0
Stres jest najczęściej definiowany jako zjawisko biologiczne polegające na reakcji organizmu na nadmierne wymagania fizyczne lub psychiczne. Stres uruchamia ogólny zespół adaptacyjny (ang. general adaptation syndrome, GAS), charakteryzujący się specyficzną aktywnością hormonalną i zmianami patologicznymi. Głównym objawem reakcji stresowej jest wzrost wydzielania glikosteroidów z kory nadnerczy.
W intensywnej produkcji świń stres może być spowodowany różnymi zaburzeniami, np. związanymi z nadmiernym zagęszczeniem zwierząt, częstym przemieszczaniem, czy długim transportem, które zakłócają równowagę między środowiskiem a zwierzętami (Nawroth i in., 2019). Ze względu na powiązania między różnymi mechanizmami fizjologicznymi, stres może negatywnie wpływać nie tylko na odporność i w konsekwencji na zdrowie, ale przede wszystkim na rozród (Dobson i in., 2000).
Istnieją dwie reakcje na stres, zależne od zachowania dotkniętej nim jednostki: reakcja aktywna, polegająca na ataku lub ucieczce, oraz reakcja pasywna, polegająca na bezruchu i apatii podczas dłużej trwającego stresu (Henry i Stephens, 2013). Przypływ adrenaliny i noradrenaliny jest charakterystyczny dla reakcji aktywnej. Podczas reakcji biernej obserwuje się podwyższony poziom kortykosteroidów (Menash, 2013).
Wpływ stresu na odpowiedź immunologiczną
Mechanizmy związane ze stresem, które decydują o jego wpływie na układ odpornościowy, wciąż nie są w pełni poznane. W dużej mierze znany jest jednak wzajemny wpływ układu nerwowego i odpornościowego. Głównymi szlakami zaangażowanymi w te interakcje są: oś współczulnego układu nerwowego (ang. sympathetic nervous system, SNS) oraz oś podwzgórze-przysadka-nadnercza (ang. hypothalamic–pituitary–adrenal, HPA). Układy te komunikują się ze sobą za pośrednictwem dwóch osi. Oś SNS obejmuje współczulny układ nerwowy i rdzeń nadnerczy. Współczulny układ nerwowy jest częścią autonomicznego układu nerwowego, który aktywuje narządy wewnętrzne i jest odpowiedzialny za reakcję "walcz lub uciekaj" (Tindle i Tadi, 2022).
Ryc. 1 ilustruje odpowiedź organizmu świni, gdy układ współczulny jest uruchamiany przez ostry stresor. Aktywacja układu współczulnego u świń może być mierzona przez chromograninę A (CgA), która jest kwaśnym rozpuszczalnym białkiem należącym do rodziny granin (Escribano i in., 2013).
Ryc. 1. Po zadziałaniu stresora układ współczulny stymuluje nadnercza do uwalniania adrenaliny i noradrenaliny. Aktywacja układu współczulnego u świń może być mierzona za pomocą chromograniny A (CgA).
Druga oś, HPA, jest aktywowana minuty lub godziny po wystąpieniu stresu (Lightman, 2008), co ilustruje Ryc. 2. Kortyzol produkowany w ramach tej reakcji stresowej był szeroko stosowany jako marker stresu u świń, również w nieinwazyjnym teście na bazie próbki śliny (Hillman i in., 2008; Ruis i in., 1997; Valros i in., 2013).
Ryc. 2. Minuty lub godziny po wystąpieniu stresu dochodzi do aktywacji osi podwzgórze-przysadka-nadnercza (HPA). Przysadka mózgowa wydziela kortykotropinę, która docierając do kory nadnerczy, powoduje wydzielanie glikokortykoidów, w tym kortyzolu. Glukokortykoidy hamują aktywność przysadki i podwzgórza, dzięki czemu regulują intensywność reakcji stresowej. Kortyzol znalazł szerokie zastosowanie jako marker stresu u świń, również w nieinwazyjnym teście próbki śliny.
