初乳对犊牛全身免疫发育的调控作用：新鲜与冷冻处理对γδ T细胞及先天免疫的影响

《Journal of Dairy Science》：Exploring the impacts of colostrum on systemic immune development in dairy calves

本研究针对初乳在新生犊牛免疫系统程序化中的作用尚不明确的问题，探讨了不同处理方式（新鲜、冷冻、剥夺）的初乳对犊牛全身免疫发育的影响。结果表明，初乳不仅提供被动免疫，更通过维持γδ T细胞优势、调节单核/巨噬细胞活化状态及中性粒细胞功能，主动编程新生儿免疫系统。冷冻初乳虽能传递IgG，但会改变γδ T细胞记忆成熟，提示加工方法可能影响免疫发育轨迹，对优化犊牛初乳管理策略具有重要意义。

　　

新生犊牛的健康是奶牛养殖业成功的基础，然而，生命最初几周却是挑战重重的时期。数据显示，荷斯坦犊牛在新生儿期的发病率高达35%至60%，死亡率介于5%至8%。一个核心的挑战在于，犊牛出生时免疫系统如同“白纸”，缺乏对环境中众多抗原的预先经验。更特殊的是，牛具有上皮绒毛膜胎盘，这种结构阻止了母源抗体在胎儿期向犊牛的转移。因此，犊牛必须依赖出生后摄入的初乳来获得至关重要的免疫保护。

初乳，作为产后最初的乳汁，富含免疫球蛋白（尤其是IgG）、免疫细胞、细胞因子以及其他生物活性分子和营养物质，对犊牛的早期免疫防御至关重要。初乳在生命早期阶段的好处，特别是其在被动免疫传递中的即时作用，已广为人知。然而，人们对其在新生儿这一关键发育阶段，对犊牛免疫系统功能“程序化”的更广泛影响，仍缺乏全面的理解。在牧场实践中，初乳常通过冷冻、巴氏杀菌等方法保存，以确保优质初乳的稳定供应。虽然这些保存方法似乎不影响免疫球蛋白的浓度，但冷冻和解冻过程会破坏初乳中的免疫细胞，并可能对其他生物活性成分的生物活性产生负面影响。

充足的初乳摄入带来的益处远不止于立即降低疾病发生率。研究表明，获得充足初乳的犊牛，在断奶前和断奶后表现出更好的生长性能，更早达到性成熟，首次泌乳期产奶量更高，且淘汰率更低。尽管部分益处可归因于抗体介导的疾病减少，从而将营养更多地用于生长，但越来越多的证据表明，初乳中广泛的生物活性成分、生长因子和母源免疫细胞在实现这些长期效益中扮演着不可或缺的角色。

那么，初乳究竟如何塑造新生犊牛的免疫系统？除了提供抗体这种“被动防御”外，它是否还主动“指导”免疫系统的发育？常见的初乳保存方法（如冷冻）在消灭活细胞的同时，是否会影响这种“指导”作用？为了回答这些问题，由M. Cid de la Paz、F. Viquez-Umana、M. Mancheno、T. Fernandez-Wallace、H.C. Mantovani和L.R. Cangiano组成的研究团队，在威斯康星大学麦迪逊分校开展了一项精心设计的研究，旨在揭示初乳及其保存方法（新鲜vs.冷冻）如何影响新生犊牛的全身免疫功能。研究成果发表在《Journal of Dairy Science》上。

为了开展研究，研究人员运用了几个关键技术方法。研究共纳入了24头健康的新生荷斯坦母犊，随机分为三组：新鲜初乳（FSH）组、冷冻初乳（FZN）组和初乳剥夺（DPR）组。所有犊牛在生物安全二级（BSL-II）设施中饲养，以最大限度减少环境病原暴露。研究团队在犊牛出生后第0、2、7、14、28天等多个时间点采集血液样本。通过密度梯度离心法分离外周血单核细胞（PBMC）和中性粒细胞。利用多色流式细胞术对T淋巴细胞（包括γδ T细胞、CD4⁺ T细胞、CD8⁺ T细胞）、B淋巴细胞、单核细胞、巨噬细胞等进行精细的免疫表型分析，检测其比例和活化/记忆标志物（如CD62L, CD45RO, WC1.1, WC1.2, CD11b, CD16等）的表达。同时，通过体外刺激实验评估了中性粒细胞的吞噬功能和氧化爆发能力。所有数据使用R语言进行线性混合效应模型统计分析，比较不同处理组间的差异。

