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葡聚糖来源、特性及其在水产动物疾病预防中的应用

 

摘要：本文内容是简要地介绍了葡聚糖（glucan）的来源和生物学特性，以及将葡聚糖作为各种水产养殖动物的免疫调节剂，用于预防水产养殖动物各种传染性疾病的国内、外研究状况。目的是帮助我国广大的水产养殖业者，能够科学地选用葡萄糖预防水产养殖动物的各种传染性疾病，确保我国水产养殖业朝着健康、绿色和可持续的方向快速发展。

 

关键词：葡聚糖；生物学特性；水产养殖动物；免疫防御功能；免疫调节剂

 

葡聚糖（glucan）是由葡萄糖分子通过β-1，3和β-1，6糖苷键连接的多糖，广泛存在于酵母、*和*中。这种多糖类物质在动物机体内，具有调节动物免疫系统的免疫防御功能、*和抗氧化等的丰富多彩的生物学活性。

 

这篇小文章叙述葡聚糖的来源、生物学活性与功能，以及在水产养殖动物疾病预防中的应用方法与前景。

 

01

葡聚糖的主要来源

 

葡聚糖可以通过以下几条主要途径获得。

 

1.1微生物发酵

 

通过对酵母菌、乳酸菌等微生物发酵培养，从培养菌体中制备葡聚糖。譬如对面包酵母菌（Saccharomyces cerevisiae）进行发酵培养后，从菌体中提取来自酵母菌的葡聚糖，就是常见的制备葡聚糖的主要技术与途径。

 

1.2植物提取

 

从燕麦（Avena sativa）和大麦（Hordeum vulgare）等谷物中提取葡聚糖。尤其是β-葡聚糖在燕麦和大麦中的含量都是比较较高的。

 

1.3*提取

 

从香菇（Lentinula edodes）和灵芝（Ganoderma lucidum）等*中提取葡聚糖。这些*中也富含β-葡聚糖。

 

1.4海藻提取

 

从海带（Saccharina japonica）等海藻中提取的葡聚糖。譬如从褐藻（Phaeophyceae）中提取的所谓昆布多糖（laminarin）。

 

1.5化学合成

 

葡聚糖也可以通过人工化学合成的方法制备。但是，因为人工合成葡聚糖的成本比较高，实际应用化成合成制备葡聚糖，还是比较少的。

 

1.6其他来源

 

葡聚糖也可以从某些*菌体中提取。譬如肠膜明串珠菌（Leuconostoc mesenteroides）是属于乳酸菌中的一种。它具有高产酸能力、抗氧化能力和拮抗致病菌等特性，还能够发酵糖类产生多种酸和醇，也可以从菌体中提取葡聚糖。

 

需要说明的是，上述不同来源的葡聚糖，在结构和功能上是存在某些差异的。人们可以通过深入的应用研究，而将具有不同生物学特点的葡聚糖，分别应用于动物养殖业、食品、医药和化妆品等各自适宜的多个领域。

 

02

葡聚糖作为水产动物免疫调节剂的生物学活性

 

将葡聚糖作为免疫调节剂（immunomodulator），用于水产养殖动物疾病的免疫预防时，在国内、外完成的大量试验研究结果，已经证实葡聚糖是因为具有如下的免疫生物学活性，而能发挥出免疫预防水产养殖动物疾病的功能。

 

2.1调节非特异性免疫

 

葡聚糖能够*巨噬细胞（macrophage）、中性粒细胞（neutrophil）等非特异性免疫细胞，提升其吞噬和*能力，从而增强水产养殖动物的第一道免疫防线。

 

2.2调节特异性免疫

 

葡聚糖通过刺激T淋巴细胞和B淋巴细胞的增殖与分化，促进抗体（antibody）和细胞因子（cytokine）的生成，增强水产养殖动物的特异性免疫反应。

 

2.3诱导细胞因子产生

 

葡聚糖能够诱导水产养殖动物的免疫细胞分泌如干扰素（interferon，IFN）、肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）等细胞因子，这些因子在水产养殖动物机体的免疫调节中起关键作用。

 

2.4抗氧化作用

 

