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多不飽和脂酸與免疫反應的調節 國立中與大學畜研所 鄭永祥、詹德芳 一、前 言 畜牧業每年因禽畜疾病所造成之經濟損失甚難估計，更因治療性藥物濫用所衍生之藥物殘留事件更時有所聞，據報告指出，現今所提供畜禽之營養分，僅為達最佳生長性能所需，並不足以提供增強免疫反應或疾病抵抗力之需。 營養分中：包括維生素Ａ、Ｃ、Ｅ、硒、甲硫酸等均會影響動物體(畜禽)對免疫反應的作用。脂肪除提供能量外；它也提供必須性脂酸、並可做為細胞膜組成分及20碳化合物來源的前驅物(Eicosanoids)：如PG(Prostaglandin)與白烯三素(Leukotriene)。近來發現脂肪也是免疫反應的重要調節因子：包括體液性免疫反應(humoral immunity)和細胞促成性免疫反應(Cell-mediated immunity)均受日糧中脂肪量和形態的影響。 應用日糧處理來增進禽畜抵抗力似乎是頗令人嚮往的一個新的領域，但在實際應用時，其他相關的問題則仍須 加以注意。 二、炎症發生的機制 發炎反應是動物體防禦外物及保護自身安全的一種反應，應為相當有利於動物才對，但因反應過程牽涉到體內脂肪酸的代謝，故在此先做一討論：
外來的刺激(trigger)作用於肥大細胞(Mast Cell)後有使細胞外液中Ca++因細胞膜通透性已改變而向細胞內進入，細胞膜鈣離子與GAMP均增加，而後產生兩種反應： (1)立即性之發炎反應－即肥大細胞中顆粒的釋出，其內有histamine、蛋白質分解酵素、肝素和趨化性因子。 (2)慢性發炎反應(SRS-A)－乃經由細胞膜上Phosphlipase A2的作用使磷脂質中所含之花生油酸(arachidonic acid)釋出，再分別經lipoxygenase和 cyclooxygenase的作用變成白烯三素及前列線素和前列凝素(Thromboxane)等化合物。 在慢性發炎反應所產生的三種物質，對免疫反應均具有抑制性作用，可使動物體對疾病的感受性增加。 三、日糧中油脂來源對體內脂肪酸組成之影響 Fritsche，1991以1日齡母雞餵予豬油、玉米油、油菜籽油(Canola oil)、亞麻仁油及魚油，各種油脂均以7％加入日糧中，其中合飽和脂酸最高為豬油，最低為油菜籽油 。多不飽和脂酸之總和最高為亞麻仁油(主來自linoleic及linolenic acid)，最低為豬油。 血清中脂肪酸組成明顯受日糧中油脂來源的影響；多飽和脂酸的總數上玉米油、亞麻仁油和魚油三者並無統計上之差異。但在PUFA組成上；W-6多不飽和脂酸以玉米油為最高； 魚油最低。W-3多不飽和脂酸則油魚為最高；玉米油數低。如表一，表二。 |
| 表一 雞 隻 日 糧 之 脂 肪 酸 組 織 | |||||
| 脂 肪 酸 | 處 理 | ||||
| 豬 油 | 玉 米 油 | 油菜籽油 | 亞麻仁油 | 魚 油 | |
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──────── ( weight ％ ) ──────── |
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| C14：0
C16：0 C16：1 C18：0 C18：1 C18：2n-6 C18：3n-3 C20：1 C20：4n-6 C20：5n-3 C22：5n-3 C22：6n-3 Σ SAT4 Σ MONO5 Σ PUFA6 |
0.9
20.6 2.0 10.1 37.8 0.6 0.6 0.2
31.4 40.4 25.9 |
9.4 0.1 1.7 27.2 58.6 1.0
11.1 27.3 59.6 |
5.7 0.1 2.0 51.8 31.0 5.5 1.1
7.7 53.0 36.5 |
6.3 0.1 3.0 22.7 28.7 37.8
9.3 22.8 66.5 |
5.3
15.3 8.1 2.8 16.3 18.5 0.9
0.7 10.7 1.8 6.2 23.4 24.5 38.8 |
| 表二 不 同 脂 肪 來 源 對 3-4 週 齡 童 子 雞 血 清 中 脂 肪 酸 之 分 佈 | ||||||
| 脂 肪 酸 | 脂 肪 來 源 | 標準機差 | ||||
| 豬 油 | 玉 米 油 | 油菜籽油 | 亞麻仁油 | 魚 油 | ||
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──────── ( weight ％ ) ──────── |
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| C14：0
C16：0 C16：1 C18：0 C18：1 C18：2n-6 C18：3n-6 C18：3n-3 C20：2n-6 C20：3n-6 C20：4n-6 C20：5n-3 C22：4n-6 C22：5n-6 C22：5n-3 C22：6n-3 Σ SAT Σ MONO Σ PUFA Σ n-6 Σ n-3 |
