營養份與豬隻免疫之關係
一、前言
豬隻對抗傳染性疾病主要是依賴其免疫系統之完整性，在甚多增強免疫反應的各種因子中，日糧中營養份最易調節。而豬隻營養需要量之評估指標，一般均以豬隻生長、繁殖及生產效率為主，此為經濟與效率之考量。而此一營養需要量是否可提供豬隻最佳免疫反應之所需呢？甚多研究指出豬隻最佳生長反應所需之營養份，並不足以提供最佳免疫反應。在現今企業化豬場中各種緊迫因子、飼糧中有害物質，均阻礙豬隻免疫力之發展，抗病力自然低下，取而代之為抗生素與磺胺劑之使用。且有學者指出抗生素之生長增強模式，是由於降低動物對抗原性接觸及防止免疫產物之異化作用所致，但邇來消費者對畜產品之衛生要求甚高，藥物殘留問題更是敏感。是故，利用日糧中營養份調節豬隻免疫反應，提升抗病力，以減少用藥壓力，是有待探討之課題。
二、豬隻免疫系統
哺乳動物之免疫系統是由甚多高度功能之細胞所組成。藉由獨立或交互作用方式構成嚴密的防衛系統，而此一系統針對可能引起危害的外來物質(可能為細菌、原蟲、病毒或其他毒性物質)將之去除或殺滅。免疫系統幾種方法處理外來物質(抗原)，非特異性免疫反應(nonspecific immune response)是其中之一，又稱為吞噬作用(phagocylosis)是由於肝、脾、肺臟、血液及其他器官的巨噬細胞將抗原吞入並消化(Nockel，1986)。
此外淋巴細胞亦是免疫系統又重要成員，淋巴細胞又可分為B和T細胞兩種，其分別構成免疫系統中兩大作用，稱之為體液性免疫(humoral immunity)及細胞促成性免疫(cell─mediated immune response)。B細胞是由禽類滑氏囊(bursa of fabricus)或哺乳類相當之組織，可能為骨髓、胎肝或腸道相關淋巴組織(GALT)成熟而來，經由抗原的刺激B細胞增殖並分化為漿細胞產生特異性抗體，此為體液性免疫，第一次接觸時主要IgM，第二次接觸時由於記憶性細胞(memory cell)的關係，主要是IgG、IgA提供豬隻較長期的保護此即為免疫注射上的補強注射(Booster in─jection)。
而T細胞是經由在胸腺成熟而來的淋巴細胞，構成細胞促成免疫反應，主要有兩種型態包括細胞毒殺作用及延遲性過敏反應。
三、營養份提升免疫反應常用之評估方法
(一)皮膚腫脹反應
(二)裂殖原刺激淋巴細胞轉型反應
(三)巨噬細胞之吞噬及殺菌作用
(四)免疫細胞之細胞激素分泌能力
(五)給與特定抗原刺激，測其抗體力價產生情形
(六)流式細胞儀(Flow cytometry)測定T細胞次族群個及各類細胞總數
四、調節豬隻免疫能力之營養份
甚多研究發現日糧中包括能量、蛋白質、礦物質或維生素等營養份缺乏均會引起動物免疫力下降(Miller，1985；Susama et al. 1993；Beisel，1982)。這方面之研究大多集中在小鼠、反芻獸及家禽，在豬隻之研究仍不多。
(一)能量
能量在豬隻免疫反應上扮演之角色仍未明瞭，不過已有報告指出冷熱對新生仔豬獲得初乳的被動免疫球蛋白有間接影響，正常情形下冷會使豬隻採食量增加，而熱緊迫時剛好相反。但此一情形對新生仔豬並非如此，仔豬出生時體內免疫球蛋白含量非常低，在吸吮初乳後血中IgG濃度由1mg／ml增加至約30mg／ml。若仔豬出生後即與母豬分開，其血中免疫球蛋白顯著下降(Blecha and Kelley，1981a)，此一結果乃是寒冷導致初乳攝取量降低所致(Kelley et al. 1982)。一般而言，飼料採食量對豬隻免疫反應的直接關係仍未知，由於飼料由其他營養因子之缺乏或不平衡常導致採食量下降，故能量之缺乏至何種程度對免疫反應有影響，有待探討。
(二)蛋白質
Austic et al(1991)指出為使家畜達最佳之特異性免疫力的胺基酸需要量較最佳生長所需之胺基酸量為高，但是提高胺基酸水準卻無法達到提高免疫反應之效果。
