瑞可新®的抗炎和免疫调理研究进展及其在猪病防控中的临床应用

2020-10-13 05:56何木荣王科文农华杰
养猪 2020年5期
关键词:抗炎粒细胞细胞因子

何木荣,王科文,农华杰,卢 悦

[硕腾(上海)企业管理有限公司,上海 长宁 200050]

现代养猪生产中,猪群的健康水平、临床表现、生产性能往往是环境、病原、机体等多因素相互作用的结果。瑞可新®,主要成分为泰拉霉素,在预防和治疗由多因素引起的猪呼吸道病综合征时,表现出了卓越的临床药效,很大程度上改善许多猪场的生产成绩。究其原因,一方面,瑞可新®抗菌谱广,血液、肺部及支气管黏液中药物浓度高且持续时间长,即其对胸膜肺炎放线杆菌、多杀性巴氏杆菌、支气管败血波氏杆菌、副猪嗜血杆菌、猪肺炎支原体等猪场常见的致病菌感染有良好的抗菌作用,可以从注射点位快速释放并在肺内达到抑菌浓度,药效长达5~15 d;另一方面,随着研究深入,还发现与其具有抗炎和免疫调节功能有关。本文将根据近年研究成果,简述其抗炎和免疫调节特征,及在多因素影响养猪生产中常见的运用方法和效果。

1 瑞可新®的抗炎作用研究进展

1.1 诱导炎性细胞凋亡并促进胞葬作用

Stephanie等(2015)[1]在体外研究发现,瑞可新®(0.02 mg/mL)与健康猪体内分离的中性粒细胞共孵育0.5 h,可显著引起中性粒细胞的凋亡。在体内试验中,由胸膜肺炎放线杆菌(APP)诱导的肺炎模型中,瑞可新®显著诱导中性粒细胞发生凋亡,抑制由APP毒素引起的细胞坏死,并显著减少炎性细胞浸润,从而减轻了肺脏的病理损伤。在另一个由酵母聚糖诱导的肺炎模型中,在肺泡灌洗液(BALF)中发现,经瑞可新®治疗后的巨噬细胞吞噬凋亡中性粒细胞的能力显著增加(P<0.05)。Carrie等(2013)[2]研究发现,瑞可新®还可以诱导巨噬细胞发生凋亡,但凋亡发生于瑞可新®作用12 h后,巨噬细胞这种延迟性凋亡在炎症反应后期有利于促进炎症的消退并限制肺损伤。Moges等(2019)[3]在体外试验发现,单核-巨噬细胞经瑞可新®处理后再感染蓝耳病病毒(PRRSV),瑞可新®可促进巨噬细胞的凋亡,并抑制其早期坏死。以上的研究表明,瑞可新®通过诱导炎性细胞凋亡而非坏死,并促进胞葬作用来无炎性清除炎性细胞,从而发挥抗炎症作用。

1.2 抑制炎症因子的生成

白三烯 B4(LTB4)和前列腺素 E2(PGE2)是经典的炎症因子。LTB4拥有强效的趋化活化白细胞的作用,在呼吸道中,LTB 4刺激黏液分泌,促进弹性蛋白酶、超氧自由基以及炎性细胞因子的释放。PGE2充当促炎前列腺素,诱导包括IL-8等多种促炎性细胞因子的表达。Stephanie等(2015)[1]用胸膜肺炎放线杆菌(APP)攻毒感染3周龄小猪,3 h后经瑞可新®治疗的试验组支气管肺泡灌洗液(BALF)中的白三烯B4(LTB4)水平显著低于未治疗组。Carrie等(2014)[4]在酵母聚糖(非细菌,一种炎症刺激物)诱导的肺炎试验中,发现经瑞可新®治疗的支气管肺泡灌洗液(BALF)中白三烯 B4(LTB4)和前列腺素E2(PGE2)的产生被显著抑制。以上研究表明,瑞可新®可通过抑制炎症因子LTB4和PGE2的合成来发挥抗炎作用,而且这种抗炎作用与抗菌活性无相关性。

1.3 抑制促炎趋化因子IL-8的生成

白介素-8(IL-8)是一种促炎性趋化因子,其趋化活性最强,对中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和T淋巴细胞有强烈趋化作用,能引发炎症和组织损伤。Carrie等(2011)[5]研究表明,用 LPS(脂多糖,1 μg/mL)刺激的牛中性粒细胞分泌IL-8增加了1.4倍,而用瑞可新®(2 mg/mL持续1.0 h)处理后则显著降低了IL-8的合成(降低了0.55倍)。Moges等(2019)[3]研究发现,PRRSV体外感染单核-巨噬细胞能显著促进IL-8的分泌(增加了6倍),而单核-巨噬细胞经瑞可新®(0.5 mg/mL)预处理后再感染PRRSV,发现IL-8的产生被显著抑制(P<0.05)。以上研究证明,瑞可新®能通过抑制炎性细胞中促炎趋化因子IL-8的合成来发挥抗炎作用。

