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对于人类健康面临的威胁，目前主要的治疗措施为疫苗注射、抗生素使用及其他药物治疗。主流治疗方法引起的病原微生物耐药性增加日益成为人们不得不面对的健康难题。卵黄免疫球蛋白（IgY）作为禽蛋中重要的免疫活性成分，具有稳定性好、安全性高、廉价、易获得、免疫活性强、不会引发耐药性等优点，在科学研究和生产应用中表现出极强的竞争力。
华中农业大学食品科学技术学院，教育部环境食品学重点实验室，蛋品加工技术国家地方联合工程研究中心的夏民权、李小萌、蔡朝霞*等综述了IgY作为良好的抗生素替代物在病毒、细菌性疾病防治中的显著优势。另外，IgY通过特异性作用于关键限速酶、相关受体及炎症因子，在营养代谢平衡和肠道微生物菌群、免疫稳态调控中潜力巨大。合理膳食和定点递送食源性IgY可作为炎症调控、疾病防治、营养平衡和稳态调节的新方法，口服微囊化IgY包载体系有望成为解决日益剧增的突发卫生事件（如新型冠状病毒肺炎）的新途径。
01
IgY抗体来源与构成
IgY抗体是主要存在于禽类蛋黄中的一类免疫球蛋白，其功能与哺乳动物体内的IgG相似，由禽类机体免疫系统产生，经由血清转移到蛋黄中。据报道，经病原微生物免疫的母鸡能产生大量的IgY抗体，每个鸡蛋约含100～150 mg。一只母鸡每年所产鸡蛋中共含有20～40 g的IgY抗体，其中约有2%～10%为特异性抗体。IgY抗体是由两条轻链和两条重链组成的Y型结构（图1）。轻链是由可变区VL和恒定区CL构成，重链可分为可变区VH和4 个恒定CH结构域。轻链（VL-CL）和重链（VH-CH）之间通过二硫键连接，构成了IgY的抗原结合区（Fab区），其可变末端（VL和VH）共同构成了IgY的抗原识别和结合位点。重链的CH2-CH3-CH4区为可结晶片段（Fc区）。
02
IgY抗体在免疫治疗中的生物学活性
IgY抗体在禽类血液和组织液中主要通过毒素中和作用、调理作用和补体激活作用发挥免疫学功能。当IgY抗体应用于抵抗病原微生物时，其主要作用方式为抑制细菌酶的活性、阻断病原微生物在宿主细胞上的黏附及中和病原微生物毒素。IgY抗体还可以通过聚集、固定作用，阻断病原微生物的扩散和增殖，便于被机体免疫系统识别和清除。
03
IgY抗体的稳定性与安全性
IgY抗体在生产、加工、贮藏过程中，对环境中的pH值、温度、酶等因素具有一定的抵抗稳定性，为IgY抗体的研究和应用提供了不小的便利。Nilsson等报道IgY抗体4 ℃下储存6 个月没有发生活性损失。IgY抗体在室温下储存6 个月或者37 ℃环境储存1 个月，没有发生显著的活性降低。但是，温度升高和加热时间延长均会导致IgY抗体与抗原的结合活性下降，如当温度从60 ℃升高到80 ℃时，IgY抗体的活性损失率从20%升高到90%。－20 ℃下反复冻融不会影响IgY抗体的活性，但是，－70 ℃环境下储存一年，IgY抗体的活性显著降低，其最适的长期贮藏温度为－20 ℃。
另外，IgY的安全性也已经得到了广泛的认可。IgY是禽类通过免疫系统自然产生的抗体，蓄积于蛋黄中，来源天然健康；通过免疫反应产生的特异性IgY抗体能针对特定病原体的多个抗原表位，不会引起病原微生物的特异性抗性，也不会影响宿主体内微生物菌群的结构。
04
IgY抗体应用的研究现状
IgY抗病毒的研究
01
抗冠状病毒
一直以来，冠状病毒与人类共存，Wei Shuangshi等研究了鸡IgY抗体对新冠肺炎模拟病毒的中和作用，并指出IgY抗体能够抑制新冠肺炎病毒刺突蛋白与人的血管紧张素转换酶2（ACE2）（受体）结合，证实了IgY抗体在新冠肺炎病毒防治上巨大的潜力。Somasundaram等剖析了特异性IgY对新冠肺炎病毒的潜在治疗价值，并对预防新冠肺炎的可能途径进行了描述（图2）。但是，目前人们对IgY在冠状病毒中的研究和了解远远满足不了IgY抗体在新冠肺炎防治应用中的需求。因此，还需要大量的研究来推动IgY抗体技术在冠状病毒防治中的应用。
02
抗轮状病毒
轮状病毒是世界范围内诱发婴幼儿（5 周岁以下）腹泻的重要病原体之一，它可以经动物通过直接或者间接方式传染给人类，甚至可能导致婴幼儿的死亡。口服抗体被动免疫治疗在这类流行病的防治中受到了广泛的关注。大量研究表明，禽类IgY抗体能够缓解、治疗和预防轮状病毒感染诱发的腹泻等症状。例如，Vega等研究发现，特异性IgY抗体对轮状病毒诱发新生犊牛腹泻具有有效的预防效果，IgY的治疗可以显著缩短犊牛腹泻持续时间和降低严重程度。通过仔猪模型（仔猪生理和免疫特征与婴儿极为相似）研究发现，口服IgY抗体作为牛奶补充剂能有效地保护新生猪免受轮状病毒感染。IgY能有效地降低人轮状病毒诱发的小鼠腹泻发病率，距离感染时间越短，IgY的治疗效果越好，在感染后1 h内口服IgY能完全预防腹泻。另外，在动物模型中的一些其他研究也证实了IgY对轮状病毒感染具有良好的防治效果。