Glikokortykoidy mają negatywny wpływ na układ odpornościowy. Mogą wpływać na wrodzoną odpowiedź immunologiczną zmniejszając liczbę krążących monocytów, a co za tym idzie również cytokin prozapalnych. Glikokortykoidy hamują ruch leukocytów, a tym samym ich dostęp do miejsca zapalenia (Strehl i in., 2019). Silny i długotrwały stres hamuje odpowiedź humoralną i komórkową układu odpornościowego, co skutkuje "hiperadaptacją", często prowadzącą do ujawnienia się choroby (Wrona - Polańska, 2008). Szczegóły tych skutków przedstawiono na Ryc. 3. Tymczasem krótki stres psychologiczny, taki jak izolacja społeczna prosiąt, wywołuje stan oporności na kortyzol w komórkach odpornościowych krwi, co może być adaptacją mającą na celu utrzymanie komórkowych odpowiedzi immunologicznych w krótkim czasie (Escribano i in., 2013).
Tabela 1. Istnieją dwie reakcje na stres: reakcja aktywna, czyli atak lub ucieczka, oraz reakcja pasywna, polegająca na bezruchu i apatii podczas dłużej trwającego stresu.
| Krótki stres: aktywna reakcja | Przedłużający się stres: reakcja pasywna |
|---|---|
| Krótki stres psychologiczny wywołuje w komórkach odpornościowych krwi stan oporności na kortyzol. | Glukokortykoidy mają negatywny wpływ na układ odpornościowy: |
|
↑ limfocytów CD8+ ↓ stosunek CD4+/CD8+ |
↓ krążących monocytów ↓ cytokin prozapalnych IL-2, IL-6, TNF-α i IL-12 ↓ Th1 ↓ różnicowania limfocytów T ↓ IL-2 (niezbędnej dla limfocytów T) ↓ przepływu leukocytów ↓ odpowiedzi humoralnej ↓ odpowiedzi komórkowej ↓ reaktywności limfocytów ↓ produkcji limfocytów (czasem nawet aktywacja procesu ich apoptozy) |
Istnieje szereg biomarkerów immunologicznych, które zmieniają się bezpośrednio po stresie i dlatego mogłyby być łatwo wykorzystane jako biomarkery ostrego stresu (Puppe i in., 1997). W ich skład wchodzi:
- zwiększony stosunek liczby neutrofilów do limfocytów
- surowiczy amyloid A w ślinie
- immunoglobulina (Ig A)
- IL-18
Ostry stres jest powszechnie związany z odpowiedzią prozapalną, która może być pomocna w ustawieniu układu odpornościowego do walki i zdrowienia (Dhabhar i in., 1995). Przewlekły lub powtarzający się stres zmniejsza odpowiedź immunologiczną, podczas gdy pojedyncza ekspozycja na stres wzmacnia odporność (Dhabhar, 2009). Potwierdzają to również badania nad odpornością wrodzoną u świń. Jednakże ostateczny efekt działania stresora zależy również od czynników stresowych. Tabela 2 przedstawia listę ostrych i przewlekłych czynników stresowych oraz ich odpowiedzi u świń. Tabela pokazuje również, że wpływ stresu na odpowiedź immunologiczną może dotyczyć również osobników in utero, czyli płodów.
Tabela 2. Reakcja na stres zależy od czynnika stresowego.
