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動物科技系 營養生技實驗室

動物科技系 營養生技實驗室. 研究室：生資大樓 302 室 教師辦公室：生資大樓 430 室 李德南. 動物營養學 營養與基因表現 試驗設計 豬學. 營養對動物免疫調控 靈芝對豬隻免疫功能之影響. 教授課程. 研究方向. 內容介紹. 消化道之生理重要性 營養對腸道生長和免疫發育之影響 科學研究發展展望 問題考核. 發炎性腸道疾病 inflammatory bowel disease (IBD). 慢性腸道發炎總稱 潰瘍性結腸炎 (Ulcerative colitis, UC) 克隆氏症 (Crohn’s disease, CD)

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Presentation Transcript

  1. 動物科技系營養生技實驗室 研究室：生資大樓302室 教師辦公室：生資大樓430室 李德南

  2. 動物營養學 營養與基因表現 試驗設計 豬學 營養對動物免疫調控 靈芝對豬隻免疫功能之影響 教授課程 研究方向

  3. 內容介紹 • 消化道之生理重要性 • 營養對腸道生長和免疫發育之影響 • 科學研究發展展望 • 問題考核

  4. 發炎性腸道疾病inflammatory bowel disease (IBD) • 慢性腸道發炎總稱 • 潰瘍性結腸炎 (Ulcerative colitis, UC) • 克隆氏症 (Crohn’s disease, CD) 7萬人/年/美國

  5. 致病機制活化先天性免疫反應Innate immune response • Macrophage • IL-1：促發炎反應和發燒 • IL-6：促進先天免疫和去除病原 • IL-8：促發炎反應和嗜中性球趨化與活化作用 • IL-12：誘發T細胞分化為TH1 • TNF-α：毒殺腫瘤和增加發炎反應 • Dendritic cell • IL-12 • Neutrophils

  6. 一、藥物治療(抗發炎) TNF-α單株抗體：藥品名-Infliximab Mesalamine (Asacol, 5-ASA)：發炎訊息抑制劑，清除氧化自由基 Probiotic：競爭性排除、免疫調節、抗微生物活性、屏障功能增強 Steroid：抗發炎藥劑 二、手術切除患部：UC患部-腸道短適合 DS患部-腸道長不易且會複發 三、開發抗發炎營養 IBD 的治療

  7. 仔豬離乳障礙 死亡率高之原因： 未發育完整 緊迫 環境衛生不良 下痢 生長緩慢 腸道微生物菌相不穩定 (a)17日離乳小腸微生物 (Franklin et al., 2002) (b)24日離乳小腸微生物 9

  8. 仔豬離乳 消化道受損 下痢 提高疾病感受性 生長性能低落

  9. (B)空腸腺窩深度 (A)空腸絨毛高度 a a b b 仔豬離乳後腸道生理之變化 b c c c c c (D)胺基胜肽酶活性 (C)乳糖酶活性 a a a a b b b b b b b b b b b a b b b b Montagne et al., 2007

  10. 台灣養豬概況與生產總值

  11. 養豬現況

  12. 世界養豬數量 荷蘭養豬女孩

  13. 討論 一 • 腸胃道保健隨人口老化而漸重視，缺乏有效治癒方法 • IBD的免疫病理特點與仔豬離乳之過程皆與炎症因子類型有關，需進行產品開發

  14. 哪些營養成分能有效改善腸細胞發育與提高免疫能力並提高消化道健康 ?

  15. 身體的防衛者-免疫系統 圖3.豬隻之免疫器官

  16. 消化道免疫的第一道防線 黏液蛋白 • 物理及化學性障壁 • 黏膜 • 胃酸 • 唾液 黏液蛋白 杯狀細胞 腺窩 杯狀細胞

  17. 免疫的第二道防線 • 細胞及化學性防禦(本能的免疫反應) • 補體系統 • 干擾素 • 吞噬細胞 • 主要組織複合體(MHC)

  18. 免疫的第三道防線 免疫細胞的防禦 殺手細胞 T細胞 B 細胞 巨噬細胞 (抗體)