1.4 抑制NF-κB炎症信号通路的激活

核转录因子(Nuclear factor,NF-κB)是一种重要的转录因子,炎症和免疫反应中大量基因的表达受NF-κB 的调控。Carrie等(2011)[5]在体外试验发现,脂多糖(LPS)显著激活NF-κB炎症信号通路,而瑞可新®作用后则抑制中性粒细胞中LPS诱导的IκBα磷酸化,并防止NF-κBp65亚基的核易位,从而阻止NF-κB炎症信号通路激活。宋爽(2013)[6]研究发现,NF-κB信号通路均参与PRRSV感染激活炎症因子IL-1β、IL-6等以及趋化因子IL-8的表达。由此可见,无论细菌或PRRSV感染,抑制NF-κB炎症通路激活有助于炎症控制。研究结果表明,瑞可新®可通过抑制NF-κB炎症信号通路的激活来调控炎症因子的表达,从而发挥抗炎作用。

1.5 抑制活性氧(ROS)的产生

活性氧(ROS)是生物有氧代谢过程中的副产品,包括超氧阴离子(O2-)、过氧化物(H2O2)和含氧自由基(OH-)等,并且在细胞信号传导和保持机体恒常性起很大作用,产生过多造成细胞损伤,甚至细胞死亡引发炎症。PRRSV感染MARC-145细胞引起氧化应激产生ROS,而且ROS可以激活核转录因子(NF-κB)(Lee等,2005)[7]。宋爽(2013)[6]证明了ROS参与PRRSV感染诱导炎症因子IL-1β、IL-6等以及趋化因子IL-8的分泌。Moges等(2019)[3]在体外试验中发现,PRRSV感染显著增加了静息和LPS激活的单核-巨噬细胞(MDM)中ROS的产生,而用瑞可新®(0.5 mg/mL)预处理MDM 1 h后再感染PRRSV,ROS的产生则被显著抑制(P<0.05)。因此,瑞可新®可通过抑制活性氧(ROS)的产生,从而发挥抗炎作用。

1.6 促进抗炎细胞因子IL-10的生成

IL-10是一种重要的免疫抑制因子,它能抑制前炎症细胞因子的活性,又被称为抗炎细胞因子,能下调前炎症细胞因子(如TNF-α、IL-1及趋化因子IL-8)的基因表达。Moges等(2019)[3]在体外试验研究发现,PRRSV感染单核-巨噬细胞2 h和12 h,抗炎细胞因子IL-10的产生被显著抑制,而经瑞可新®(0.5 mg/mL)预处理后则显著增加了IL-10的分泌水平。因此,瑞可新®通过促进抗炎细胞因子IL-10的生成来发挥抗炎作用。

1.7 促进抗炎脂蛋白A4(LXA4)的合成

花生四烯酸(AA)主要以磷脂的形式存于细胞膜上,当细胞膜受刺激时,在磷脂酶,主要是磷脂酶A2(PLA2)的作用下,AA从细胞膜磷脂池中释放出来,然后在一系列酶的催化下通过不同的代谢途径合成多种强大的免疫调节类二十烷酸,其中经环氧合酶(COX)途径合成前列腺素(PGS),经 5-脂氧合酶(5-LOX)途径合成白三烯(LTs),经 5-脂氧合酶(5-LOX)和12/15-脂氧合酶(12/15-LOX)两种酶协同合成脂蛋白(LXs)。而白三烯B4(LTB4)和前列腺素 E2(PGE2)会加剧炎症,脂蛋白 A4(LXA4)已证明能减少中性粒细胞的浸润,增强巨噬细胞对病原菌及凋亡中性粒细胞的吞噬作用,减少炎性因子的分泌等双重抗炎作用。在炎症发展过程中,促炎白三烯与抗炎脂质介体的合成途径会发生转换,从而促进炎症的消退与修复。Gilroy等(2004)[8]证实,在急性胸膜炎模型中,磷脂酶A2(PLA2)的不同亚型就可以导致促炎性的或者是抗炎性的花生四烯酸(AA)的衍生脂质介体的产生。在Carrie等(2014)[4]的研究中发现,瑞可新®通过抑制PLA2的活性,显著降低了中性粒细胞(静息和激活)中LTB4的分泌,同时明显促进了抗炎脂蛋白A4(LXA4)的产生。瑞可新®对各种不同PLA2亚型的活性影响作用尚不清楚,但该研究结果首次证明了大环内酯类抗生素能够刺激有效的抗炎脂质介体的产生。因此,瑞可新®可以通过调节促炎与抗炎介体合成途径的转换,促进抗炎脂蛋白A4(LXA4)的合成来发挥抗炎症作用。