| Czynnik stresowy | Odpowiedź | Badanie | |
|---|---|---|---|
 |
Krótki transport (20 minut) |
↑ niektórych białek ostrej fazy (APP), haptoglobiny i CRP ↑ stosunku liczby neutrofilów do liczby limfocytów |
Dhabhar, 2009; Puppe i in., 1997 |
|
Długotrwały transport (ponad 6 h) |
↑ cytokin prozapalnych (IL-2, IL-6, IL-12, IL-1β, and IFN-γ) ↓ cytokiny przeciwzapalnej IL-4 |
De i in., 2021 |
 |
Ostry stres związany z unieruchomieniem |
stymulacja SNS ↑ IL-18 w ślinie |
Piñeiro i in., 2007 |
| Izolowanie młodych prosiąt | ↑ IL-6 mRNA w podwzgórzu | Tuchscherer i in., 2004 | |
| Wielokrotna izolacja społeczna u prosiąt | ↑ cytokin (IL-1β) |
Kanitz i in., 2004; Tuchscherer i in., 2004 |
|
 |
Stres społeczny | Hamuje odpowiedź immunologiczną na szczepionkę wirusową i w konsekwencji upośledza ochronę przed zakażeniem, bardziej u osobników dominujących niż podporządkowanych, poddanych stresowi społecznemu. | Groot i in., 2001 |
| Przewlekły stres społeczny |
Wpływ immunosupresyjny Znaczne obniżenie ekspresji cytokin prozapalnych (TNF-α, IL-1β i IL-8) prawdopodobnie dzięki silnemu wzrostowi ekspresji IL-10 w jelicie krętym i grubym. |
Bennett i in., 2015 | |
 |
Przedłużający się stres związany z przerwami w przyjmowaniu pokarmów | ↑ APP, zwłaszcza u samców | Muneta i in., 2011 |
 |
Stres cieplny płodu (in utero) | ↑ odpowiedź cytokinowa (TNF-α, IL-1β i IL-6) na lipopolisacharyd (LPS) u płodów in utero w porównaniu z płodami, które nie są narażone na stres cieplny, prawdopodobnie z powodu zmienionej odpowiedzi metabolicznej i kortyzolowej | Johnson i in. 2020 |
| Przewlekły stres cieplny | Brak wpływu na proliferację limfocytów |
Bonnette i in., 1990; Morrow-Tesch i in., 1994 |
|
| 14-dniowe narażenie na stres cieplny i stłoczenie |
↑ proliferacji limfocytów T i cytotoksyczności komórek NK Brak wpływu na całkowite stężenie IgG |
Sutherland i in., 2006 | |
 |
4-dniowy stres wywołany niską temperaturą |
↓ aktywności NK ↓ proliferacji limfocytów T ↓ Całkowitego stężenia IgG w osoczu |
Salak-Johnson i in., 2018 |
 |
Stres macierzyński |
↓ poziomu IgG w surowicy krwi prosiąt ssących i immunosupresja proliferacji limfocytów B i T Brak zmian w cytotoksyczności komórek NK ↓ masy grasicy |
Tuchscherer i in., 2002 |
Wydaje się, że ostateczny wpływ stresu na układ odpornościowy zależy nie tylko od czasu trwania stresu i czynników stresogennych, ale także od osobnika narażonego na ten stres. Okazuje się, że stres społeczny tłumi odpowiedź immunologiczną na szczepionkę wirusową i w konsekwencji upośledza ochronę przed infekcją, bardziej u osobników dominujących niż u osobników podporządkowanych poddanych stresowi społecznemu (Groot i in., 2001). Świnie społecznie dominujące i uległe wykazywały zmiany w funkcji immunologicznej (podwyższona liczba neutrofilów i zmniejszona produkcja przeciwciał) w porównaniu do świń przeciętnych. Ciepło i stres społeczny współdziałają w swoim wpływie na układ odpornościowy świni i powodują immunosupresję u przeciętnych zwierząt, chociaż istnieją również koszty immunologiczne również dla świń dominujących (Mc Kim i in., 2018).
Stres wiąże się również ze stereotypiami, a nawet zachowaniem destrukcyjnym, takimi jak gryzienie ogona, którym może przeciwdziałać wzbogacenie środowiska (D'Eath i in., 2004). Co ciekawe, wzbogacenie środowiskowe może również wpływać na niektóre elementy układu immunologicznego (Luo i in., 2017; Manciocco i in., 2011; Reimert i in. 2014; Scollo i in., 2013; Scott i in., 2006). Niektóre dane wskazują na niższy stosunek N:L i poziomu haptoglobiny u świń utrzymywanych w warunkach ze wzbogaconym środowiskiem, co sugeruje, że są one mniej zestresowane, a ich układ odpornościowy jest mniej aktywowany (Beattie i in., 2000). Wyniki te potwierdzają związek stresu z układem odpornościowym, jak również korzystny wpływ wzbogacenia na zachowanie i dobrostan świń. Należy podkreślić, że krótkotrwała aktywacja układu odpornościowego i odpowiedzi prozapalnej może być korzystna, choć w dłuższej perspektywie ma negatywne skutki.