  19. 腸系免疫系統 • 腸上皮淋巴細胞(IEL) • 固有層淋巴細胞(ILP) 派亞氏結 (PP) • 腸繫膜淋巴結 (MLN) • 脾臟(Spleen) 圖5. 腸道免疫細胞對抗原之承認。(A)腸上皮細胞、(B)固有層樹突細胞及(C)M細胞。淋巴液由派亞氏結與固有層流向腸繫膜淋巴結

  20. 調整營養以提升動物免疫力營養分種類 • 蛋白質 • 碳水化合物 • 脂肪 • 維生素 • 礦物質 • 水

  21. 正常之免疫細胞生理-需要營養 • 充當能量 • 構成成分 • 分泌材料 • 新陳代謝所需 • 消化道細胞70%營養由食物供應 • 緊迫期間容易導致營養流失而致營養不足

  22. 病原種類與數量 免疫防禦力 營養狀態與發病 FIG. A schematic representation of the temporal nature of the host immune response to invasion by a pathogenic microorganism.

  23. 影響免疫系統發育 供應免疫系統營養 影響免疫反應 改變荷爾蒙系統 直接調節免疫系統反應 降低病原性 改變腸道生理和化學特性 營養調整免疫反應之機制 (Klasing, 1998)

  24. 營養調整對離乳仔豬生長性能與腸道發育之影響營養調整對離乳仔豬生長性能與腸道發育之影響

  25. 1 2 3 4 5 6 7 8 飼料添加表皮細胞生長因子(EGF)對早齡離乳仔豬生長和消化道發育之影響 6 kDa 圖2. G27及S93轉形菌株生產重組蛋白之西方墨漬法結果。Lane 1為MK；Lane 2為hEGF；Lane 3為野生型GS115酵母菌；Lane 4為G27轉形菌株發酵0 h；Lane 5為G27轉形菌株發酵72 h；Lane 6為野生型SMD1168酵母菌；Lane 7為S93轉形菌株發酵0 h；Lane 8為S93轉形菌株發酵72 h。

  26. 甲醇饋料量 甲醇濃度殘留量 濕細胞重 pEGF濃度 圖3. 甲醇指數饋料(μMeOH=0.028 h-1)之細胞發酵動力學之變化

  27. (2)基礎飼料 ＋pEGF 0.5 mg/kg (3)基礎飼料 ＋pEGF 1.0 mg/kg 生長性能、消化道發育 動物試驗 14日齡離乳仔豬32頭，飼養14天 (4)基礎飼料 ＋pEGF 1.5 mg/kg (1)基礎飼料 對照組

  28. （a）cDNA EGF 0 0.5 1.0 1.5 (c) Activity Maltase GAPDH * * Fig. 8. Effects of diets supplemented with recombinant pEGF on jejunal maltase in early-weaned piglets

  29. 飼料添加有機酸和核苷酸對離乳仔豬血液和腸道免疫反應之影響飼料添加有機酸和核苷酸對離乳仔豬血液和腸道免疫反應之影響 試驗設計 • 對照組 • 0.6%綜合有機酸 OA (商業品牌) • 0.1%核苷酸 NT (商業品牌) • 0.6%有機酸＋0.1%核苷酸

  30. 圖4. 飼糧添加有機酸和核苷酸對離乳仔豬 血球經PWM刺激之增生反應 （a) 28天 (b) 46天 * * * 79% 64% 10%

  31. 抗性澱粉 (resistant starch, RS) 1992年歐洲澱粉協會定義抗性澱粉： 「在健康小腸中不被消化吸收的澱粉及其降解產物的總稱」 澄粉-麵筋副產物 抗性澱粉與乳酸菌附著

  32. 不同加工方法對澄粉抗性澱粉與總澱粉量分析

  33. P<0.11 圖11. 飼料添加不同加工方法之澄粉對離乳仔豬試驗第35天T淋巴球組態之影響

  34. 圖12. 飼料添加不同加工方法之澄粉對離乳仔豬糞IgA之影響(n=16)

