害泌乳階段小鼠抗胃腸道線蟲感染的免疫功能。但是，給羊飼喂過瘤胃蛋氨酸[48]、半胱氨酸[49]及半胱氨酸和谷氨酰胺的混合物[50]時沒有顯著提高其抗胃腸道線蟲能力，可能存在其它限制性氨基酸。近年來，許多研究表明，給羊飼喂高單寧植物或在日糧中添加縮合單寧，可起到抗胃腸道線蟲感染的作用[51-52]，這與單寧對蛋白質產生的過瘤胃保護作用密切相關。單寧可與蛋白質結合形成不溶于水的復合物，在pH為4.0～7.0時或瘤胃中較穩定，不易被瘤胃微生物降解，但流經真胃(pH2.5)和小腸(pH8.9～9.0)時易被胃蛋白酶和胰蛋白酶降解，形成易吸收的小分子物質，增加了小腸可利用蛋白含量[53]，起到提高免疫力和抵抗線蟲感染的作用；此外，植物單寧也可直接作用于胃腸道線蟲，起到驅蟲效果[54]。

4 結 語

胃腸道線蟲感染是制約養羊業發展的重要瓶頸之一，尤其是放牧為主的飼養方式更為常見。驅蟲藥的抗藥性不斷增強，迫切需要開發非藥物治療手段來減緩寄生蟲抗藥性的進程。羊的胃腸道線蟲感染與機體的蛋白質代謝密切相關，如何從日糧蛋白質水平和品質角度來調節和控制羊的胃腸道線蟲感染，是動物營養學、免疫學、寄生蟲病學等研究人員和養羊工作者共同面臨的問題。因此，今后應著力研究和應用多種非藥物措施來控制羊胃腸道線蟲感染，為養羊業的健康和快速發展提供技術支撐。