0.2b
17.5a 1.4b 13.7a 18.1a 23.4c 0.3 0.4c 0.3b 1.4a 14.5a 0.3c 0.8a 1.1a 0.4d 2.2c 31.4 19.5a 45.2c 41.8b 3.3d |
0.2b
17.4a 0.3d 12.4ab 12.9b 36.8a 0.2 0.5c 0.4a 1.2b 12.8b 0.1c 0.8a 1.1a 0.3d 1.0d 29.9 13.3c 55.4a 53.3a 1.9d |
0.1b
14.7b 0.9c 13.2a 18.3a 27.5b 0.5 1.5b 0.3b 1.4a 12.0b 0.6c 0.5b 0.4b 0.8c 3.5b 28.0 19.3a 49.0b 42.6b 6.4c |
0.2b
16.9a 0.5d 13.3a 14.1b 27.2b 0.2 11.2a 0.2c 1.0b 3.9c 4.3b 0.1d 0c 1.5b 3.3b 29.1 15.5b 53.0a 32.6c 20.3b |
0.6a
17.8a 1.8a 10.3b 9.4c 16.9d 0.6 0.5c 0.2c 3.5c 14.8a 0.3c 0.2b 3.0 15.4a 28.8 11.1d 55.9a 22.2d 33.7a
|
0.1
0.4 0.1 0.8 0.5 1.0 0.2 1.0 0.1 0.1 0.5 0.2 0.1 0.1 0.1 0.4 0.9 0.5 1.2 1.1 0.6 |
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滑氏囊、脾臟細胞、胸腺等均為雞體內重要的免疫性組織。日糧油脂來源對此類組織脂酸亦影響之。由魚油來源者，對滑氏囊、脾臟細胞和胸腺組織中均以含20:5W3及C22:6W-3較其他油脂為高，且C20:4W-6均以魚油此組者為最低。如圖二所示。
Prickett et al. 1982年以老鼠餵給富含W-3系列的不飽和脂酸的魚油時；抗體的產生呈顯著性增加。Fritsche及Johnston, 1989, 1990也分別發現W-3系列的多不飽和脂酸餵給小鼠時，顯示可增強細胞促成性細胞毒殺作用(Cell-mediated cytotoxicity)。Frische, 1991同樣以豬油、玉米油、油菜籽油、亞麻仁油、魚油等五種油脂觀察其對雞免疫能力的影響；此處之亞麻仁油及魚油均富含W-3多不飽和脂酸。如表三。結果顯示；雞隻以綿羊紅血球(SRBC)攻擊後之抗體產生情形；以魚油顯著有較高的抗體力價。Phetteplace et al, 1989報告雞餵以魚油和大豆油時對SRBC的抗體反應並無差異。 |
| 表三 雞 隻 試 驗 日 糧 之 脂 肪 酸 組 成 分 | |||||
| 脂 肪 酸 | 豬 油 | 玉 米 油 | 油菜籽油 | 亞麻仁油 | 魚 油 |
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────────── (％) ────────── |
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| C14：0
C16：0 C16：1 C18：0 C18：2n-6 C18：3n-3 C20：1 C20：4n-6 C20：5n-3 C22：5n-3 C22：6n-3 |
1.3
25.4 2.8 13.7 42.3 10.8 0.4 0.9 0.3
|
9.4 0.1 1.7 27.2 58.6 1.0
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4.2
2.1 62.4 19.1 7.4 1.5
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5.0
0.1 3.6 20.8 15.9 53.5
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7.6
17.9 11.5 3.2 11.6 1.3 0.9 1.0 15.3 2.5 8.9 |
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Kelley etal, 1988亦報告，兔子餵以氫化大豆油，紅花籽油或魚油時；血清中抗牛血清白蛋白(BSA)的抗體力價以含W-3脂酸者其抗體產生量較高。如圖三。 (BSA)的抗體力價以含W-3脂酸者其抗體產生量較高。如圖三。
諸多學者認為(Tengtrdy and Nockels, 1973；Heinzerling et al, 1974；Tengerdy and bronon, 1977)日糧中W-3多不飽和脂酸(PUFA)可以降低20碳化合物(eicosanoid)產生；特別是PGE2 (prostaglandin)，因此可增強雞隻免疫反應和疾病抵抗力。 亦有學者指出日糧中維生素Ｅ超過需求量可顯著地增加抗體產生，Likoff et al. 1981也證實維生素Ｅ可抑制前列腺素的生物合成，因此可活化體液性免疫反應和吞噬作用(Phagocytosis)。 此外Fristsche亦以ConA (刀豆素Ａ)和PWM (Pokeweed mitogen)(為淋巴細胞之致分裂原)各分別10ug／ml及5ug／ml與腺臟細胞(含Ｔ及Ｂ細胞)一起進行體外培養48小時，並加入3H標定的胸腺嘧啶；結果發現富含W-3 PUFA的亞麻仁油和魚油其分裂反應較其他油脂來源者少30-50％，顯示免疫耐受性(Immune tolerance)提高。如圖四。