IgY的抗菌潜力
暴露于细菌表面的多种结构（如脂多糖、外膜蛋白、鞭毛、菌毛等）是IgY抗体特异性识别和抑制细菌增殖扩散的重要位点。大量研究表明，IgY抗体具有良好的抗菌效果和应用潜力，例如，Lee等研究发现特异性IgY抗体能有效地抑制肠沙门氏菌的生长，在含有抗鼠沙门氏菌特异性IgY抗体的脂质培养基上，鼠沙门氏菌生长速度被抑制，仅为对照组的1/6～1/4。Zhen Yuhong等用甲醛灭活的大肠杆菌O111免疫母鸡，并从蛋黄中分离纯化特异性IgY抗体，研究发现，特异性IgY抗体不仅能抑制大肠杆菌O111的生长，还能显著增加分离自牛奶中的巨噬细胞和多形核中粒细胞对大肠杆菌O111的吞噬活性，从而具有抑制和预防奶牛因大肠杆菌O111增殖诱发的乳腺炎疾病的作用。
IgY参与营养代谢调节
生物体内进行的营养物质吸收、运输、转化和能量代谢过程（如糖酵解、三羧酸循环等）是一系列高效的酶促反应过程，关键性酶数量的减少或者缺失会导致营养代谢紊乱。常见的因代谢紊乱诱发的疾病包括高胆固醇动脉粥样硬化及肥胖等。利用特异性IgY对代谢过程中相关酶进行调控，有利于将IgY应用于调节生物体的营养代谢。Ding Lili和Li Jinmei等研究表明，甾醇调节元件结合蛋白是调节胆固醇、脂肪酸和甘油三酯生物合成相关基因表达的主要转录因子，姜黄素和大黄素能够抑制甾醇调节元件结合蛋白，降低胆固醇和脂肪酸的生物合成。
IgY调节肠道微生物稳态
微生物菌群与宿主免疫系统完整性息息相关，微生物通过直接参与或者通过代谢产物（如短链脂肪酸、胆汁酸、色氨酸代谢物等）间接参与宿主免疫调节作用，对神经系统的发育和免疫系统的成熟也有一定的影响。肠道内微生物稳态失衡可以通过影响T细胞活性来触发多种免疫功能紊乱。IgY可能通过直接作用于有害微生物（特异性识别和结合致病菌，抑制微生物增殖、扩散等作用）、间接途径（毒素中和作用）、作为底物被微生物代谢利用、调节宿主细胞炎症因子表达水平和水解产生活性多肽或者氨基酸等途径参与肠道微生物和宿主免疫稳态的调节。
05
口服IgY在被动免疫治疗中的应用
IgY抗体经过胃肠道时，会被酸性的胃液环境消化，加上生物屏障的存在，会导致IgY抗体生物可及性和生物利用度下降甚至消失，这也是目前IgY的研究和应用的技术难题之一。Winkelbach等比较了口服和腹腔注射下IgY的被动免疫效果，发现给予鳟鱼口服200 倍剂量（相对于腹腔注射）后，其血样中仍检测不到IgY，证实了胃液环境对IgY的消化降解。为了提高口服IgY的生物活性稳定性和靶向吸收，科学工作者开展了系列相关的研究。纳米包载技术的发展为IgY生物可及性的提高提供了很好的途径，据报道，壳聚糖-海藻酸钠逐层组装载药纳米颗粒能实现对药物在酸性胃液环境下保护，并在弱碱性小肠液环境中释放，有效地促进IgY的靶向肠道释放。
结 语
经过科学工作者多年的研究，IgY抗体在人类被动免疫调节应用中的巨大潜力逐渐被发掘。IgY抗体稳定性好、安全性高、免疫活性强、廉价、易获得等特性为IgY的研究和应用提供了良好的基础。由于不会引发耐药性，在病毒和细菌的防治过程中，IgY被视为抗生素的最佳替代品。另外，特异性IgY通过与相关代谢酶和炎症因子等相互作用在营养代谢调节和肠道微生物菌群稳态控制中显示出巨大的潜力。更重要的是，IgY有望成为解决日益剧增的卫生突发事件的新途径。
然而，人们对IgY在治疗和预防生物性（病毒、细菌等微生物）疾病、调节营养吸收和能量代谢平衡、维持和微调控肠道微生物菌群和宿主免疫稳态中的研究还处于初级阶段，IgY发挥生物活性功能的作用途径及作用方式仍不明确，就目前的了解远远满足不了生活中预防和治疗相关疾病的各种需求。为了应对生物体内复杂环境中出现的各种问题，大量未知领域有待进一步探索和研究，包括IgY与抗原之间、IgY降解产物之间或降解物与抗原之间及IgY与宿主细胞之间更加详细的互作机制；IgY在肠道上皮细胞上的转运行为及在生物体内的作用方式；更加智能、强靶向性递送体系的建立等。
本文《禽蛋黄免疫球蛋白促进人体健康作用的研究进展》来源于《食品科学》2022年43卷5期346-355页，作者：夏民权，李小萌，柳聪，蔡朝霞。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20201211-133。点击下方 阅读原文 即可查看文章相关信息。
修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅
图片来源于文章原文及摄图网。
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