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        γ-氨基丁酸對斷喙雛雞血清細胞因子含量及脾臟中Bcl-2和Fas基因mRNA表達量的影響

        2012-03-14 05:33:52謝婉瑩侯新燕閆峰賓韓瑞麗孫桂榮康相濤
        動物營養(yǎng)學(xué)報 2012年7期
        關(guān)鍵詞:脾臟雛雞細胞因子

        謝婉瑩 侯新燕 閆峰賓 韓瑞麗 孫桂榮 康相濤

        (河南農(nóng)業(yè)大學(xué)牧醫(yī)工程學(xué)院,河南省家禽種質(zhì)資源工程研究中心,鄭州450002)

        斷喙是集約化生產(chǎn)條件下控制雞群互相咬啄傷害和防止飼料浪費的有效措施之一,斷喙后雞羽毛生長良好,死亡率降低[1]。然而,隨著動物行為學(xué)和動物福利學(xué)說的產(chǎn)生,斷喙問題成為了人們爭論的焦點。Gentle等[2-3]發(fā)現(xiàn)斷喙所導(dǎo)致的組織及神經(jīng)損傷會給雛雞帶來急性或長期的疼痛。組織損傷能夠引起炎性反應(yīng)、細胞因子的表達及細胞凋亡[4-6]。孫桂榮等[7]研究發(fā)現(xiàn),斷喙應(yīng)激可導(dǎo)致雞胸腺細胞凋亡,且有降低細胞凋亡抑制基因B細胞淋巴瘤/白血病2(B-cell lympoma/leukemia-2,Bcl-2)在胸腺細胞內(nèi)表達量的趨勢。研究證明,斷喙會造成雛雞強烈應(yīng)激[8],應(yīng)激在啟動凋亡通路,引起細胞凋亡的同時又能抑制免疫,這種應(yīng)激性免疫抑制是生產(chǎn)實踐中許多疾病發(fā)生發(fā)展的基礎(chǔ)。目前,緩解斷喙應(yīng)激對雛雞的不利影響,進而提高經(jīng)濟效益已成為研究熱點。γ-氨基丁酸(GABA)是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中一個主要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì),它不僅廣泛分布于動物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)中,而且也分布于外周神經(jīng)和非神經(jīng)組織的細胞中,在非神經(jīng)組織中發(fā)揮激素或營養(yǎng)因子的功能[9]。GABA極易溶于水,作為一種鎮(zhèn)痛劑,在人類及動物中廣泛應(yīng)用[10]。此外,Cherubini等[11]研究發(fā)現(xiàn)GABA具有緩解應(yīng)激、改善食欲、提高營養(yǎng)利用率的作用。迄今為止,GABA在斷喙應(yīng)激中所發(fā)揮的作用還未有涉及。因此,本試驗擬通過研究不同水平GABA對斷喙應(yīng)激條件下雛雞生長性能、血清細胞因子含量及脾臟細胞凋亡相關(guān)基因Bcl-2和Fas基因mRNA表達量的影響,并分析Bcl-2和Fas基因與細胞因子的關(guān)系,探討其作用的機理,旨在為其生產(chǎn)應(yīng)用提供理論依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗動物與試驗設(shè)計

        選取1日齡體重均勻的健康固始雞公雛360只,隨機分為A、B、C、D、E 5個組,每組6個重復(fù),每個重復(fù)12只雞。其中A、B、C組斷喙,飲水中分別添加40、60和80mg/kg GABA;D組不斷喙,不添加GABA;E組斷喙,不添加GABA。試驗基礎(chǔ)飼糧參照NRC(1994)配制,基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。雞舍溫度控制在28~30℃,自由采食和飲水。每天記錄死亡率。于斷喙后第1、3、5、7天記錄體重(BW)和采食量(FI)。GABA由上海源聚生物技術(shù)有限公司提供,純度>99.7%。

        1.2 樣品制備

        雛雞于7日齡時斷喙,于斷喙后第1、3、5、7天從每重復(fù)中各取1只雞心臟采血,分離出血清,于-20℃保存,用于血清炎性因子含量的檢測,處死后迅速摘取約100g脾臟,于液氮速凍后轉(zhuǎn)移至-70℃保存,用于提取總RNA。

