雞之飼料中硫胺酸含量與免疫應答之關係
一、免疫與營養
免疫能為在各種環境下，動物為要維持生存，行巧妙機構主幹之機構，維持免疫能，再使促進，對動物生存，以及維家畜之健康及生產上很重要。提高免疫能力，可期待提高抗病能力，在畜產分野，近年亦開始關心起從來不太注目之營養與免疫之關連。營養─免疫─感染，疾病三者之間的關係密切，在低營養狀態，會降低二次性免疫機能，易發生感染、疾病。又感染、疾病會促進體內之異化反應，提高營養素之要求量，有可能促進營養缺乏狀態。又某種環境條件之惡劣化，會變化營養要求量，同時亦易引起感染，疾病。
自營養學之立場，為要阻止這種關係，切望改善個體之營養狀態，增強個體之生體防禦能。
二、免疫機能
在生體防禦機能(廣義之免疫)之分類，有各種分類法，可大別由下面所示之5種因子所成：
(1)皮膚、粘膜之阻礙(barrier)。
(2)不關與抗原識別之非特異性之體液性因子(補體系)。
(3)不關與抗原識別之非特異性細胞性因子(食細胞素)。
(4)依特異識別抗原之抗體分子之體液性因子(免疫球蛋白)。
(5)依特異識別抗原之淋巴球之細胞性因子。
這些因子固然依動物之營養狀態，免疫機能發現對象，其機能發現之樣式或展開有異，唯在動物之營養狀態異常時，這些因子會互相補償機能，形成生防衛網。
三、經濟動物之營養素要求量及緊迫性
現今確立之營養素要求量，係依據成長，產蛋，產肉，飼料之利用效率，繁殖能力等指標求出者，沒有考慮及對感染，疾病之抵抗性，飼育密度，環境溫度等。重複緊迫時，即使給與滿足營養素要求量之飼料，有經驗認識因任何生理變調會引起生產性降低，亦必要考慮緊迫負荷時之營養素要求量，據此，才有可能防衛雞之健康，進而可資提高生產性。
有關各個氨基酸對免疫影響之研究，在哺乳動物，較少於蛋白質之質、量、維生素、微量礦物質，有彙總於Gross及Newberne(1980)與Beisle(1982)之總說。另，在家禽，蛋白質、氨基酸營養與免疫之關係，幾乎不知，近年好容易才有開始系統性之研究狀況，本文將就有較研究進展之甲硫氨酸與免疫應答之關連，敘述如下：
四、飼料甲硫氨酸含量與免疫
要考慮飼料甲硫氨酸含量與免疫應答之關係，有必要分開考慮甲硫氨酸之缺乏與過剩，各種免疫機能之種類與其抗原，亦分開考慮較易理解，但雞之研究較少，本文將總括這些敘述如下：
1. 飼料中甲硫氨酸含量與最大成長及最大免疫應答
如表1所示，佔蛋白質之免疫球蛋白質之甲硫氨酸比率，較少於示於體組織中之甲硫氨酸含量或飼養標準之甲硫氨酸要求量。自這些事實，飼料中甲硫氨酸含量限於非常少或不會太多，推測可成主飼料中之甲硫氨酸含量，不影響抗體產生。在哺乳動物，有報告支持此想法之研究結果(1982,Hill)。
表1. 體組織及含γ─球蛋白之主要氨基酸含量及氨基酸之飼料要求量
| 氨基酸 | ％，蛋白質 | ||
| γ─球蛋白a | 體組織b | 飼料要求量b | |
| 甲硫氨酸 | 0.8 | 1.8 | 2.0 |
| 1／2胱氨酸 | 2.4 | 1.8 | 1.5 |
| 離氨酸 | 3.2 | 5.0 | 5.0 |
| 組氨酸 | 1.6 | 2.0 | 1.5 |
| 魚精氨酸 | 6.2 | 6.7 | 3.0 |
| 纈草氨酸 | 7.0 | 6.7 | 4.0 |
| 異白氨酸 | 2.5 | 4.1 | 2.0 |
| 白氨酸 | 7.5 | 4.1 | 3.0 |
