梁 臣，陳 忠，謝秀禎

（熱帶動植物生態(tài)學(xué)教育部重點實驗室，海南師范大學(xué)，海南 ?？?71158）

在現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)過程中，由于飼養(yǎng)環(huán)境有限等一些不可避免的因素，常使動物在飼養(yǎng)過程中經(jīng)受各種應(yīng)激。例如光照應(yīng)激、熱應(yīng)激、冷應(yīng)激［1］、斷喙應(yīng)激［2-3］等，其中熱應(yīng)激較為普遍。熱應(yīng)激（heat stress）是指在高溫的環(huán)境中機體對熱環(huán)境所作出的非特異性生理反應(yīng)的總和。隨著全球溫度不斷升高，高溫所引發(fā)的熱應(yīng)激對家禽的各個方面產(chǎn)生了嚴重的后果，如影響家禽的采食量、生產(chǎn)、繁殖等［4］。

通常情況下，雞的體溫在成年之后可達到41～42℃。10～32℃范圍內(nèi)雞可以維持正常的生理功能，但是高于32℃這個上限值，雞的生理功能就會趨于紊亂，導(dǎo)致休克或死亡［5］。研究表明，熱應(yīng)激不僅影響家禽的生理機能，還嚴重影響了免疫系統(tǒng)及功能［6］。雞的免疫器官由中樞免疫器官和外周免疫器官組成，前者包括胸腺、法氏囊、骨髓；后者包括脾臟、淋巴結(jié)、粘膜相關(guān)淋巴組織及皮膚相關(guān)淋巴組織，是能夠維持雞正常生理機能的防線。其中胸腺的發(fā)育狀態(tài)和機能的強弱將直接影響著自身免疫水平［7］。本文主要綜述熱應(yīng)激對雞胸腺結(jié)構(gòu)、功能發(fā)育及對胸腺細胞與相關(guān)分子表達的影響，并通過利用喂食藥物、微量元素、維生素等方法來緩解熱應(yīng)激對雞胸腺的損傷，從而為研究熱應(yīng)激對整個免疫系統(tǒng)的影響奠定基礎(chǔ)。熱應(yīng)激對胸腺結(jié)構(gòu)和功能的影響必將成為今后的研究熱點之一。

1 雞胸腺組織結(jié)構(gòu)及熱應(yīng)激對其影響

胸腺是雞免疫系統(tǒng)中重要的中樞免疫器官，參與細胞免疫，是T細胞分化、發(fā)育、產(chǎn)生的場所。研究表明胸腺會隨著年齡增長逐漸萎縮，胸腺體積最大是出現(xiàn)在性成熟時，性成熟后逐漸退化［8］。退化的胸腺體積、胸腺細胞成分均減少，未成熟的胸腺細胞出現(xiàn)發(fā)育及增殖紊亂的現(xiàn)象［9］。胸腺萎縮與胸腺細胞凋亡有關(guān)，通過試驗發(fā)現(xiàn)胸腺組織隨著年齡的增長逐漸減小，其單核細胞總數(shù)在胸腺組織中呈下降的趨勢［10］，若胸腺細胞過度的凋亡同樣會造成胸腺萎縮［11］。高溫條件下胸腺的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，中樞免疫器官發(fā)育受阻，進而引發(fā)充血、腫大等現(xiàn)象。試驗證明在熱應(yīng)激下胸腺組織遭受到較大損害，出現(xiàn)嚴重的空泡化現(xiàn)象，濾泡間隙增大，結(jié)締組織出現(xiàn)增生［12］。雞胸腺的相對重量減少，對胸腺的形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)育產(chǎn)生了較大影響，胸腺皮質(zhì)變薄，淋巴細胞減少，髓質(zhì)中間質(zhì)細胞增多，皮質(zhì)以及髓質(zhì)的淋巴細胞均有核固縮及碎解現(xiàn)象，使細胞免疫受到抑制［13］。在熱應(yīng)激下對雞的胸腺體積、胸腺小葉、皮髓質(zhì)等進行觀察得出胸腺與對照組相比體積、胸腺小葉的數(shù)量、胸腺小體的個數(shù)、皮髓質(zhì)的比例均減小［14］。通過熱應(yīng)激對中樞免疫器官的臟器指數(shù)測定發(fā)現(xiàn)，熱應(yīng)激組的胸腺指數(shù)均小于對照組，所以對中樞免疫器官的發(fā)育起到了負作用［15］。這一點也證明了之前的試驗，取熱應(yīng)激組及對照組不同相隔時間雞的胸腺，測量其胸腺指數(shù)，發(fā)現(xiàn)胸腺指數(shù)會隨著熱應(yīng)激時間不斷延長而不斷上升，對照組的胸腺指數(shù)在對應(yīng)的時間也會上升，同熱應(yīng)激組相比顯著［16］。