        1.3 血清細胞因子含量的測定

        酶聯(lián)免疫吸附劑(ELISA)法檢測血清白細胞介素1β(IL-1β)、白細胞介素6(IL-6)和腫瘤壞死因子α(TNF-α)含量,嚴格按雞的 ELISA試劑盒(R&D Systems,上海江萊生物科技有限公司)說明書操作,每樣品做2個復(fù)孔。按繪制的標準曲線,換算出3種細胞因子的含量。

        1.4 脾臟Bcl-2和Fas基因mRNA表達量的檢測

        1.4.1 總RNA的提取和cDNA的合成

        取50~100mg脾臟組織樣,采用Trizol法提取組織總RNA。瓊脂糖凝膠電泳檢測RNA的完整性,利用NanoDrop 2000紫外分光光度計檢測其濃度,根據(jù)OD260/OD280的比值(R值)判定RNA的純度。按照PrimeScript cDNA第一鏈合成試劑盒(寶生物工程有限公司,大連)操作說明反轉(zhuǎn)錄得到cDNA。

        表1 基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平(風干基礎(chǔ))Table 1 Composition and nutrient level of the basal diet(air-dry basis) %

        1.4.2 目的基因引物設(shè)計

        根據(jù)GenBank上公布的雞的Bcl-2和Fas基因mRNA序列,使用Primer 5.0軟件設(shè)計,由上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)有限公司合成,引物序列及參數(shù)見表2。

        表2 PCR引物序列及參數(shù)Table 2 Primers sequences and parameters

        1.4.3 PCR反應(yīng)

        用EasyTaq DNA Polymerase試劑盒對反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物進行PCR反應(yīng),反應(yīng)體系為25μL:1μL cDNA;1μL目的基因上、下游引物;2.5μL,10×EasyTaq Buffer;2μL 2.5mmol/L dNTPs;0.25 μL EasyTaq DNA Polymerase;17.25μL dH2O。反應(yīng)程序為:94 ℃預(yù)變性5min;94 ℃,30s;50~55℃,30s;72℃,30s;共35個循環(huán);最后72℃延伸10min。

        1.4.4 PCR產(chǎn)物的回收及測序

        將PCR產(chǎn)物進行瓊脂糖凝膠電泳,目的片段用EasyPure Quick Gel Extraction Kit凝膠回收試劑盒純化。純化產(chǎn)物送至寶生物工程有限公司測序。

        1.4.5 實時熒光定量PCR反應(yīng)

        采用SYBR Green染料法在ABI StepOne-PlusTM實時熒光定量PCR擴增儀上進行擴增。反應(yīng)體系:SYBR Premix Ex Ⅱ10.0μL,F(xiàn)orward Primer 0.8μL,Reverse Primer 0.8μL,cDNA模板2.0μL,加dH2O至20μL。反應(yīng)程序:95℃預(yù)變性3min;95℃變性15s,60℃退火40s,72℃延伸15s,40個循環(huán);72℃延伸10min。反應(yīng)結(jié)束后進行熔解曲線分析,判定引物的特異性。

        1.5 數(shù)據(jù)分析

        以GAPDH 管家基因作為內(nèi)參,對Bcl-2和Fas基因進行相對定量分析。試驗數(shù)據(jù)以平均值±標準差(mean±SD)表示。采用2-△△Ct法對熒光定量結(jié)果進行計算。數(shù)據(jù)分析采用SPSS 17.0軟件的一般線性模型(GLM)進行雙因素方差分析和Duncan氏法多重比較。以P<0.05為顯著性標準。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 GABA對斷喙應(yīng)激條件下雛雞生長性能的影響