Crenshaw et al(1984)分別餵以豬隻20％和13.9％蛋白質日糧，但在對SRBC之抗體反應無顯著差異。蛋白質來源可能是影響免疫反應差異的一個因子，Bounous and Kongshavn(1982)發現Phenylalanine會降低免疫反應。Heugten et al(1994)指出兩種蛋白質含量(對照組及高蛋白質組&低蛋白質組)對21日齡離乳豬有較差的免疫反應，可能因phenylalanine顯著高於低蛋白質組所致。也發現leucine高量添加亦會降低免疫反應，故考慮其他胺基酸或胺基酸的相對比例，對達到最佳免疫力可能也頗為重要(Gatnau et al. 1995)。
Kornegay et al(1993)餵與離乳豬三種lysine水準(NRC，NRC+0.1％ lysin NRC+0.2％ lysine)及兩種飼育面積(0.28及0.14m2／豬)下發現lysine與飼育面積間無交互作用，飼育面積亦不影響抗體的產生，當提高lysine時可增加次級抗體反應(secondary immune response)。Cook and Miller(1991)也認為lysine缺乏會影響免疫反應。
當外來抗原刺激巨噬細胞時會使得代謝移轉(metabolic shift)，促使巨噬細胞產生IL─1及TNF(Klasing. 1988)體內營養份自生長所需中重新分配，並驅向於提供免疫功能所需(Beisel. 1977)，並利用肌肉蛋白質降解釋出胺基酸，用以合成能量，而這些改變意味著防疫注射或抗原刺激時，營養份需要量即須改變，但是否提高蛋白質或氨基酸在增強免疫力之結果並不一致。
(三)多不飽和脂酸
脂肪除提供能量外，它也提供必須性脂肪，並可做為細胞膜組成份及20碳化合物來源的前驅物(eicosanoids)：如前列腺素(prostaglandin)與白烯三素(leukotriene)。近來發現脂肪也是免疫反應的重要因子：包括體液免疫反應和細胞促成性免疫反應均受日糧中脂肪量和型態的影響，但研究大多以雞和鼠為主，其影響免疫反應機制，作如下討論。
多不飽和脂酸中以linoleic acid及linolenic acid代表ω-6及ω-3多不飽和脂酸(polyunsaturated fatty acid,PUFA)體內均經鏈加長𠕇(elongase)和去飽和𠕇(desaturase)之作用。ω-3 PUFA最後轉變為DHA(C22：6, docosahexaenoic acid)儲存於精細胞、腦神經、眼和細胞壁等組織，DHA亦為維生素的輔因子，具有抗前列腺素和白烯三素的作用。ω-6 PUFA最後轉變成花生烯四酸並分別形成前列腺素(PGG2,PGH2,PGE2,PGF2a)和白烯三素(LTA4,LTB4,C4,D4,E4)等免疫抑制物質，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ω-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，釋放及結合。
Utermohlen et al (1986)指出日糧中過多的ω-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(detergent)作用，會破壞格蘭氏陽性菌細胞壁而造成死亡。但格蘭氏陰性菌因外圍有脂多醣(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產生腸道感染。
花生烯四酸與Eicosanoids的產生：體內花生烯四酸有兩個來源，一為來自日糧中；另一為自Linoleic acid合成而來。花生烯四酸吸收後快速地儲存在細胞膜，且以酯化形態儲存。故僅少量的花生烯四酸可合成前列腺素，因為醋化花生油酸不能轉化成前列腺素。
花生烯四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(membrane─associated phospholipase)作用，特別是phospholipase A2，釋出游離態花生油酸。再分別為經由二種徑路作用形成前列腺素和白烯素(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。另一為經環氧化𠕇(cyclooxygonase)作用形成以環戊酮核心且含有兩個側鏈的前列腺素。