  35. (a) Rep 1 (b) Rep 2 p＜0.1 * (c) overall 圖1-7 飼料添加不同加工方法之澄粉對離乳仔豬糞便乳鐵蛋白含量之影響

  36. WST effect, p＜0.01 WST vs AGP, p＜0.05 圖2-7 飼料添加澄粉與生菌劑對離乳仔豬血漿免疫球蛋白之影響 38

  37. Pro effect, p＜0.05 b b b b a 圖2-8 飼料添加澄粉與生菌劑對離乳仔豬血液 多型性白血球吞噬能力之影響 39

  38. 飼料添加不同丁酸鹽對離乳仔豬 微生物菌相之影響 乳酸菌/大腸桿菌 提高40%

  39. 細胞組態 ＋ 細胞營養 添加丁酸鹽與羥丁胺酸對腸道發育之加乘效應 飼料處理 基礎飼料組 丁酸鹽組(脂肪包覆) : 0-14天0.09% 15-42天 0.06 % 羥丁胺酸組 (Thr) ：0.1% 丁酸鹽＋羥丁胺酸組 (NaB+Thr)

  40. NaB effect P<0.06 絨毛段 腺窩 圖19.飼料添加丁酸鹽及羥丁胺酸對離乳仔豬迴腸中性杯狀細胞密度之影響

  41. 硫化杯狀細胞 絨毛段 NaB effect P<0.07 腺窩段 酸性細胞 圖20.飼料添加丁酸鹽及羥丁胺酸對離乳仔豬迴腸硫化杯狀細胞密度之影響

  42. 飼料添加靈芝多醣對動物生長性能與免疫反應之影響飼料添加靈芝多醣對動物生長性能與免疫反應之影響 免疫調節功能 促進生長性能 試驗目的：探討飼料添加不同濃度靈芝多醣對肉雞生長與免疫能力之影響，以評估替代抗生素之潛力

  43. 靈芝固態發酵產物 (GLF) • 靈芝菌種 • Ganoderma lucidum BCRC 36123 • 菌種活化 • 固態發酵 • 成分分析 • β-聚葡萄糖 • 靈芝酸

  44. GLF成分分析 β-聚葡萄糖 = 總聚葡萄糖 – α-聚葡萄糖 • β-聚葡萄糖 • 蕈類β-聚葡萄糖之商業套組（K-YBGL, Megazyme） • 靈芝酸參考Fang（2002）之方法 • GLF以酒精-氯仿萃取 • 進行減壓濃縮後秤重

  45. GLF成分 表 1 靈芝固態發酵產物成分 Item GLFSubstrate α-glucan (%) 59.68 ± 0.51‡ 57.20 ± 0.77 β-glucan (%) 3.76 ± 0.18 0.57 ± 0.06 Total-glucan (%) 63.45 ± 0.33 58.55 ± 0.83 Ganoderic acid (mg/g) 0.06 ± 0.016 ND ‡ The data were shown at the mean ± SE (n=4). ND = Not detected. 47

  46. 試驗設計 新孵出肉雞(愛拔益加)購自商業孵化場320隻 逢機平均分入四組 每個處理4欄，每欄 20隻，試驗期 6週 靈芝多糖 0 ppm 靈芝多糖 107 ppm 靈芝多糖 225 ppm 靈芝多糖 322 ppm

  47. 表 6.飼料添加靈芝發酵物對裂質原刺激之肉雞脾臟細胞一氧化氮分泌能力之影響 Treatments Polysaccharide, ppm 0 107 225 322 SEM p-value Basic (μM) 1.25a 1.18a 1.01a1.74b 0.13 0.003 Con A (μM) 1.60a 2.03a 1.58a3.17b 0.29 0.002

  48. 圖1.1 飼料添加靈芝發酵產物對離乳仔豬體重及日增重之影響 Repeated Measurement 50

  49. b b b a ↑4.7% 圖1.2 飼料添加靈芝發酵產物對離乳仔豬採食量及飼料效率之影響 51

  50. b Repeated Measurement a a a 圖1.3 飼料添加靈芝發酵產物對離乳仔豬下痢指數之影響 52

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