        由表3可見,斷喙后第1天各組之間雛雞體重并沒有顯著差異(P>0.05),然而,在斷喙后第3天,與未斷喙組(D組)相比,斷喙應(yīng)激導(dǎo)致雛雞體重顯著下降,添加80mg/kg GABA組雛雞體重顯著高于斷喙未添加GABA組(P<0.05)。斷喙后第5、7天,斷喙未添加GABA組雛雞體重顯著低于斷喙添加 GABA組(P<0.05),且添加40、60、80mg/kg GABA 組 之 間 差 異 不 顯 著 (P>0.05)。

        與未斷喙組相比,斷喙應(yīng)激導(dǎo)致雛雞采食量顯著下降(P<0.05),添加GABA緩解了這一應(yīng)激狀況,在斷喙后第5、7天,斷喙未添加GABA組雛雞采食量顯著低于添加80mg/kg GABA組(P<0.05)。此外,整個試驗結(jié)束后對死亡率的統(tǒng)計結(jié)果顯示,C組雛雞死亡率最低,為2.8%,其次為D(4.2%)、B(6.9%)、A 組(8.3%),E組雛雞死亡率最高,為12.9%。

        2.2 GABA對斷喙應(yīng)激條件下雛雞血清中細胞因子含量的影響

        由表4可見,斷喙應(yīng)激刺激了IL-1β、TNF-α和IL-6 3種細胞因子的分泌,斷喙后第1、5天血清IL-1β含量顯著高于未斷喙組(P<0.05)。與斷喙未添加GABA組相比,添加80mg/kg GABA顯著降低了血清IL-1β含量(P<0.05),而添加40 mg/kg GABA組效果不顯著(P>0.05)。

        與未斷喙組相比,斷喙后第1天血清TNF-α含量顯著 升高(P<0.05),添 加60、80mg/kg GABA組血清TNF-α含量顯著低于斷喙未添加GABA組 (P<0.05);斷 喙 后 第 7 天,添 加80mg/kg GABA 顯著降低了血清 TNF-α含量(P<0.05)。

        表3 GABA對斷喙應(yīng)激條件下雛雞體重和采食量的影響Table 3 Effects of GABA on body weight and feed intake of chicks under beak trimming stress g

        斷喙后第1、7天IL-6含量顯著高于未斷喙組,添加80mg/kg GABA顯著抑制了體內(nèi)IL-6的分泌(P<0.05)。

        以上結(jié)果表明,斷喙刺激了體內(nèi)細胞因子的釋放,且呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。添加80mg/kg GABA能夠顯著降低斷喙應(yīng)激所致的雞血 清 IL-1β、TNF-α和 IL-6 含 量 的 升 高 (P<0.05)。

        2.3 Fas和Bcl-2基因引物特異性

        本試驗利用實時熒光定量PCR法檢測了Fas和Bcl-2基因在雞脾臟中的表達,F(xiàn)as、Bcl-2和內(nèi)參基因GAPDH熔解曲線見圖1,可以看出,PCR擴增的熔解曲線為單峰,沒有引物二聚體及其他非特異性擴增產(chǎn)物,結(jié)合瓊脂糖電泳結(jié)果目的片段位置(結(jié)果未列出),表明相關(guān)引物具有較高的特異性,所得結(jié)果可用于后續(xù)分析。

        2.4 GABA對斷喙應(yīng)激條件下雛雞脾臟中Bcl-2和Fas基因mRNA表達量的影響

        由圖2可見,與未斷喙組相比,斷喙應(yīng)激后脾臟中促凋亡基因Fas mRNA表達量升高,添加GABA后下降,在斷喙后第1、3、7天效果顯著,且隨GABA劑量加大而進一步降低,添加80mg/kg GABA組Fas mRNA表達量顯著低于斷喙未添加GABA組(P<0.05)。

        各組間脾臟內(nèi)Bcl-2mRNA的表達量差異不顯著(P>0.05)。斷喙后1周脾臟內(nèi)Bcl-2mRNA的表達量變化趨勢緩和,但是在斷喙未添加GABA組脾臟內(nèi)相對同期對照組有降低趨勢,添加80mg/kg GABA有輕度上調(diào)抗凋亡基因Bcl-2 mRNA表達量的趨勢,但沒有達到顯著水平(P>0.05)。