综上所述,无论是细菌或PRRSV等感染导致的肺部炎症,瑞可新®在解决肺部炎症方面,可通过:1)诱导中性粒细胞和巨噬细胞等炎性细胞凋亡并促进胞葬作用;2)抑制LTB4、PGE2等炎症因子合成;3)抑制促炎趋化因子IL-8的合成;4)抑制NF-κB核转录因子炎症信号激活;5)抑制巨噬细胞活性氧(ROS)的产生;6)促进抗炎因子IL-10的产生;7)调节促进抗炎脂蛋白A4(LXA4)的产生;从而发挥多途径的抗炎活性。

2 瑞可新®的免疫调理作用进展

2.1 维持PRRSV感染的巨噬细胞的形态和功能

PRRSV主要感染猪的巨噬细胞,使受感染猪免疫力降低,容易继发其他病原特别是呼吸道病病原微生物。巨噬细胞具有重要的生物学功能,参与非特异性免疫与特异性免疫。在非特异性免疫中,巨噬细胞通过吞噬作用杀灭及清除病原体和异物,并介导炎症反应;在特异性免疫方面,巨噬细胞主要对抗原递呈进行调节和分泌各种细胞因子,发挥免疫调节功能。研究发现,在PRRSV感染早期猪肺泡巨噬细胞的外源性抗原加工和递呈功能下降,从而影响机体对PRRSV本身和其他病原微生物的体液免疫应答(磨美兰,2005)[9]。而且PRRSV感染会导致肺泡巨噬细胞存活率降低,细胞形态改变,杀菌活性和吞噬功能下降,表达Fc受体和补体能力也明显降低(Chiou,2000)[10]。

瑞可新®可防止PRRSV诱导的猪单核细胞衍生巨噬细胞(MDM)的形态改变。Moges等(2019)[3]在体外用PRRSV(0.1 moi)感染MDM,在感染12 h后近60%的细胞表现出成纤维细胞样外观(胞质假足的细长表型),未感染的细胞则少于20%的细胞表现出这种形态变化;而用瑞可新®(0.5 mg/mL)预处理1 h则显著抑制PRRSV感染诱导的巨噬细胞形态改变(P<0.05)。巨噬细胞形态与功能是相关的,形态学的改变与巨噬细胞的激活改变有关。

瑞可新®可恢复PRRSV感染的猪单核-巨噬细胞(MDM)中Fc介导的调理性吞噬作用。调理作用(Opsonization)又称调理素作用,是指抗体、补体与吞噬细胞表面受体结合,促进吞噬细胞吞噬细菌等颗粒性抗原的作用。抗体的调理作用主要是通过IgG的Fc段与中性粒细胞、巨噬细胞表面的IgG Fc受体结合,增强其吞噬作用。Fc受体为对免疫球蛋白Fc部分c末端的受体。免疫球蛋白(Ig)与抗原结合后,抗体的Fc段变构,与细胞膜上的Fc受体结合,产生各种生物效应,抗原-抗体复合物对细胞的作用都是通过Fc受体的介导,因此Fc受体在免疫功能及其调节中具有非常重要的作用。Moges等(2019)[3]在体外试验中,MDM 被 PRRSV(0.5 moi)感染12 h,然后与IgG包被的乳胶珠(模拟抗原-抗体复合物)一起孵育45 min,发现PRRSV感染显著减少了具有高吞噬指数的巨噬细胞数量(至少吞噬5个乳胶珠的细胞),即Fc受体介导的吞噬作用显著下降。而瑞可新®(1 mg/mL)预处理1 h后,PRRSV感染MDM诱导的吞噬抑制作用被消除(P<0.05)。

瑞可新®恢复了PRRSV感染的单核-巨噬细胞(MDM)的非调理吞噬作用。Moges等(2019)[3]用荧光标记的酵母聚糖颗粒模拟感染的细菌,与感染PRRSV 12 h的MDM一起孵育1 h,结果发现,PRRSV感染显著减少了具有高吞噬指数的细胞数量(至少吞噬5个酵母聚糖颗粒的细胞)。用瑞可新®预处理(1 mg/mL)1 h后,PRRSV感染MDM诱导的吞噬抑制作用被消除(P<0.05)。

以上几个研究结果证明了瑞可新®通过对巨噬细胞形态结构和功能的保护性调节,防止了PRRSV引发的巨噬细胞吞噬功能障碍而导致的免疫抑制;也佐证了瑞可新®在临床上治疗与预防由PRRSV引起的细菌继发感染的卓越效果。