研究结果

淋巴系细胞比例和T淋巴细胞亚群

淋巴细胞比例随时间推移而增加。所有组别的γδ T细胞在出生后2天内均显著扩增，但初乳剥夺（DPR）组犊牛在后续时间点（第7、14天）的γδ T细胞维持受损，其比例下降更为明显，并伴随有CD4⁺和CD8⁺ T细胞比例的代偿性增加。在γδ T细胞亚群中，表达WC1.2（与调节功能相关）的细胞比例和表达水平随时间增加，但处理组间无显著差异。

T淋巴细胞记忆标志物

记忆标志物CD45RO在γδ T细胞上的表达显示，新鲜初乳（FSH）组犊牛在出生后第2天CD45RO⁺ γδ T细胞比例高于DPR组，但在第28天时却低于冷冻初乳（FZN）组，表明初乳处理方式影响了γδ T细胞的记忆表型发育。DPR组犊牛细胞毒性T细胞（CD8⁺ T细胞）上的CD45RO表达倾向于低于初乳喂养的犊牛。

T淋巴细胞活化标志物

活化T细胞会下调表面L-选择素（CD62L）的表达。所有T细胞亚群的CD62L表达均从出生到第28天下降。DPR组犊牛在第28天具有更高比例的CD62L⁺ γδ T细胞，提示其细胞活化状态可能滞后。

B淋巴细胞

B淋巴细胞比例随时间增加。初乳喂养的犊牛倾向于有更高的补体受体2（CD21）表达和更高比例的WC4⁺ B淋巴细胞，表明初乳可能对B细胞的早期发育和活化有促进作用。

髓系细胞比例和单核细胞

初乳喂养的犊牛髓系细胞比例随时间下降，而DPR组犊牛在第28天髓系细胞比例升高。单核细胞占髓系细胞的90-95%。FSH组犊牛的单核细胞在第七天整合素CD11b的表达低于FZN和DPR组犊牛。单核细胞活化标志物CD62L和CD172a的表达水平随时间下降。

巨噬细胞

DPR组犊牛在出生后第二天巨噬细胞比例有升高趋势，并且其整合素CD11b和Fcγ受体III（CD16）的表达高于初乳喂养的犊牛，表明先天免疫细胞处于更活跃的促炎状态。

中性粒细胞功能

在体外刺激下，DPR组犊牛的中性粒细胞表现出比初乳喂养犊牛更强的吞噬活性和氧化爆发能力，表明初乳摄入有助于调节（降低）中性粒细胞的炎症反应水平。

研究结论与意义

该研究得出结论，初乳对于新生犊牛而言，远不止是被动免疫的提供者，更是免疫系统早期发育的关键“编程师”。研究发现，γδ T细胞在出生时仅占淋巴细胞库的约25%，其出生后的快速扩张主要是由从无菌子宫环境到抗原丰富的外部世界的转变所驱动，而非初乳摄入本身。然而，初乳对于维持γδ T细胞在生命早期作为主导性T细胞亚群至关重要。在缺乏初乳的情况下，犊牛出现γδ T细胞维持受损，并伴随CD4⁺和CD8⁺ T细胞的代偿性增加，这可能破坏了新生儿期免疫应答的平衡。

研究还证实了母源记忆T细胞通过初乳进行产后转移，并揭示了初乳处理方式的深远影响。冷冻初乳虽然能够有效传递免疫球蛋白，但由于其活细胞被破坏，改变了γδ T细胞的记忆成熟过程，并影响了单核细胞的活化状态。这表明，常见的初乳保存方法可能会改变其对免疫发育的编程效果。

此外，初乳显著地塑造了先天免疫。它能够调节单核细胞和巨噬细胞的活化，促进更受调控的髓系细胞表型，并抑制中性粒细胞的过度反应。这种调节作用可能有利于犊牛对共生微生物建立耐受，同时保留抗菌防御能力。

总之，这项研究深刻揭示了初乳在协调犊牛先天性和适应性免疫系统平衡发育中的核心作用。研究结果强调，在制定犊牛初乳管理策略时，不仅要关注免疫球蛋白的传递，还应充分考虑初乳中生物活性成分（尤其是活细胞）的保存，因为这对优化犊牛长期健康和生产性能可能具有潜在的重要意义。未来的研究可以进一步探索母源细胞在新生儿体内的归巢和功能，以及初乳活性成分在不同养殖环境下的实际应用价值。