| 苯丙氨酸 | 3.2 | 4.0 | 3.5 |
| 甘氨酸 | 3.2 | ─ | 5.0 |
(a)：Tenenhonse及Dentsch(1966)
(b)：Scott(1980)
對此，Tsiabe氏(1987a,b)表示，在肉雞，飼料中甲硫氨酸含量，不少影響抗體產生等之免疫應答(表2)。在這些研究，係利用代謝熱能含量3.26Mcal／kg，粗蛋白質含量21％飼料，以示於表2之不同甲硫氨酸含量之6種飼料，給與0~21日齡之間肉雞，檢討對有T細胞依存性抗原之羊赤血球(SRBC)之抗體價(體液性免疫之一指標)，及對PHAP之遲延型皮膚過敏症(細胞性免疫之一指標)。發現甲硫氨酸之添加量增加到0.6％，抗SRBC抗體價及對PHAP之遲延型皮膚反應，亦隨著增加，確知甲硫氨酸有免疫賦活作用。且顯示最大成長之飼料中甲硫氨酸含量與使免疫機能(在他們之研究，為SRBC抗體價及遲延型皮膚過敏症)最大之甲硫氨酸添加量有異，這表示最大免疫應答之飼料中甲硫氨酸含量，要較高於最大成長之所需。
表2. 飼料中甲硫氨酸含量對肉雞之成長與免疫應答之影響(Tsiagbe等1987a,b)
| 甲硫氨酸含量(％) | 3週齡時體重(g) | SRBC抗體價(㏒2) | lgM(㏒2) | lgM(㏒2) | PHA-1遲延型皮膚反應(㎜×10-2) |
| 0.350 | 498b | 4.89 | 4.17 | 0.74c | 21d |
| 0.413 | 546a | 5.29 | 4.17 | 1.09b | 37bc |
| 0.600 | 551a | 5.26 | 3.91 | 1.35a | 53a |
| 1.200 | 542a | 5.33 | 4.41 | 0.94bc | 35c |
| 1.800 | 488b | 4.86 | 4.00 | 0.86b | 30cd |
a,b,c：P＜0.05 胱氨酸含量0.35％
他們自上述之實驗結果及在淋巴球，自膽鹼系統不能變換成甲硫氨酸之哺乳動物研究結果(1986 Moll)，推測甲硫氨酸之最大成長與最大免疫應答之要求量有異。
著者另途徑檢討飼料中甲硫氨酸含量，對肉雞抗體產生能之影響結果，獲得異於Tsiagbe氏(1987, b)之結果(表3、4)，亦即以飼料中甲硫氨酸含量最不足到過多之飼料，自0或10日齡給與，至21或27日齡時，明確觀察出顯示最大成長之飼料甲硫氨酸含量，表示對SRBC之抗體價，是隨甲硫氨酸添加水準有略降低，或不受甲硫氨酸添加量之影響，且對T細胞非依存性抗原之Prncella菌之抗體價，完全不受飼料甲硫氨酸含量之影響。
表3. 添加甲硫氨酸於飼料對肉雞成長及抗體產生之影響(1992 Takahashi等)
| 粗蛋白質含量％ | 19.6 | 19.9 | 20.0 | 20.1 | 23.0 |
| 甲硫氨酸含量％ | 0 | 0.37 | 0.59 | 0.74 | 0.24 |
| 含硫氨基酸含量％ | 0.56 | 0.93 | 1.15 | 1.30 | 0.93 |
| 28日齡時體重(g) | 0,005±22b | 1,038±18b | 1,052±16ab | 1,040±18b | 1,112±8a |
| 飼料攝取量(g／21日) | 1,403±34 | 1,322±3 | 1,350±27 | 1,320±45 | 1,363±34 |
| SRBC抗體價(㏒2) | 7.1±0.4abc | 7.5±0.4ab | 6.4±0.3c | 6.9±0.3bc | 8.0±0.2 |
| brncella抗體價(㏒2) | 6.5±0.3 | 6.8±0.3 | 6.8±0.1 | 6.4±0.3 | 6.3±0.2 |
a,b,c：P＜0.05
試驗飼料給與7~28日齡
表4. 飼料甲硫氨酸含量對自由攝取或等量給與飼料之肉雞的成長及抗體產生之影響(1992 Takahashi)
| 粗蛋白質含量(％) | ──────────────23.0────────────── | |||
| 甲硫氨酸添加量(％) 含硫氨酸含量(％) |
0 0.49 |
0.22 0.71 |
0.44 0.93 |
0.66 1.15 |
| 增體量(g／17日) 飼料攝取量(g／17日) SRBC抗體價(㏒2) brncella抗體價(㏒2) |
533±27c 633±35b 2.9±0.5ab 5.7±0.4 |
615±27b 693±2ab 1.9±0.3b 5.1±0.6 |
652±26ab 744±31b 3.1±0.3a 6.4±0.4 |
695±22a 809±18b 3.4±0.3a 5.4±.5 |
等 量 給 與 |
||||
| 增體量(g／17日) 飼料攝取量(g／17日) SRBC抗體價(㏒2) brncella抗體價(㏒2) |
533±27b
2.9±0.5 5.7±0.4 |
570±17ab
3.6±0.6 5.9±0.4 |
569±11ab
2.9±0.3 5.8±0.3 |
598±16a
2.7±0.4 5.1±0.5 |
a，b，c：P＜0.05
試驗飼料給與10~27日齡
又使認為會影響抗體產生之蛋白質及熱能攝取量同一，僅祇變化甲硫氨酸攝取量時，抗SRBC抗體價及抗brucella抗體價，亦不受甲硫氨酸攝取量之影響(表4)，有異於Tsigbe氏之研究結果。著者所使用之飼料原料或飼料，營養素組成，大致同於Tsiagbe氏之試驗結果，困難自營養素組成加於解釋著者與Tsiagbe氏結果之不同，求開始給與試驗飼料時期之差異，似乎較妥當，亦即推測，自孵化經一週之時期的飼料，營養素組成，對此後之免疫應答非常重要。
2. 免疫應答對飼料中甲硫氨酸與飼料給與時期及期間
在著者之研究室(1992)，有摘除孵化直後肉雞腹腔內殘存蛋黃(可考慮為缺乏營養素供給量)之肉雞，其血中免疫球蛋白質濃度(表5)及脾臟，胸腺之Mitogen之淋巴球之幼弱化反應，明然相對較低於沒有摘除蛋黃之肉雞，顯示成長初期之營養，對免疫之重要性。但去除之蛋黃中因亦可考慮有存在使免疫應答賦活化之物質，所以關於此點亦有必要再作研究。
表5. 摘除賤存蛋黃對肉雞初期成長之血中lgG濃度變化之影響(1992儎氏)
| 日齡(日) | 血中lgG濃度(mg／ml) | |
| 對照 | 摘除蛋黃 | |
| 1 | 5.50±1.09 | 2.57±0.56 |
| 3 | 3.81±0.88 | 2.41±0.51 |
| 7 | 1.07±0.10 | 0.90±0.13 |
| 14 | 3.00±0.73 | 2.39±0.88 |
又利用鼠(Rat)之實驗，據報，離乳直後使甲硫氨酸，胱氨酸，膽鹼，葉酸，維生素B12等親脂(lipotropic)物質之一或複數缺乏時，淋巴球之幼弱化反應顯著降低，離乳後給與缺乏食時，淋巴球之幼弱化反應降低會慢慢恢復，最終，不見缺乏食與對照食之差異(1982 Nanss)。這可能暗示，年幼期之免疫的甲硫氨酸要求量，可能較高於青年期或狀年期。但在這些實驗，試驗期間中係給與同一飼料原故，所以以幼齡作基準之親脂缺乏食，不能否定有滿足青年期或狀年期之要求量的可能性。
又在此實驗，研究甲硫氨酸與免疫應答關係之際，顯示亦要充分考慮研究，有密切關係及膽鹼，胱氨酸以外之甲硫氨酸代謝之物質(葉酸或維生素B12等亦包括)的代謝之重要性。
另在雞，因有詳細檢討過每一育成階段之營養素要求量(關於成長、生產)，對於前述之鼠加齡與營養素要求量，對免疫應答之影響，要導出答案，似乎沒有那樣困難。據Lacetera氏(1991)之報告，由於飼料中甲硫氨酸含量之過剩(要求量之3倍)，對肉雞之新城瘟病或大腸菌內毒素之抗體價，與對照相較，在測定抗體產生之日齡，有多少差異，據報較高(表6)。他們所使用之飼料，其飼料熱能含量或粗蛋白質含量，雖與著者所使用的略有差異，但應各育成時期，改變飼料中甲硫氨酸含量，若僅舉抗體產生，孵化直後給與甲硫氨酸過剩飼料，顯示至出荷日齡，有提高抗體產生之可能性。
表6. 飼料中甲硫氨酸含量及日齡對肉雞之新城雞瘟病病毒及大腸菌抗體價之影響(1991 Lacetera等)
(1)體重(g)
| 日齡(日) | 21 | 42 | 56 |
| 對照飼料 | 440±10 | 1,402±37 | 2,110±53 |
| 試驗飼料 | 489±10* | 1,452±37 | 2,113±54 |
(2)新城雞瘟病病毒抗體價(㏒2)
| 抽樣日齡(日) | 38 | 48 | 56 |
| 對照飼料 | 3.22±0.19 | 8.22±0.22 | 5.65±0.21 |
| 試驗飼料 | 2.93±0.19 | 8.71±0.22 | 6.25±0.21* |
(3)抗大腸菌抗體價(㏒2)
| 取樣日齡(日) | 38 | 48 | 56 |
| 對照飼料 | 9.28±0.29 | 7.49±0.30 | 6.23±0.25 |
| 試驗飼料 | 10.86±0.28* | 8.04±0.30* | 6.43±0.25 |
(4)給與飼料
| 1~21日齡 | 22~42日齡 | 43~56日齡 | |
| 對照飼料 | 0.45％Met | 0.34％Met | 0.30％Met |
| 試驗飼料 | 1.35％Met | 1.02％Met | 0.90％Met |
粗蛋白質含量為21％。
代謝熱能2.9Mcal／kg。
3. 系統間差及雌雄間差
由於飼料中甲硫氨酸含量之變化，對肉雞之免疫應答，有系統間差或雌雄間差之報告，不限於著者知道。但以緊迫負荷時會上昇之腎上腺酮(corticosterone)，投與生理濃度以上時，在公採蛋雞，對SRBC之抗體價會降低，但在公肉雞，其抗體價卻不變(1989 Siegel)，又在母肉雞，由於腎上腺酮之投與，會降低抗SRBC抗體價(1992a, Takahashi氏)，可見雌雄間差。像這樣，抗原投與時，有其他緊迫負荷時，會產生系統間差或雌雄間差，此際，使飼料中甲硫氨酸含量變化，是否會使免疫機能變化卻不明。
4. 緊迫應答與代謝變化