四、W-3與W-6 PUFA體內代謝及其對動物體之影響
分以linoleic acid及linolenic awd代表W-6及W-3 PUFA在體內均經鏈加長煙(elongase)和去飽和鋛(desaturase)之作用。如圖五所示。 W-3 PUFA最後轉變為DHA C22:6 W3 (Doscosahexaenoic acid)而貯存在各種組織中。如；卵、精、腦神經、眼、細胞壁等。DHA亦為維他命的輔因子，具有抗prostaglandin和Leukotrienes的作用。 W-6 PUFA最後轉變成arachidonic acid並分別形成Prostaglandins (PGG2、PGH2、PGE2、PGF2a)和Leukotrienes (LTA4、LTB4、C4、D4、E4)等抑制免疫反應的物質，其中以PGE2和LTB4在免疫反應抑制上最具關鍵性。 目前所提出之W-3增強免疫反應之理論認為經由：(1)結構性改變(structural alteration)：改變免疫反應過程中酵素作用的脂質環境。(2)化學媒介效應(Chemical mediation effect)：參與免疫球蛋白的化學合成，釋放和結合。 Utermohlen等人1986指出日糧中過多的W-6 PUFA會增加動物體對疾病的感受性，其原因有：改變Eicosanoids的產生，改變細胞膜流動性，降低吞噬細胞功能及因PUFA有如清潔劑(detergent)作用；會破壞Gram's (+)陽性菌細胞壁而造成死亡。但格蘭氏陰性菌Gram's (-)因外圍有脂多醣(lipopolysaccharide)的構造可抵抗PUFA的作用，使得體內陰性菌過度生長；這些原因均致使動物易受感染。如圖六。 (2)花生油酯與Eicosanoids的產生： 體內花生油酸有兩個來源，一為來自日糧中；另一為自linoleic acid合成而來。花生油酸吸收後快速地貯存在細胞膜，且以酯化形態存在。故僅少量的花生油酸可合成前列腺素，因為酯化花生油酸不能轉化成前列腺素。 花生油酸大抵以構成細胞膜上的磷脂質(phospholipid)的組成分之一。磷脂質存於卵巢、睪丸和腎上腺中可合成膽固醇。細胞膜上之磷脂質可經由磷脂鋛(membrane- associated phospholipase) 作用，特別是phospholipase A2，釋出游離態花生油酸。再分別經由二種徑路作用形成前列腺素和白烯三素(leukotriene)。其一為5-lipooxygenase作用形成5-HPETE，此化合物含有共軛三烯結構而後再轉變成LTA4，此物質相當不穩定隨即轉變成LTB4或含有硫醚的LTC4，D4和E4。另一為經環氧化鋛(Cyclooxygonase作用形成以環戊酮為核心且含有兩個側鏈的前列腺素。如圖七。 提高日糧中W3系列PUFA與W3/W6 PUFA比增加均會降低體內Prostaglandin的合成。因此有人會執質前腺腺素有其重要的生理功能。其中最令我知悉的PGF2a，可溶解黃體，使生殖週期得以正常。但此處須特別強調在炎症發生的情形下，所衍生之PGE2對免疫的抑制性。特別是討論及人類的老年性疾病時所常罹患的心血疾病及關節炎及其他炎症時，W-3 PUFA的提供有其正面之意義。 結 論： W-3多不飽和脂酸的來源一為海水魚類；如鯖魚油(Menhaxden oil)含23％以上的W-3 PUFA。另一為植物性來源；主要為亞麻仁油(linseed oil)。在應用上由於W-3 PUFA極易氧化酸敗，使用壽命短(short shelf life)。若加以氫化處理，雖可延長保存壽命，但將也失去其W-3的生理意義。 台灣的飼糧組成分中由於大量使用自美進口的玉米供能量之來源，典型的豬雞飼料中玉米佔約60-80％。玉米含有約3.8％脂肪，其中61％是以linoleic acid W-6 PUFA的脂酸存在。故以免疫反應上之觀點而言，似較不利。但若應用魚油來提供W-3 PUFA又可能因價格上考慮及須應用大量的維生素E防止氧化酸敗的發生，成本增加必定削減其在市場之競爭力。且魚油若應用7％以上時對屠體產生不快的魚腥味。故應用上仍有諸多徵結仍待克服。 其他W-3 PUFA在田間應用時觀察到有如下的利益(Stitt, 1990)：增加精子與卵之活力，減少胚著床初期PG的產生，降低胚被母體重吸收，增加紅血球攜氧能力間接增加營養分通過胎盤供應胚胎生長所需，豬隻易於管理且較溫馴，對於蹄部的完整性及耐久性有正面的效果，減少豬群中關節炎的嚴重性，減少抗生素使用量。 |
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