卵黄抗体及其特征
所谓卵黄抗体,是指从免疫禽蛋中提取出的针对特定抗原的抗体。卵黄抗体的研究始于19世纪末至20世纪初。1889年,研究者发现了卵黄中富含抗体;1934年,试验证明,母鸡血清中的抗体可以转移到卵黄中,从而为雏鸡提供被动免疫保护。试验证实,相对别的血浆蛋白,IgG被选择性地转运到卵泡中。1969年,研究者将这种抗体命名为IgY,并提出并证实,IgY转运到卵泡的过程是受体依赖性的,认为卵巢的敌队受体使得血液中所有的尬亚群被选择性转运到卵泡中。存在于禽卵黄中的免疫球蛋白主要是IgY,IgM、IgA和IgD含量极少。
鸡IgY在功能上相当于哺乳动物IgG,但在结构上有所不同。相对哺乳动物 IgG,鸡IgY也是由两条轻链和两条重链组成,但IgY重链没有铰链区,除可变区外,有4个恒定区。利用序列比较表明,鸡IgY重链可变区CV3、 CV4,相当于哺乳动物IgG重链可变区Cy2、Cy3,而鸡IgY重链可变区Cv2在哺乳动物IgG重链中被铰链区取代。序列比较分析同样发现,相对于其他免疫球蛋白(IgG、IgM和IgA),鸡IgY与哺乳动物IgE在系统发生学上更接近一些。鸡IgY可分为Igyl、IgY2和相IgY3三个亚类,但卵黄中只有Igyl和IgY2两种。与从其他哺乳动物(如鼠、兔、猪、马、牛等)血液中获得抗体相比,卵黄抗体具有无法比拟的优越性。
由于鸟类与哺乳类动物种系发生学的差距,鸟类更适于生产抗哺乳动物抗原的特异性抗体。
卵黄抗体不会激发补体系统,不与抗哺乳动物抗原的抗体发生反应,不与哺乳动物和细菌的Fc受体结合,这在免疫诊断中具有重要意义。
化学性质稳定
卵黄抗体作为一种具有生物活性的免疫球蛋白,在储存、生产和加工以及摄食及消化过程中,保证抗体活性的稳定性是非常关键的。多项试验表明,鸡IgY具有较好的稳定性,耐酸、耐碱、耐热。研究者研究了胃蛋白酶对抗狂犬病毒IgY活性的影响,结果表明,体经胃蛋白酶酶解24小时后仍保持中和抗原的作用,其酶解片段也具有抗体活性。研究了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶对抗人轮状病毒IgY活性的影响,结果表明,在pH值为2.0条件下,抗人轮状病毒IgY 在胃蛋白酶处理1小时后活性几乎全部丧失,但在pH值为4.0条件下的活性为91%,10小时后仍有63%的活性;而胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶对抗人轮状病毒IgY活性的影响不大。试验表明,胃液对干粉抗体效价影响不大。特别对幼龄动物而言,其胃内pH值不是很低的情况下,口服卵黄抗体不会遭到太大的破坏。此外,卵黄抗体还具有良好的加工和储存性能。研究者将抗子猪大肠杆菌卵黄抗体制成喷雾干燥粉,除了黏附在管壁上的抗体满度稍有下降外,正常喷出的干粉抗体滴度与卵黄液一致。体外试验表明,经喷雾干燥的含抗K88菌毛抗体的鸡卵黄粉能有效阻碍K88-ETEC与猪小肠黏膜的黏附。卵黄抗体较易保存,在4℃条件下存放5年或室温条件下存放6个月对抗体活性无明显影响。据报道,抗脊首灰质炎病毒IgY在25℃室温条件下,保存半年活性无明显变化。
产量高、成本低,便于规模化生产
卵黄中抗体浓度能长期维持在相当于甚至超过血清抗体浓度的水平上。l只产蛋鸡(以平均每周产蛋5枚~6枚,平均每枚鸡蛋蛋黄大约15ed计算)所产蛋生产的抗体量相当于90毫升~100毫升血清或180毫升~200毫升血液,例如1只兔子1个月可提取IgG约 200毫升,而1只蛋鸡1个月从蛋中可提取2000毫升以上。此外,在实际生产中,动物的采血不仅对动物本身是极大的应激,而且费时费工,大规模生产是不切实际的。而利用蛋鸡生产抗体要方便得多。
影响卵黄抗体产生的主要因素
动物本身
蛋鸡的品种是影响卵黄抗体生产的重要因素。不同的蛋鸡对特定抗原的免疫应答反应及产蛋量是有差异的,这必然影响抗体的蛋白质和白细胞。一般来说,用于生产卵黄抗体的鸡最好选用近交系的蛋鸡。此外根据所生产卵黄抗体的用途来说,用于治疗目的的卵黄抗体的生产宜选用SPF鸡,用于预防目的卵黄抗体的生产可以选用商品蛋鸡。选择健康的鸡群是卵黄抗体生产前必须进行的工作,对先天遗传因子缺陷,引起免疫器官、组织和免疫细胞功能的异常或欠缺及先天免疫系统功能正常,但后天受到某些影响形成对抗原的应答低下甚至缺失的鸡要及时淘汰。
免疫
抗原的特性、剂量是影响机体对外来抗原物质免疫应答反应强度的重要因素之一。研究者比较了大肠埃希氏杆菌灭活苗与大肠埃希氏杆菌菌毛蛋白亚单位疫苗对卵黄抗体效价的影响,结果表明,后者得到的抗体MRHI要高于前者。国外有试验也显示出相似的结果,用菌毛蛋白疫苗免疫的抗体滴度为14万,而全菌体疫苗抗体滴度仅2000。此外,良好的佐剂特别是油乳型的佐剂,如弗氏佐剂,对维持机体高体液免疫应答是必需的。免疫程序也是影响抗体效价的重要因素,它包括抗原剂量、免疫接种部位和方式、首免日期、加强免疫间隔等。一般来说,免疫接种宜采用分点皮下或胸肌注射;抗原剂量要视抗原性的高低而定,一般对蛋鸡而言,一次注射量为1毫升,剂量过低不能激起有效的体液免疫应答,而大剂量的抗原也可能导致鸡免疫麻痹,机体不能对该抗原形成正常的免疫应答。加强免疫间隔以2周以上为宜,通过两次加强免疫后可获得较高水平的卵黄抗体。首免以开产不久或即将开产的蛋鸡为宜,高龄鸡的体液免疫能力开始衰竭,试验表明,对42周龄的鸡再进一步加强免疫,相应的卵黄抗体水平不再增高。
饲养条件
用于生产卵黄抗体的鸡群要严格环境控制。一般采用笼养,饲养密度不要过大,要给蛋鸡提供足够的活动空间。鸡群的防疫工作在卵黄抗体的生产过程中尤其重要。各种病毒、细菌和寄生虫感染在一定程度上都会对卵黄抗体的生产造成负面影响。非严重营养缺乏或过量,往往容易被人们所忽视,但会影响到鸡的免疫功能。一些必需氨基酸的缺乏或过量也会影响鸡体液免疫功能,众多学者在雏鸡试验中证明,蛋氨酸缺乏不影响动物对抗原的抗体应答反应,这恰与免疫球蛋白中蛋氨酸含量很低的现象相吻合。但是试验证明,过量的蛋氨酸对抗体的形成有抑制作用。色氨酸的缺乏可能降低体液免疫功能;补充色氨酸可提高动物体液免疫功能维生素和微量元素对鸡体液免疫的影响亦不可忽视。
鸡抗猪产肠毒素大肠杆菌卵黄抗体的开发与应用
致病性大肠杆菌主要有猪产肠毒素大肠杆菌、肠致病性大肠杆菌、脑出血性大肠杆菌和肠侵袭性大肠杆菌。其中猪产肠毒素大肠杆菌是造成新生子猪和断奶子猪腹泻最主要的致病菌之一。猪产肠毒素大肠杆菌本身具备两个致病因素:一是带有F抗原(勤附因子)可使菌体黏着于小肠的上皮细胞上,以抵抗肠道蠕动的冲刷作用,从而使细菌在定居部位大量繁殖。二是产生杨毒素,有两种类型,即热稳定毒素和热不稳定毒素,热不稳定毒素具有抗原性和仅有弱抗原性。
生产上多采用猪产肠毒素大肠杆菌的多价疫苗免疫母猪,提高初乳中的抗体水平,以防治哺乳子猪产肠毒素大肠杆菌性腹泻。然而母乳中的抗体保护作用是有限的和暂时的,在断奶后短期内将消失。高免血清价格昂贵。因此应用抗猪产肠毒素大肠杆菌卵黄抗体治疗和预防新生和断奶子猪腹泻的研究在国内外一直备受瞩目。研究者首次用卵黄抗体控制子猪大肠杆菌病,他们将提纯的猪产肠毒素大肠杆菌宿主特异性菌K88、K99和987P制成纤毛蛋白疫苗,胸部肌肉注射疫产蛋母鸡,抗体水平达到高效价后,收集鸡蛋,分离和喷雾干燥卵黄抗体,对感染不同猪产肠毒素大肠杆菌菌株的初生未采食的哺乳子猪进行卵黄抗体治疗,结果显示所有子猪接受不同菌株感染后12小时内均发生腹泻;用效价为625和2500的抗体治疗子猪全部存活,而对照组子猪死亡率超过80%。
研究者都进行了相关的研究,均得到了类似的结论。用K88、K99、987P三价灭活苗试制了4批鸡抗猪ETEC卵黄抗体,在北京近郊5个县9个猪场近900头子猪中进行防治试验。对于确诊为大肠杆菌引起的子猪黄痢、白痢的治疗和预防有效率为100%。再分别制备了抗K88、K99、987P和F41;菌毛抗原和菌体抗原卵黄抗体,结果表明,用菌毛蛋白疫苗得到的抗体MRHI要高于菌体疫苗,试验表明,前者防治子猪腹泻效果也明显高于后者。在用菌毛蛋白疫苗免疫的抗体滴度为14万,而全菌体疫苗抗体滴度仅1.2万。
卵黄抗体的应用前景
近年来国内外研究者研究了针对各种抗原的IgY,包括人和动物的某些致病微生物(人和猪的轮状病毒、禽类新城疫和传染性法氏囊病毒等及水产动物的各种致病微生物)以及激素、酶等活性物质,如:抗豚酶卵黄抗体、抗生长抑素卵黄抗体和抗胆囊收缩素卵黄抗体等。虽然卵黄抗体可以经口服而在小肠内局部发挥作用,不存在药物残留和耐药性的问题;而且卵黄抗体液是蛋白质,有促生长作用。但在鸡卵黄抗体的应用上有必要进一步探讨和研究,如何提高抗体的防治效果和降低生产成本的问题。此外,卵黄抗体粉是高蛋白物质,营养丰富,可能已带菌,或于生产过程中极易受细菌污染;生产卵黄抗体没有统一的质量标准可执行,没有规范的操作规程,没有用于监测的质量标准。因此卵黄抗体的应用需一个科学论证和规范的过程。(作者:华中农业大学动物科技学院 程学慧;彭隆)