维生素A、D、E和C对鸡免疫系统的影响之维生素D

2022-08-15来源:鸡保姆文章编辑:灵儿评论:[点击复制网址]
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  维生素D

  维生素 D是一种脂溶性维生素,可通过暴露在阳光下在皮肤中产生或通过饲料中的补充来获得。饲料中的维生素D被小肠吸收,与血液中的维生素D结合蛋白或白蛋白结合,然后迅速被肝脏吸收。在这里,它被 25-羟基酶等酶水解形成 25-羟基维生素 D 3(25(OH)D 3 ),这是维生素 D 在体内循环或储存的形式 。重要的是,1, 25-二羟基维生素 D3(1,25(OH) 2 D 3),维生素 D 的生物活性形式是维生素 D 的大部分(可能不是全部)生物学作用,它是在1α-羟化酶的帮助下通过25(OH)D 3的羟基化在肾脏中产生的( Prosser 和琼斯,2004 年;克里斯塔科斯等人,2016 年)。有趣的是,1α-羟化酶也由巨噬细胞产生,巨噬细胞在炎症反应期间上调,从而有助于增加 1,25(OH) 2 D 3的产生(Vanherwegen 等人,2017 年)。

  在家禽中,由于维生素 D 结合蛋白不能有效地与维生素 D 2结合,因此对鸡的生物学功能不足。维生素 D 的活性代谢物 (1,25(OH) 2 D 3 ) 是一种多效性分子,可在多种生物过程中发挥作用,包括调节骨骼和矿物质代谢以及调节免疫反应 。

  1,25(OH) 2 D 3的主要和常规功能,也称为骨化三醇,通过影响肠道和肾脏吸收来调节体内钙和磷的稳态,从而帮助骨骼和蛋壳的形成。1,25(OH) 2 D 3的细胞摄入和生物活性由维生素 D 受体 ( VDR ) 介导,该受体由包括免疫系统细胞在内的许多细胞表达。据了解,免疫系统激活会提高细胞 VDR 表达,这表明维生素 D 在激活和调节宿主免疫反应中发挥重要作用。在鸡的背景下,我们之前已经证明 LPS 刺激的巨噬细胞上调 VDR 的表达 。此外,在淋巴微环境中可以发现高浓度的 1,25(OH) 2 D 3 ,进一步表明维生素的免疫学作用D。

  还值得注意的是,维生素 D3的吸收似乎取决于饮食中维生素 A 和 E 的水平。例如,之前的一项研究表明,在鸡肉日粮中添加更高水平的维生素 A 和 E 可以与维生素 D 3的吸收和生物利用度竞争,从而导致体重下降、骨灰分和低钙血症的发生率增加和佝偻病。为此,在制定家禽日粮时,有必要考虑影响肠道吸收维生素 D 的因素。图 2突出显示了维生素 D 对免疫系统的一般影响。

  图2维生素D对免疫系统的影响:维生素D(Vit D)是一种脂溶性维生素,主要的功能异构体是Vit D3。被动扩散是免疫系统细胞获得 Vit D3 的主要机制。进入后,Vit D3 与其核受体维生素 D 受体 (VDR) 结合,对免疫系统细胞具有广泛的调节活性。用 Vit D3 处理增加了宿主细胞表达 TLR-2 和 TLR-4 的能力,从而导致抗菌肽的增加表达(cathelicidins)。此外,它通过下调巨噬细胞和树突状细胞活性(降低 IL-8 和 IL-1β 表达)以及 T 细胞活化(增加 IL-10 和降低 IFN-γ、IL-2 和 IL-17 表达)发挥抗炎作用) 和 Treg 细胞增加(调节活性)。缩写:IL,白细胞介素;TLR,Toll 样受体。

  维生素 D 和免疫调节

  抗炎作用

  集约化畜牧生产使家禽处于巨大的生产压力之下,这可能导致免疫功能受损,从而导致对传染原和炎症的易感性增加。炎症反应通常由 IL-1β 和 IL-6 的产生介导,并且已经建议调节这些细胞因子对鸡群的生长和生产产生有益影响。我们之前已经表明,用 1,25(OH) 2 D 3处理 LPS 刺激的鸡巨噬细胞可导致 IL-1β 表达下调(Shojadoost 等人,2015 年)。还表明LPS牛单核细胞的处理导致 1-α 羟化酶的表达升高,该酶介导从 25(OH)D 3 产生1,25(OH) 2 D3并因此有助于调节细胞炎症反应 。类似地,与未接受 25(OH)D3的肉鸡相比,接受 LPS 攻击的肉鸡肝脏中的 IL-1β 转录物水平降低。 

  有报道用生理剂量的 1,25(OH) 2 D 3和 25(OH)D 3处理的 LPS 刺激的人单核细胞中促炎细胞因子的产生(IL-6 和 TNF-α)减少。这种现象归因于 MKP-1 的上调,MKP-1 是促炎细胞因子产生的调节剂。还提出了维生素 D 的抗炎作用的其他机制,例如 IƙBα 的上调,进而抑制 NF-ƙB P65,在用 1,25 ( OH) 2 D3处理的细胞中已显示出这种级联反应。除了抑制炎症,其他证据表明 1,25(OH) 2 D3发挥重要的免疫调节作用。例如,Penna 等人表明,用 1,25(OH) 2 D3在体外处理人 DC导致 T 调节 ( T reg ) 细胞的诱导增强 。综上所述,现有证据表明,维生素 D 可以通过发挥免疫调节作用使宿主受益,尤其是抗炎能力。