        3 討 論

        3.1 GABA對斷喙應(yīng)激條件下雛雞生長性能的影響

        試驗結(jié)果顯示斷喙應(yīng)激導(dǎo)致雛雞體重下降、采食量減少,添加GABA可以緩解這一癥狀,且添加80mg/kg GABA組緩解效果較好。這與前人報道基本一致。Fan等[12]研究表明GABA在改善動物生長性能方面具有良好效果,可以顯著促進其體內(nèi)生長激素的分泌。采食作為一個復(fù)雜的行為活動,主要受中樞神經(jīng)系統(tǒng)中飽中樞和攝食中樞的調(diào)節(jié)。研究證實GABA能夠促進胃酸及消化酶的分泌,同時抑制膽囊收縮素(CCK)分泌,減弱消化道食糜對采食的負反饋作用,抑制胃膨脹及飽中樞,從而提高動物采食量[13-14]。此外,Shuye等[15]研究發(fā)現(xiàn)將一定劑量范圍的GABA注射于動物的不同腦區(qū),可顯著促進動物攝食,并具有劑量依賴效應(yīng)。雞的采食量對雞的健康、生長發(fā)育和生產(chǎn)潛能的發(fā)揮具有重要意義。本試驗顯示,添加GABA顯著提高了斷喙應(yīng)激雛雞體重,GABA可能是通過其受體作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng),抑制飽中樞的活動引起雛雞采食增加,從而影響其生長發(fā)育。

        表4 GABA對斷喙應(yīng)激條件下雛雞血清細胞因子含量的影響Table 4 Effects of GABA on serum cytokines contents of chicks under beak trimming stress ng/L

        3.2 GABA對斷喙應(yīng)激條件下雛雞血清細胞因子含量的影響

        免疫系統(tǒng)對外界刺激是非常敏感的。在神經(jīng)、內(nèi)分泌及免疫系統(tǒng)之間存在著緊密的聯(lián)系,細胞因子是神經(jīng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)與免疫系統(tǒng)之間信息交流的重要介質(zhì)[16]。應(yīng)激導(dǎo)致的免疫抑制的發(fā)生是各種激素和細胞因子作用的結(jié)果。Cunha等[17-19]研究表明在損傷的組織中,炎癥可能會導(dǎo)致三磷酸腺 苷(ATP)、前 列 腺 素、IL-1β、IL-6 和TNF-α等化學(xué)物質(zhì)的釋放,與前人報道一致,本試驗結(jié)果顯示,斷喙應(yīng)激刺激了IL-1β、IL-6和TNF-α 3種細胞因子的分泌。Spangelo等[20]研究發(fā)現(xiàn),GABA可抑制IL-1β誘導(dǎo)產(chǎn)生IL-6。Joseph等[21]報道GABA能夠顯著抑制IL-6的合成。本試驗結(jié)果表明,添加GABA有效抑制了應(yīng)激導(dǎo)致的細胞因子的分泌,降低了血清中IL-1β、IL-6和 TNF-α3種細胞因子的含量,且添加80mg/kg GABA時效果顯著。據(jù)此推測,GABA可能是通過抑制細胞因子的分泌而起到了緩解應(yīng)激的效果。然而,GABA抑制細胞因子的機理還有待進一步研究。

        此外,本試驗還發(fā)現(xiàn),斷喙后第1、3、5、7天,血清中IL-1β、IL-6和 TNF-α3種細胞因子的含量均呈先上升后下降的趨勢,其中IL-1β和TNF-α在斷喙后第3天達到峰值,隨后逐漸下降。斷喙對雞體來說是一種不良刺激,雞體為了應(yīng)對這種刺激,除了進行行為等物理調(diào)節(jié)外,還必須改變血清中某些化學(xué)物質(zhì)水平以加強化學(xué)調(diào)節(jié)。血清中IL-1β、IL-6和 TNF-α3種細胞因子含量升高正是雞體應(yīng)對應(yīng)激刺激的生理反應(yīng)。隨后,血清中細胞因子含量呈下降趨勢說明此時雞體逐漸由以化學(xué)調(diào)節(jié)為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐晕锢碚{(diào)節(jié)為主,應(yīng)激逐漸緩解。