2.2 对疫苗免疫反应的调节作用

Pomorska-Mól等(2018)[11]研究发现,瑞可新®与猪流感疫苗同时使用,提高了特异性抗体的产生。他对猪只分别在8周龄与10周龄时进行猪流感灭活疫苗免疫,同时分边注射瑞可新®(2.5 mg/kg)。结果发现,在二免后第4周和第6周,肌注瑞可新®的猪只HI滴度(抗血凝素的抗体)显著增加(P<0.05),但对T细胞介导的免疫反应没有影响。Pomorska-Mól等(2016)[12]的另一项研究中也有类似结果,他对8周龄的猪只免疫猪丹毒灭活疫苗,同时分边注射瑞可新®(2.5 mg/kg)。结果发现,肌注瑞可新®的猪只在疫苗接种后第4周和第6周的抗体产生比单独免疫疫苗组显著增高(P<0.05)。因此,瑞可新®促进了猪丹毒灭活疫苗特异性抗体的产生。据Jonathan等(2019)[13]报道,他对 3周龄断奶仔猪免疫PCV2-MH疫苗的同时分边肌注瑞可新®,并未发现猪只免疫细胞群的比例发生改变,并且不会对PCV2的抗体产生有影响。由此可见,瑞可新®与部分疫苗同时分边注射使用对疫苗诱导的体液免疫反应具有积极的促进作用。但瑞可新®对不同疫苗免疫调节作用的差异,可能与疫苗的抗原成分,包括减毒活疫苗、灭活疫苗以及疫苗佐剂等相关。

3 瑞可新®在猪病防控中的经典临床应用案例

3.1 提升蓝耳病阳性场的生产水平

针对蓝耳病阳性场常见的呼吸道病综合征均为多种因素互作结果,在使用药物治疗时,应当注射长效广谱的抗生素。据King等(2013)[14]报道在蓝耳病抗原检出率为2.5%的断奶仔猪群,并存在多杀性巴氏杆菌、链球菌、副猪嗜血杆菌、支气管败血波氏杆菌、猪胸膜肺炎放线杆菌、肺炎支原体等病原感染,在断奶后转群时肌注瑞可新®均能改善仔猪在保育和肥育阶段的生长性能,保育期结束时瑞可新®保健组的死亡头数显著低于对照组(P<0.05),保育期结束均重也明显高于对照组(表1)。据当时的猪价行情估算瑞可新®的投入回报达头均82元(人民币)。

表1 应用瑞可新®改善断奶仔猪后期生长性能

由此可见,在蓝耳病阳性场的猪群,应用瑞可新®在预防保健方面,仔猪的生长性能及健康都得到明显改善。

3.2 缓解猪流感阳性场断奶仔猪的临床症状

Cyrille等(2010)[15]报道在蓝耳病及圆环病毒2型阴性、猪流感及猪肺炎支原体阳性场,同时曾经出现传染性胸膜肺炎的感染病史。呼吸道病综合征常在断奶仔猪栏舍暴发,3周龄开始饲料给药(土霉素1 000 mg/kg),但效果不理想,主要表现有发病率高、猪个体重降低和正品率低。随后猪场兽医采取3周龄断奶时单次注射瑞可新®,发现肌注后2周内仔猪咳嗽指数、呼吸道病综合征的发生次数明显低于常规饲料给药保健组(P<0.05),并且日增重显著优于对照组(P<0.05)。这可以说明瑞可新®单次注射保证了预防猪群整体疗效(表 2)。

表2 单针注射瑞可新®对断奶仔猪前期健康的影响

由此可见,由流感病毒继发的多杀性巴氏杆菌、副猪嗜血杆菌、支气管败血波氏杆菌、猪胸膜肺炎放线杆菌等细菌性肺炎的感染中,运用瑞可新®能改善断奶仔猪健康,并提高仔猪生长性能。

4 总结

综上所述,瑞可新®一方面,通过诱导中性粒细胞凋亡,促进巨噬细胞胞葬作用,抑制促炎因子产生,促进抗炎因子和消炎脂质介体合成等多途径展现抗炎活性;另一方面,通过对巨噬细胞结构和功能的保护性调节,防止了PRRSV感染导致的巨噬细胞吞噬功能下降。另外,还发现对猪流感和猪丹毒等的免疫抗体有促进作用。瑞可新®的所有这些抗菌之外的特性,使得它在猪蓝耳病地方性流行普遍存在和现代养猪生产的环境、流程容易对猪产生应激,以及多因素影响猪群健康水平和生产性能的大背景下,相较其它抗生素展现出巨大的优势。事实证明,瑞可新®在养猪生产上的合理运用,大大提高了猪群的健康水平和生产性能。

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