酵母细胞壁多糖的作用

酵母细胞壁多糖的作用 酵母细胞壁多糖在猪营养及健康保护上起的作用 摘要: 多糖是酵母细胞壁中的主要成分并起着多重作用，从免疫化学特异性和标记分子的载体到作为骨骼物质。前者让细胞能够相互识别并与环境相互作用，后者决定细胞的稳定性，形状及形态。在酿酒酵母中，a-D-甘露聚糖和b-D-葡聚糖是其两大主要的多糖，占细胞壁干重的90%，具有与宿主免疫系统互相作用的显著特性。通过免疫细胞的特异性受体与两种多糖结合，调节粘膜免疫力，对于动物健康及抗病能力有着有益的作用。饲料中含有的特异商业酵母细胞壁多糖能有阻隔致病菌的菌毛，防止其附着在粘膜上皮上。附着是细菌侵入的第一步，对于受体的阻隔能够防止或清除感染。酵母细胞壁多糖也能够有效吸附霉枝毒素，从而降低其毒性进而将其从生物体内清除。商业酵母细胞壁多糖，即使在添加量很少的情况下，也展现出其广泛的毒素吸附能力。如此一来，特别是如果抗生素促生长剂的禁用蔓延至全球范围的话，那么酵母多糖，作为一种天然的促生长剂的使用，将会是迫在眉睫，同时也具有高回报。 本文所有权利归Elsevier所有。 1. 简介 酵母细胞壁75%的干重都由多糖组成。酵母细胞壁胎体主要是由共价键连接的(1，3)-b-D葡聚糖，(1,6)-葡聚糖及几丁质的复合物组成，同时基体的无定型成分及位于酵母细胞壁中的纤维层都有甘露糖蛋白组成。图1是酵母细胞壁切片的一个示意图，展示了多糖的不同层面。B-D葡聚糖和几丁质决定着细胞壁的硬度，形态和形状，而甘露糖蛋白及其糖类部分—a-D甘露聚糖---负责细胞之间的互相识别及作用，与环境的相互作用及决定着酵母细胞的免疫特异性。有趣的是，两种构成酵母细胞壁的主要多糖成分—b-D葡聚糖和a-D甘露聚糖都被，通过与不同免疫活性细胞的特异互相作用，对昆虫到人类的生物体的免疫系统起到非常有效的调节作用。由于粘膜面，包括肠道，鼻腔和支气管肺泡器官，是动物身上受到致病菌和毒素感染攻击最主要的部分，因此，刺激常见粘膜免疫系统是动物健康保护方面的意向重要任务。 图一: 正在进行的对抗菌促生长剂的争论使人们加紧寻找替代，尤其关注能够保持动物健康和提高动物生长性能的纯天然活性物质。现有的文献中了在猪料中Bio-Mos商业酵母细胞壁制剂从而防止了各种疾病的感染，及使用另一种酵母多糖复合物MTB100(两种都是Nicholasville的Alltech股份有限公司)取得对清除霉菌毒素及抑制毒性的作用。 2. 酵母细胞壁多糖的免疫调节活动 占酵母细胞壁多糖总量50%-60%的b-D葡聚糖属于被称之为生物反应调节剂类的物质。众多的调查研究表明(1,3)-b-D葡聚糖能有效增强巨噬细胞和嗜中性粒细胞的功能状态，调节免疫反应，增加对革兰阴性菌感染的抵抗力并起着抗瘤作用。在我们之前的文章中，我们提到过抗菌，抗突变，抗氧化剂及抗瘤等作用，同时还能刺激从而释放出细胞因子。比如从酿酒酵母细胞壁中分离出来的(1，3)-b-D葡聚糖制备衍生物，其中巨噬细胞释放出的TNF-a细胞因子。 最近获取的实验数据能有力的证明(1，3)-b-D葡聚糖调节保护及免疫增强上的作用。通过与单细胞/巨噬细胞和粒细胞上具体点(受体)的结合能够引起一级联的免疫反应。其中起到的作用有:刺激骨髓集落的活性能增强单细胞和粒细胞的产生，增加抗体滴度，促进细胞因子释放(包括IL-1,IL-2,IL-6和TNF-a)，前列腺素E的产生，激活替代补体途径，释放溶酶体酶。现在已经确立的b-D-葡聚糖的受体有CR3，乳糖苷，清道夫受体和Dectin-1。 酵母细胞壁的其他成分，如a-D-甘露聚糖也展现出其抗氧化剂和抗突变的效用，而另一种相似的工业酵母菌株，产朊假丝酵母，被人们发现具有抗突变，抗基因病毒和抗癌的作用。 