在免疫應答中，生體會引起依Sitocaine媒介之各種之代謝適主，在免疫應答中，所放出之很多之Sitocaine中，interloikia 1及6(lL─1,6)與腫瘍壞死因子(TNF)，為主要中間代謝媒介物質，如表7所示樣，會直接或間接的，引起減少飼料飼料攝取量，增加熱消費量，增加葡萄酸化及糖新生，促進骨骼蛋白質分解，降低脂質蓄積系之機能及促進脂質分解系之機能代謝變化。此種變化是依年齡或營養狀態而異。
表7. Sitocaine對哺乳動物所知之代謝調節扮演之角色(1988 Klasing)
增加 |
降低 |
熱能消費量 體溫 葡萄酸化 糖新生 脂肪組織之脂肪分解 肝臟之甘油三脂合成 急性期蛋白質之合成 骨骼蛋白質之分解 肝臟之metallothioneine合成 放出glucocorticoid 放出高血糖素(glucagon) 放出胰蛋素 |
飼料攝取量 脂蛋白質解脂𠕇 活性 脂肪酸合成能 放出酪素(tyroxin)
|
5. 飼料中甲硫氨酸含量與緊迫負荷
Klasing氏(1988)，以飼料中缺乏或充分甲硫氨酸含量之飼料，給與肉雞，複次數投與lipo多糖或S,aureus等之抗原，行負荷緊迫之實驗。給與甲硫氨酸缺乏之飼料肉雞，其體重降低程度，較少於給與充分甲硫氨酸飼料之肉雞，這啟示，在免疫緊迫負荷之肉雞，會降低甲硫氨酸之要求量(表8)。這種現象亦見於投與球蟲之雞。在同實驗中，測定血中interloikin之活性，顯示在給與缺乏甲硫氨酸飼料之肉雞，活性較低，給與甲硫氨酸飼料之肉雞的免疫應答較低或遲延(表8)。
在免疫應答盛起之際，盛行異化作用已如前述，但給與缺乏甲硫氨酸之飼料，肉雞之免疫應答低度，即使在負荷緊迫之狀態，亦不能促進異化作用，顯示為要成長，飼料有效的被利用。反之，在給與有充分甲硫氨酸含量之飼料，肉雞之緊迫應答，有充分機能，亦通常發生異化作用，顯示飼料有被利用於生體防衛。
此點在經濟動物，啟示賴營養調節免疫之際的重要問題點，亦即，使免疫機能有充分機能之營養素量，使充分發揮生體防衛機能，自維持生體健康之生體側觀點來看固然好，唯自飼料之有效利用(營養素對生體之蓄積效率)或飼料之經濟性來看，不能說必定好。另，若考慮飼料之有效利用(營養素對生體之蓄積效率)為第一時，宜儘量抑制免疫應答。自此觀點考慮時，在緊迫負荷時，儘量利用低營養之飼料變較好，但必要考慮生產性降低之同時，難維持生體健康，動物之消耗可能性亦較高。
在免疫與營養之關係，考慮人類之免疫與經濟動物之不同時，在人類，僅考慮生命，健康維持為第一最終目的就可，但在經濟動物，若不能滿足經濟效率與健康維持二點，可以說沒有以營養調節免疫機能之價值(Merit)，今後包括氨基酸等營養素持有對免疫機能之關與(學術的側面)及調節免疫機能之優點(實用之側面)，有必要一併研究。
五、最終
如上述樣，免疫係由各種因子複雜糾纏，相互補助，發揮機能，亦即若僅檢討一種免疫機能因子，不能捕捉個體之免疫機能全體之增進，衰退。又感染等之質，量的不同，亦影響免疫應答，在詳細考慮這些之下，有必要論營養素要求量與免疫之關係，又細胞性免疫，尤其是T細胞，認識其他細胞表面上之主要組織適合遺傳子複合體(MHC)分子及抗原原故，對T細胞之抗原檢示，受MHC之拘束。對這些，含有甲硫氨酸之營養素，有何種關係，為今後大研究課題之一，最後，賴營養提高免疫能，預防之意義較強，當然亦沒有速效性，必要留意。
飼料營養雜誌(p.41~49)─陳厚基．九三年第五期