(四)維生素
甚多維生素均具有免疫力增強效果，在豬隻方面以維生素E研究最多。維生素E一般熟知具有抗氧化作用，可防止脂質產生氫過氧化物(hydroperoxide)及或氧衍生自由基(oxygen-derived free radical)，自由基為一分子具有未配對之電子對，相當活潑，易與物質反應而造成細胞傷害(Machlin and Bendich,1987)，細胞內有一些酵素系統可消除自由基傷害，如超氣歧化𠕇(superoxide dimutase)、觸𠕇(catalase)和麩氨基硫過氧化𠕇(glutathione peroxidase, GSHpx)等。而細胞內之維生素C、E、A及β-carotene均具有清除自由基(free radical scavenger)作用。自由基亦造成免疫細胞完整性被破壞而致免疫力下降，故抗氧化物質，大抵而言均具有提昇免疫力功能。
Larsen and Tollersrad(1981)及Jansen et al. (1988)試驗結果顯示額外添加維生素E對母豬之多形核白血球功能無影響。Bonnette et al(1990)以兩種維生素濃度(11&220 IU／kg)餵予離乳仔豬，當維生素E濃度提高時血中維生素E增加，但生長性能、免疫反應及對抗SRBC抗體力價無影響。但Peplowski et al (1981)指當日糧中維生素E達20×NRC水準時，卻可提高抗體力價。此一結果，可能是使用豬隻初始之血中維生素E水準差異所致(0.20 & 0.041 mg／ml)，此外亦應考慮日糧中Se水準。Wuryastuti et al(1993)指稱維生素E 11 IU／kg不足以產生最佳免疫反應所需，欲達增進免疫力，日糧中須有維生素E 60 IU／kg。不過Nemec et al (1994)以維生素E55、110、220 IU／kg餵予哺乳豬及懷孕豬，結果初乳及乳汁中免疫球蛋白含量及免疫反應無增進效果。
(五)礦物質
礦物質中屬硒、鐵、銅和鋅研究較多。以硒、鐵為例，說明如下。
硒為麩氨基硫過氧化𠕇之組成分與維生素E協同去除體內產生之自由基，維護免疫細胞功能健全(Sheffy and Schultz, 1979)。硒在體內可與cysteine結合產生各種蛋白質硒(selenoprotein)及GSHpx，或與肌肉組織特異性結合，其餘經腎臟由尿排泄。一般穀物及酵母硒中50％硒呈selenomethionine形式存在。Hayek et al. (1989)以硒及維生素E注射母豬及仔豬，初乳及仔豬血清中IgM均增加，經14天後IgM及IgG亦有提升效果。
鐵在小鼠之研究發現其在淋巴細胞扮演功能性角色。此外，鐵可預防新生仔豬貧血及促進生長，大部分鐵均與鐵結合蛋白(transferrin和lactoferrin)，注射鐵劑使用鐵蛋白呈飽和狀態，但過量的未結合鐵卻可為細菌利用而促其繁衍。Knight et al (1983)指出仔豬注射100或200 mg的葡萄糖聚鐵一至三天會使腸道中大腸桿菌生長加速。
五、結論
藉由明瞭免疫反應如何受營養份調節之知識，我們可因此獲得幾種利益：
(一)可增強對抗病原微生物之保護性防禦機制。
(二)可轉移母畜免疫性保護因子至子代。
(三)藉免疫系統之增加達到控制生理過程。
(四)免疫產物轉移至畜產品，可供商業萃取及非傳統性利用。
研究發現免疫反應增加，除獲得上述利益外，也有生長抑制效果。例如，經由免疫刺激巨噬細胞分泌細胞激素(cytokines, IL─1)，可降低增重及飼料採食量且骨骼肌降解率提高，合成減少。
營養份增強動物免疫力之模式，各種動物間相互作用模式可能不同，故無法放諸天下而皆準。況且營養份過量或不平衡亦可能引發反效果，故營養份調節豬隻免疫反應之研究仍有待努力。總之，除利用抗生素防止豬隻疾病之外，營養免疫學提供了另一種增強豬隻免疫力之空間。
飼料營養雜誌(p.59∼67)─鄭永祥、九七年十期