3.酵母细胞壁多糖的霉菌毒素吸附作用 除去口服刺激黏膜免疫和由于其抗氧化和自由基清除活性而起到的抗氧化应激作用，酵母b-D-葡聚糖也能吸附多种霉菌毒素。因此，添加在动物饲料中能有效的抑制这些物质的毒性。另一种酵母细胞壁多糖a-D-甘露聚糖则是通过与霉菌的毒性自由基代谢物互相作用从而起到抑制其毒性的作用。 4.a-D-甘露聚糖对细菌黏附和扩散的防止 甘露特异性凝集素在许多的细菌致病菌中站着主导地位，通过与肠道表面富含甘露聚糖地方的结合，他们进行吸附，然后扩散，最后感染动物。A-D-甘露聚糖就是通过肠致病性菌如大肠杆菌和沙门氏菌的甘露糖特异性凝集素型受体相结合，这样a-D-甘露聚糖就充当了诱饵一般，使得致病菌不会与富含甘露聚糖的肠道表面和含糖蛋白的肠绒毛相结合，更不会继续发展扩散从而使动物受到感染。 5. 猪营养中商业酵母细胞壁制剂的促健康作用 Alltech股份有限公司的Bio-Mos和MTB100两种商业制剂都是由酿酒酵母细胞壁生产加工而成，由于其中含有的b-D-葡聚糖和a-D-甘露聚糖的多糖活性成分，添加进猪料中对其产生良好的效果，比如，增强断奶小猪对细菌的抵抗能力 -D-葡聚糖能够猪体内的T及提高增重。与已确定的免疫调节性能一致，添加b 细胞干扰素γ的释放，从而提高对猪繁殖与呼吸综合征病毒的保护及增强猪和新生小猪对细菌内毒素的抵抗力。而，a-D-甘露聚糖成分则可以刺激对于先天免疫机制非常重要的一个因素补体甘露糖结合凝集素途径。Bio-Mos能增强对断奶猪仔对抗大肠杆菌和沙门氏菌的感染。 MTB100与传统的粘土或铝硅酸盐吸附剂相比，对于霉菌毒素的吸附能力更强，能够提高猪仔的生长性能和健康状况，体高喂食了玉米赤霉烯酮污染猪料的母猪的繁殖能力以及抑制镰刀菌霉素对妊娠母猪的生长性能和新陈代谢上不不利影响。 表1 Bio-Mos对致病菌的凝集率 细菌类别 菌株数量 Bio-Mos凝集的菌株数量 百分比(%) 大肠杆菌 143 92 64 沙门氏菌 46 31 67 肠炎沙门氏菌 7 6 86 鼠伤寒沙门氏菌 10 7 70 梭状芽孢杆菌 5 4 80 弯曲杆菌 7 1 14 总数 258 145 56 为了测试Bio-Mos的细菌凝集素结合能力，我们使用四个细菌属的258中致病菌株来进行此次凝集测试。这些菌株是由世界各地的兽医所提供的并且实验是根据Spring等人的标准而进行的。凝集实验结果在表1中列出。从表中我们能够清楚的看出，测试产品能够平均有效对抗56%的菌株，对于一些广泛传播的菌株，如大肠杆菌，鼠伤寒沙门氏菌，肠炎沙门氏菌，梭状芽胞杆菌，效果尤为显著。如此一来，文中描述的Bio-Mos对动物体内的健康保护和生长促进作用已经为体外实验所充分证实。最近，使用专门设计的聚集率系数(ARC)，对Bio-Mos和其他几种含有甘露聚糖的化合物对肠道致病菌凝集力做了比较。ARC实验证明Bio-Mos对细菌的结合和凝集能力远超其他产品。 6. 结论 鉴于所有相关酵母a-D-甘露聚糖和b-D-葡聚糖对于动物健康及生长有益的证据，由此可以总结出，当这些多糖及Bio-Mos及MTB100添加到猪料中时，给动物的健康，生长和繁殖性能带来益处，主要是通过以下三个作用机理: 1. 通过阻断细菌上碳水化合物结合抑制致病菌附着于胃肠道上皮组织 2. 通过刺激Peyer氏斑及位于小肠粘膜衬里的大淋巴组织中的免疫活性细胞， 进而激活先天性和获得性免疫防御机制，促进粘膜免疫力，为动物健康及 生产性能提供保护。 3. 吸附饲料中的霉菌毒素，并抑制其毒性 致谢 感谢广东雅琪生物科技有限公司对我的经济上的支持，在此表示衷心的感谢 参考文献: