動物應激與免疫的關系
雖然對動物應激的研究已有幾十年，但對于應激的概念及其應用卻一直存在誤區(qū)，致使人們對應激研究的結果不能進行準確解釋。本文對應激的概念、應激的一般反應及應激的機理等幾個方面進行了討論，并著重討論動物應激與免疫和代謝的關系，希望能對應激理論有更深入更到位的理解。當然，在畜牧業(yè)研究中更加關注的是應激帶來的危害，并努力尋找解決的辦法，這對動物的實際養(yǎng)殖生產和動物的福利有重要的意義。
1、 應激的概念
戰(zhàn)斗——逃跑反應
首先是行為上的反應。有些應激會通過動物自身行為的調節(jié)而消失，例如，當體內溫度升高時，動物會找蔭涼的地方躲避。動物的行為反應是最經濟的躲避應激的反應，但當動物的行動受到限制時，行為反應就失去其作用，這種情況在現代化規(guī)模養(yǎng)殖條件下尤為明顯，這也是我們較為關注集約化養(yǎng)殖中的應激問題的一個原因。
應激反應的第二道防線就是植物性神經系統。應激時植物性神經系統作用于心血管系統、胃腸道系統、外分泌腺及腎上腺髓質，使動物的心率、血壓、胃腸道活動等發(fā)生改變。
另一類重要的應激反應是神經內分泌系統的反應。應激時機體神經內分泌變化主要以交感神經腎上腺髓質系統和下丘腦——垂體——腎上腺皮質系統(HPA)反應為主。神經內分泌系統是應激改變機體生物學功能的關鍵。
最后是免疫系統的反應。長期的應激會造成免疫能力的減退，免疫細胞的減少，從而使動物抗病能力下降，造成動物患病。因此，減少不必要的動物應激，可以從另一方面提高動物抗病的能力。
機體應對寄生蟲的免疫反應
1、 應激的概念
1.1經典的應激(Stress)概念
1936年Hans Selye第一次提出應激(Stress)一詞，此后，這個詞便在世界范圍內被廣泛采用。Hans Selye將應激描述為機體對外界或內部各種非常刺激所產生的非特異性應答反應的總和，是機體正在經歷的一些階段：第一階段是機體對應激原的反應：警覺或動員。如果應激繼續(xù)，機體進入第二階段：抵抗或適應。如果穩(wěn)態(tài)沒有恢復，則機體進入第三階段也是最后階段：衰竭，表現為器官和組織受損，免疫系統受到抑制，與應激有關的疾病出現，最終有可能死亡。他把以上應激發(fā)展的整個過程及最終結果稱作全身適應性綜合癥(General adapatation syndrome，GAS)。另一個對應激學說發(fā)展有極大影響的人是Walter B.Cannon。Cannon以研究交感神經一腎上腺髓質系統而聞名，他發(fā)展了穩(wěn)態(tài)的概念，并詮釋了緊急狀況下的戰(zhàn)斗——逃跑反應(Fight-Flight)。
1936年Hans Selye第一次提出應激(Stress)一詞，此后，這個詞便在世界范圍內被廣泛采用。Hans Selye將應激描述為機體對外界或內部各種非常刺激所產生的非特異性應答反應的總和，是機體正在經歷的一些階段：第一階段是機體對應激原的反應：警覺或動員。如果應激繼續(xù)，機體進入第二階段：抵抗或適應。如果穩(wěn)態(tài)沒有恢復，則機體進入第三階段也是最后階段：衰竭，表現為器官和組織受損，免疫系統受到抑制，與應激有關的疾病出現，最終有可能死亡。他把以上應激發(fā)展的整個過程及最終結果稱作全身適應性綜合癥(General adapatation syndrome，GAS)。另一個對應激學說發(fā)展有極大影響的人是Walter B.Cannon。Cannon以研究交感神經一腎上腺髓質系統而聞名，他發(fā)展了穩(wěn)態(tài)的概念，并詮釋了緊急狀況下的戰(zhàn)斗——逃跑反應(Fight-Flight)。
1.2應激(AIIostasis)和應激負荷(AIIostatic load)
應激最早由Sterling于1988年提出來，其內容在隨后的幾年得到發(fā)展和完善，并逐漸被大多數人所接受。發(fā)展后的“應激”主要內容是：機體通過變化積極維持穩(wěn)態(tài)的適應過程，即從原先的平衡狀態(tài)達到新平衡狀態(tài)的過程，機體的這種適應過程就叫做應激(Allostasis)，國內也有人把它譯做“穩(wěn)態(tài)應變”。與應激對應的另一術語是應激負荷。參與應激調控的物質被稱作應激調節(jié)因子(Mediators of allostasis)，如腎上腺激素、神經遞質或細胞因子等。在應激(Allostasis)過程中這些調節(jié)因子釋放過多或不能被有效調動就會對機體造成傷害，造成的傷害被稱作應激負荷，可以理解為損耗和損傷的積累。Kortea于2005年曾用一個生動的比喻來解釋應激和應激負荷：就像消防隊員用水救火，這是一個理想的滅火方法，但如果用水過量或水不夠用，就會造成危害。
從對應激新的解釋我們可以明確應激對機體的積極意義，機體在其生命過程中，總是在不斷經受著應激，從一個穩(wěn)態(tài)向另一個穩(wěn)態(tài)轉變，這也是生物進化的必要過程。
2 、應激反應的模式從對應激新的解釋我們可以明確應激對機體的積極意義，機體在其生命過程中，總是在不斷經受著應激，從一個穩(wěn)態(tài)向另一個穩(wěn)態(tài)轉變，這也是生物進化的必要過程。
經過幾十年的研究，人們對應激的一般生物學反應有了較為清楚的認識。包括人類在內的動物在遭遇到應激原后，首先由中樞神經系統識別刺激，然后組織發(fā)起一系列的生物學反應進行防御：包括行為反應、植物性神經系統、神經內分泌系統以及免疫系統等方面的反應。
首先是行為上的反應。有些應激會通過動物自身行為的調節(jié)而消失，例如，當體內溫度升高時，動物會找蔭涼的地方躲避。動物的行為反應是最經濟的躲避應激的反應，但當動物的行動受到限制時，行為反應就失去其作用，這種情況在現代化規(guī)模養(yǎng)殖條件下尤為明顯，這也是我們較為關注集約化養(yǎng)殖中的應激問題的一個原因。
應激反應的第二道防線就是植物性神經系統。應激時植物性神經系統作用于心血管系統、胃腸道系統、外分泌腺及腎上腺髓質，使動物的心率、血壓、胃腸道活動等發(fā)生改變。
另一類重要的應激反應是神經內分泌系統的反應。應激時機體神經內分泌變化主要以交感神經腎上腺髓質系統和下丘腦——垂體——腎上腺皮質系統(HPA)反應為主。神經內分泌系統是應激改變機體生物學功能的關鍵。
最后是免疫系統的反應。長期的應激會造成免疫能力的減退，免疫細胞的減少，從而使動物抗病能力下降，造成動物患病。因此，減少不必要的動物應激，可以從另一方面提高動物抗病的能力。
3、 應激與免疫和代謝的關系
應激反應的后果是機體的生物學功能受到損傷，如生長繁殖下降、機體免疫力下降等。當動物遭遇某種應激時，如果體內的儲備無法滿足應激反應的需要，機體就會調用本來應該用于其他生物功能的儲備，當這些物質被大量調用后，其正常生理功能就會受到損傷。以下將從應激與免疫以及應激與代謝這兩個方面來討論應激反應引起機體生物學功能發(fā)生改變的機理。
3.1應激與免疫系統
3.1.1免疫系統的應激反應
應激狀態(tài)下，細胞免疫和體液免疫出現不同的變化。糖皮質激素升高會引起Th1／Th2的偏移，從細胞免疫向體液免疫偏移。Th1反應抵抗感染(病毒、肺結核等)及腫瘤，Th2反應抵抗胃腸道如腸蟲的侵害。糖皮質激素通過GRs或抗原遞呈細胞(APCs)抑制Th1和IL-2的主要產物。與Th1有關的細胞因子[如IL-1、血清干擾素-γ(IFN-γ)]刺激與Th2有關的細胞因子(如IL-4)提高了體液免疫機能。同時，腎上腺髓質釋放的兒茶酚胺促進在APCs和Th1水平上的Th2轉換。這種機制可防止細胞免疫過度，防止巨嗜細胞和Th1細胞對組織的破壞作用。
應激時HPA軸激活導致糖皮質激素釋放，通過GRs迅速降低血液中胸腺依賴性細胞、單核細胞及NK細胞。但這不是因為免疫抑制的原因，而是白細胞再分布的結果。例如，白細胞轉向“戰(zhàn)斗”狀態(tài)，由血液轉向皮膚、淋巴結等。一旦免疫細胞開始進人這些組織，其他因素就會作為局部調節(jié)物介入，如IFN-γ，調控隨后的免疫功能。糖皮質激素誘導單核細胞IFN-γ受體合成，IFN-γ能誘導抗原遞呈細胞、內皮細胞附著分子、巨嗜細胞、白細胞附著分子的表達。機體在察覺急性威脅后，上述介質釋放，準備潛在的免疫激發(fā)，如受傷或感染。外周釋放的細胞因子通過作用于感染部位的傳人神經到達大腦，進而引起其他全身性的機體防御反應。
3.1應激與免疫系統
3.1.1免疫系統的應激反應
應激狀態(tài)下，細胞免疫和體液免疫出現不同的變化。糖皮質激素升高會引起Th1／Th2的偏移，從細胞免疫向體液免疫偏移。Th1反應抵抗感染(病毒、肺結核等)及腫瘤，Th2反應抵抗胃腸道如腸蟲的侵害。糖皮質激素通過GRs或抗原遞呈細胞(APCs)抑制Th1和IL-2的主要產物。與Th1有關的細胞因子[如IL-1、血清干擾素-γ(IFN-γ)]刺激與Th2有關的細胞因子(如IL-4)提高了體液免疫機能。同時，腎上腺髓質釋放的兒茶酚胺促進在APCs和Th1水平上的Th2轉換。這種機制可防止細胞免疫過度，防止巨嗜細胞和Th1細胞對組織的破壞作用。
應激時HPA軸激活導致糖皮質激素釋放，通過GRs迅速降低血液中胸腺依賴性細胞、單核細胞及NK細胞。但這不是因為免疫抑制的原因，而是白細胞再分布的結果。例如，白細胞轉向“戰(zhàn)斗”狀態(tài)，由血液轉向皮膚、淋巴結等。一旦免疫細胞開始進人這些組織，其他因素就會作為局部調節(jié)物介入，如IFN-γ，調控隨后的免疫功能。糖皮質激素誘導單核細胞IFN-γ受體合成，IFN-γ能誘導抗原遞呈細胞、內皮細胞附著分子、巨嗜細胞、白細胞附著分子的表達。機體在察覺急性威脅后，上述介質釋放，準備潛在的免疫激發(fā)，如受傷或感染。外周釋放的細胞因子通過作用于感染部位的傳人神經到達大腦，進而引起其他全身性的機體防御反應。
機體應對寄生蟲的免疫反應
3.2應激的代謝反應
在應激狀態(tài)下，機體對能量的需求增加。在一些溫和性應激條件下，動物能夠通過增加采食量獲得額外的能量。但在大多數應激條件下，動物的采食量降低，迫使體內養(yǎng)分發(fā)生重分配，能量的供應由生產(如生長、泌乳等)轉向生存，同時體組織積極分解以提供應激所需的能量物質和氨基酸。
3.2.1應激反應中組織利用養(yǎng)分的優(yōu)先性
Hammond提出了機體利用養(yǎng)分的優(yōu)先次序：神經系統>內臟器官>骨骼>肌肉組織>脂肪組織。Elsasser等將此模型進一步完善，將免疫和淋巴組織引入，免疫細胞在優(yōu)先次序中僅次于神經組織。這表明了免疫系統在應激時被較早激發(fā)并對動物的生存有非常重要的影響。
Hammond提出的養(yǎng)分分配方案在應激中發(fā)生改變。有人認為在應激時上述的養(yǎng)分利用發(fā)生逆轉，應激時脂肪組織是提供能量的第一個來源，這其實是不正確的。事實上，肝臟和骨骼肌在應激時首先被動員，作為提供能源的重要底物。脂肪組織由于其特殊的生理功能，其生長的優(yōu)先性有一定彈性，在某現情況下，如冬眠、泌乳等，脂肪組織生長的優(yōu)先性被提高。近年來對脂肪組織的作用又有了新的認識。Heiman等提出脂肪組織具有類似激素及細胞因子的作用，能表現出類胰島素生長因子-I(IGF-I)、瘦素和TNF-α(Morin等，1998)的作用。所以應激時脂肪的代謝也有可能是機體調節(jié)應激的一種機制。
Hammond提出的養(yǎng)分分配方案在應激中發(fā)生改變。有人認為在應激時上述的養(yǎng)分利用發(fā)生逆轉，應激時脂肪組織是提供能量的第一個來源，這其實是不正確的。事實上，肝臟和骨骼肌在應激時首先被動員，作為提供能源的重要底物。脂肪組織由于其特殊的生理功能，其生長的優(yōu)先性有一定彈性，在某現情況下，如冬眠、泌乳等，脂肪組織生長的優(yōu)先性被提高。近年來對脂肪組織的作用又有了新的認識。Heiman等提出脂肪組織具有類似激素及細胞因子的作用，能表現出類胰島素生長因子-I(IGF-I)、瘦素和TNF-α(Morin等，1998)的作用。所以應激時脂肪的代謝也有可能是機體調節(jié)應激的一種機制。
3.2.2 內分泌——免疫調節(jié)
應激時代謝的改變受激素和細胞因子的調節(jié)。肝臟和骨骼肌在應激反應時首先響應，通過激素(胰高血糖素和兒茶酚胺)調節(jié)的糖原降解提供葡萄糖；其次，其他組織如脂肪組織動員以脂肪酸的形式提供能源物質。應激時免疫系統的激發(fā)是用來清除來自機體內部的威脅，同時傳遞出降低代謝而有助生存的信息。這些信息源自巨噬細胞、嗜中性粒細胞和淋巴細胞，并包括具有全身活性的細胞因子IL-1、IL-6、TNF-α和干擾素-γ。
激素和細胞因子通過改變靶器官的局部血流模式(控制血管的舒縮)，改變細胞內的氧化還原狀態(tài)來調節(jié)組織對養(yǎng)分的利用，進而引起組織功能的變化。
激素和細胞因子通過改變靶器官的局部血流模式(控制血管的舒縮)，改變細胞內的氧化還原狀態(tài)來調節(jié)組織對養(yǎng)分的利用，進而引起組織功能的變化。
神經內——分泌系統——免疫系統的聯系
4 、小結
4 、小結
應激研究經過80余年的研究，已經形成了一套完善的體系，應激神經內分泌系統、免疫系統以及機體代謝的各項研究也在不斷深入，隨著人們了解應激對機體產生的反應越來越透徹，在動物養(yǎng)殖過程中，就會采取各項措施，來避免有害應激對機體產生的不良影響，提高動物免疫力，減少動物疾病的發(fā)生率，提高動物福利。
參考資料： 盧慶萍,張宏福.動物應激研究的理論基礎[A].王健.第二屆中國畜牧論壇論文集[C].北京：中國農業(yè)出版社,2005.734.