  对细胞介导和抗体介导的反应的影响

  维生素 D 在调节 T 和 B 细胞中所起的关键作用是显而易见的,因为 VDR 表达在活化的 T 和 B 细胞中显着增加。与静止状态相比,VDR 刺激导致 500 多个基因激活,影响这些细胞的增殖、分化和功能。一般而言,由一些 Toll 样受体 ( TLR ) 配体(如 LPS)诱导的免疫系统细胞激活 VDR 和产生 1,25(OH) 2 D 3会导致人类 Th2 和T reg 细胞和 Th1 细胞的下调 ( Gil et al., 2018 )。研究调查 1,25(OH) 2 D 3的免疫调节作用表明给药可导致人和鸡衍生的 T 细胞中 T 细胞增殖和 T 细胞介导的 IFN-γ 产生减少。此外,Boodhoo 等人。(2016)表明 1,25(OH) 2 D3的调节作用是通过抑制 IL-2 产生来介导的,而不是因为细胞死亡或细胞凋亡。还表明,虽然 1,25(OH) 2 D3处理的CD8 + T 细胞的 IFN-γ 产量减少,但这些细胞的细胞毒能力不受影响。这些观察结果表明 1,25(OH) 2D3可以通过细胞因子的产生来调节细胞反应;然而,这些影响似乎并没有以破坏这些细胞的细胞毒性功能为代价。为了支持这一点,其他人还表明,在慢性疾病(如免疫病理学疾病)的情况下,维生素 D 可调节 T 细胞的增殖。此外,VDR 表达主要在活化的 T 细胞中观察到,但在静息细胞群中未观察到。为此,之前的一项研究表明,与来自缺乏 VDR 表达的小鼠的细胞相比,用 1,25(OH) 2 D3处理的小鼠 CD4 + T 细胞产生的 IFN-γ 和 IL-17 显着减少。实验室动物模型中也有报告强调维生素 D 通过细胞因子反应通过Th细胞发育调节适应性免疫反应的能力。IL-4、IL-5、IL-13 和 IL-10 代表被维生素 D 上调的细胞因子,而 IL-17 和 IL-12 被发现被下调。 

  除了小鼠和其他动物模型外,鸡中的维生素 D 还表现出增强的细胞和抗体免疫反应。在抗体反应的背景下,Vazquez 等人。(2018)评估了维生素 D3和/或 25(OH)D 3补充剂对 Ross 308 肉鸡免疫反应的影响。在接受较高量维生素 D 3 (5,000IU/kg) 和 69 mg/kg 25(OH)D 3的鸡中,由NDV疫苗诱导的血清抗体水平以及总和非特异性肠道 IgA 水平提高。另一项研究还表明,在肉鸡日粮中添加 2,000 IU/kg 的维生素 D3(高于常规日粮水平(NRC 水平=200IU/kg))会导致针对 NDV 疫苗抗原的抗体滴度更高。此外,补充维生素 D 3和 25(OH)D3的鸡的外周血 CD3 + CD8 + T 细胞水平显着增加。之前的一份报告显示,鸡喂食 25(OH)D 3补充饮食(69 μg/kg)对PHA表现出增强的迟发型超敏反应。为了支持这一发现,还表明维生素 D3缺乏的鸡对有丝分裂原PHA 的迟发型超敏反应显着降低。

  在抗菌免疫中的作用

  在微生物感染的情况下,维生素 D 在增强病原体特异性免疫反应方面发挥着重要作用,具体而言,1,25(OH) 2 D3已被证明可增加巨噬细胞的吞噬作用、分化和抗菌肽的产生 。此外,已经强调了维生素 D 在人类结核病病例中的抗分枝杆菌反应中的重要作。VDR 的表达在感染结核分枝杆菌的巨噬细胞中上调,并且用维生素 D 治疗感染的巨噬细胞通过产生cathelicidin,一种抗菌肽。 一项研究还表明,在 7 日龄和 14 日龄用鼠伤寒沙门氏菌攻击的肉鸡中,同时饲喂添加 25(OH)D 3的日粮,在 21 日龄时观察到沙门氏菌特异性 IgG水平显着升高。

  此外,在饲料中接受更高水平的 25(OH)D 3 (100 μg/kg) 会导致受到球虫卵母细胞攻击的鸡的 IL-10 基因表达上调。这一发现强调了维生素 D 在调节免疫反应中的作用。在另一项研究中,cathelicidin 基因表达在接受缺钙和缺磷饮食但补充维生素 D 的鸡的脾脏中上调。除了 Th2 基因外,这些研究人员还报告了TLR2和TLR4表达上调。此外,有证据表明维生素 D 缺乏会降低细胞对抗原的反应,例如,在用绵羊红细胞 ( SRBC ) 攻击的鸡中,胸腺重量和吞噬 SRBC 的腹部巨噬细胞数量在喂食维生素 D 的鸡中减少– 饮食不足。 总的来说,可以合理地推断,在鸡体内补充维生素 D 可以提供有益效果,包括减少炎症反应以及增强细胞介导和抗体介导的免疫反应,从而显着增强抗菌防御。维生素 D 对鸡的免疫调节和抗菌作用总结在表 2中。

  来源:鸡保姆,致谢本文原作者:杰克.阿斯蒂尔,尼蒂.布胡和谢扬.谢里夫

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