        圖1 GAPDH,F(xiàn)as及Bcl-2基因的熔解曲線圖Fig.1 Melt curves of GAPDH,F(xiàn)as and Bcl-2genes

        圖2 GABA對斷喙應(yīng)激條件下雛雞脾臟中Fas和Bcl-2基因mRNA表達量的影響Fig.2 Effects of GABA on splenetic mRNA expression levels of Fas and Bcl-2genes of chicks under beak trimming stress

        3.3 GABA對斷喙應(yīng)激條件下雛雞脾臟中Bcl-2和Fas基因mRNA表達量的影響

        細胞凋亡的發(fā)生受多種基因表達的調(diào)控,凋亡刺激基因Fas與凋亡抑制基因Bcl-2被認為與細胞凋亡關(guān)系密切[22-23]。當促凋亡因素減輕或去除時,凋亡細胞可轉(zhuǎn)化為正常細胞,反之凋亡細胞則可轉(zhuǎn)化為壞死細胞[24]。本研究結(jié)果顯示,與未斷喙組相比,斷喙應(yīng)激后第1、3和7天雛雞脾臟中促凋亡基因Fas mRNA表達量顯著升高,抗凋亡基因Bcl-2mRNA表達量有下降趨勢,說明斷喙應(yīng)激導(dǎo)致了雞脾臟細胞凋亡。

        引起細胞凋亡的因素很多,研究表明炎性反應(yīng)及其細胞因子的分泌表達均會引起細胞凋亡[25]。斷喙后體內(nèi)的炎性反應(yīng)及分泌表達的細胞因子IL-1β、IL-6和 TNF-α等與細胞凋亡的關(guān)系越來越引起人們的關(guān)注。Holmin等[26]給大鼠腦內(nèi)注入IL-1β和TNF-α發(fā)現(xiàn),注入IL-1β可誘導(dǎo)短暫的炎性細胞反應(yīng)和細胞凋亡,并發(fā)現(xiàn)促凋亡基因的表達量顯著高于抗凋亡基因的表達量。Mayne等[27]則在大鼠腦出血24h內(nèi)檢測到TNF-α的表達,且發(fā)現(xiàn)使用TNF-α拮抗劑后,凋亡細胞的數(shù)目顯著減少。本研究結(jié)果顯示,與未斷喙組相比,斷喙應(yīng)激后脾臟中促凋亡基因Fas mRNA表達量顯著升高,與此同時,斷喙后血清中IL-1β、TNF-α和IL-6含量顯著高于未斷喙組。隨著血清中IL-1β、TNF-α和IL-6含量的下降,促凋亡基因Fas mRNA表達量也逐漸下降,說明IL-1β、TNF-α和IL-6與細胞凋亡有密切關(guān)系。添加GABA后顯著下調(diào)了Fas mRNA表達量,輕度上調(diào)了抗凋亡基因Bcl-2mRNA表達量,此調(diào)節(jié)作用與GABA添加劑量間存在顯著的量效關(guān)系,進一步顯示GABA對細胞凋亡時凋亡相關(guān)基因的mRNA表達量尚有一定影響,這種影響可能是通過調(diào)控體內(nèi)細胞因子的分泌而實現(xiàn)的,該作用機理還有待進一步證實。

        4 結(jié) 論

        ① 斷喙應(yīng)激導(dǎo)致雛雞體重下降、采食量減少,添加GABA可以緩解這一癥狀。

        ② 斷喙應(yīng)激后雛雞免疫器官脾臟中促凋亡基因Fas mRNA表達量顯著升高,血清中細胞因子含量顯著升高,推測 GABA可通過抑制IL-1β、TNF-α和IL-6 3種細胞因子的分泌減輕炎性反應(yīng),間接抑制細胞凋亡加劇,以緩解斷喙應(yīng)激對雛雞的不良影響,且添加80mg/kg GABA效果較好。

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