葡聚糖具备抗氧化能力，可*水产养殖动物体内的自由基，减轻氧化应激对水产养殖动物免疫系统的损害，维持免疫细胞正常功能。

 

2.5改善肠道健康状况

 

葡聚糖作为益生元（prebiotics），促进水产养殖动物肠道有益菌生长，维持肠道微生态平衡，进而增强肠道免疫，提升整体*。

 

2.6调节免疫相关基因表达

 

葡聚糖能调控水产养殖动物的免疫相关基因的表达，譬如*肽（antimicrobial peptides，AMPs）、补体系统（complement system）等，进一步强化水产养殖动物的对进入机体内的抗原性物质的免疫反应。

 

2.7增强抗病能力

 

证实因为葡聚糖具有上述诸多免疫生物学功能，葡聚糖显著增强水产养殖动物对致病性*、病毒等病原生物的抵抗力，降低水产养殖动物疾病的发生率和死亡率。

 

总之，葡聚糖能通过多种途径调节水产养殖动物的免疫系统，增强抗病能力，在水产养殖业中具有广泛的应用前景。

 

03

葡聚糖在水产养殖动物疾病防控中的研究现状

 

葡聚糖作为水产养殖动物的一种免疫调节剂，因为获得葡聚糖途径不同，其结构存在差异。在对水产养殖动物应用葡聚糖调节免疫防御系统的研究结果证明，具有特异性的螺旋结构的β-葡聚糖，利用β-1，3-葡聚糖完成的大量试验研究，证明对水产养殖动物能发挥其免疫调节作用的，不仅限于3重螺旋结构的β-1，3-葡聚糖，而具有不同结构的β-葡聚糖的免疫调节活性强、弱，的确是存在差异的。

 

Robertsen等完成的试验结果证明，从酵母菌中提取的β-葡聚糖，能调节大西洋鲑（Salmon salar）免疫防御功能，增强对杀鲑气单胞菌（Aeromonas salmonicida）鳗弧菌（Vibrio anguillarum）和鲁克氏耶尔森氏菌（Yersinia ruckeri）感染的抵抗力。Chen等的研究报告指出，对斑点叉尾鮰（Ictalurus punctatus）注射β-葡聚糖，能提高兽面鱼体对鮰爱德华氏菌（Edwardsiella ictaluri）感染的抵抗力。Anderson等采用注射和浸泡法，对溪红点鳟（Salvelinus fontinalus）接种β-葡聚糖后，试验鱼对人工感染杀鲑气单胞菌活菌的抵抗力显著增强。Brattgjerd等对大西洋鲑注射酵母葡聚糖后，发现供试鱼的巨噬细胞在离体条件下的吞噬活性和产生H₂O₂量上升。Jeney等将β-葡聚糖作为佐剂与杀鲑气单胞菌灭活菌苗联合使用，结果证明能显著增强供试虹鳟（Oncorhynchus mykiss）的非特异性*。Kawakami等分别采用灭活的鳗弧菌（Vibrio anguillarum）菌苗、从*中制备的β-葡聚糖、几丁质和福氏完全佐剂接种五条鰤（Seriola quinqueradiata）后，发现各种处理的受免五条鰤均对杀鱼巴斯德菌（Pasteurella piscicida）感染的抵抗力显著增强。Samuel等的试验结果证明β-葡聚糖能显著增强毛足鲈（Trichogaster trichopterus）对杀鲑气单胞菌感染的抵抗力。Engstad等的研究证明了大西洋鲑的巨噬细胞上存在β-葡聚糖的受体（receptor）。

 

在我国水产养殖动物各种传染性疾病发生越来越频繁，采用水产用兽药治疗水产养殖动物疾病越来越困难的现实情景下，广大的水产养殖业者，应该遵循我国对水产养殖动物疾病“预防为主，防重于治”的方针，借鉴国内、外已经反复试验验证过的试验成果，采用葡聚糖作为水产养殖动物的免疫调节剂，科学地预防水产养殖动物的各种传染性疾病，使我国的水产养殖业朝着健康、绿色和可持续方向，继续快速地发展。