2 胸腺組織的功能及熱應(yīng)激對其影響

2.1 胸腺組織的功能

胸腺組織的免疫功能對自身免疫病、抗腫瘤、維持免疫平衡、內(nèi)分泌系統(tǒng)等有十分重要的作用。胸腺不僅是T細胞的分化發(fā)育的場所，也可產(chǎn)生各種激素，包括胸腺素、胸腺肽、胸腺體液因子、禽胸腺激素等，共同誘導(dǎo)T細胞的成熟分化。其中胸腺素及胸腺肽這兩種激素在家禽飼養(yǎng)中應(yīng)用比較廣泛。

2.1.1 胸腺素 胸腺素是從胸腺中提取出的生物活性物質(zhì)［17］，主要有α家族及β家族，其中α家族中的胸腺素αI與胸腺素αII氨基酸序列一致，可以調(diào)節(jié)免疫功能，同屬于α家族的胸腺素α原（Pro Tα）可以改善免疫功能并起到保護的作用［18］。

2.1.2 胸腺肽 胸腺肽是從豬血清中提取出來［19］，是胸腺組織分泌的具有生理活性的一組多肽，其分泌主要受到下丘腦-垂體軸的控制，可促進促腎上腺素釋放激素的釋放。研究發(fā)現(xiàn)胸腺肽可以增加雞的自然殺傷細胞（NK細胞）的活性，并可提高雞脾臟T細胞的IL-2R的表達，增強免疫性能。

2.2 熱應(yīng)激對胸腺組織功能的影響

2.2.1 熱應(yīng)激下激素對胸腺的影響 神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)包括下丘腦、垂體及外周系統(tǒng)在內(nèi)的激素信號系統(tǒng)。雞胸腺的結(jié)構(gòu)與功能受神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，主要受下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)軸（HPA）的調(diào)控，HPA軸是參與控制應(yīng)激反應(yīng)的神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)重要組成部分。應(yīng)激系統(tǒng)主要位于下丘腦及腦干部位的中樞神經(jīng)系統(tǒng)及外周神經(jīng)系統(tǒng)。當(dāng)受到熱應(yīng)激時，HPA軸與交感-腎上腺髓質(zhì)的內(nèi)分泌系統(tǒng)被激活，導(dǎo)致腎上腺分泌固醇類激素，對免疫系統(tǒng)產(chǎn)生影響。當(dāng)機體受高溫影響時會產(chǎn)生級聯(lián)反應(yīng)，并激活交感神經(jīng)，使下丘腦受到刺激分泌促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素（CRH），引起垂體前葉促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）的合成和分泌增強，促進腎上腺合成和分泌增加，通過下丘腦會釋放垂體腎上腺皮質(zhì)激素，垂體腎上腺皮質(zhì)激素作用于腎上腺，引發(fā)糖皮質(zhì)激素（GC）的釋放［20］。糖皮質(zhì)激素與淋巴細胞樣細胞漿中的特異性蛋白受體結(jié)合，導(dǎo)致類固醇受體復(fù)合物進入細胞核，使免疫機能下降，并能增強胸腺中RNA聚合酶的活性，引起核酸合成能力降低。若糖皮質(zhì)激素分泌過多，將抑制胸腺細胞內(nèi)的淋巴細胞的有絲分裂、DNA的合成及T細胞的發(fā)育，從而導(dǎo)致胸腺萎縮及機體免疫力降低。研究表明，熱應(yīng)激會使淋巴組織胞漿產(chǎn)生皮質(zhì)酮激素，皮質(zhì)酮激素通過分布在T淋巴細胞上的激素受體影響免疫功能，在皮質(zhì)酮激素作用下會產(chǎn)生細胞毒性作用，進而會對淋巴細胞激活因子以及T細胞生長因子的生成產(chǎn)生抑制［21］，間接導(dǎo)致了胸腺組織的萎縮。可見激素也對免疫功能進行調(diào)節(jié)。

2.2.2 熱應(yīng)激對胸腺中細胞因子及酶的影響 細胞因子又稱免疫因子，是免疫活性細胞分泌的一些具有生物活性的可溶性蛋白質(zhì)。家禽的細胞因子包括干擾素、淋巴細胞因子、單核因子等，可在體內(nèi)、體外誘導(dǎo)產(chǎn)生。γ-干擾素是一種重要的免疫相關(guān)的細胞因子，由T細胞產(chǎn)生，起到免疫調(diào)節(jié)作用，研究發(fā)現(xiàn)克隆的IFN-γ誘導(dǎo)因子可增加自然殺傷細胞的活性［22］。熱應(yīng)激下免疫器官中的IFN-γ含量由第1天的下降到第10天的顯著升高，機體的細胞免疫增強，表明機體的體液免疫平衡遭到了嚴重的破壞，TH1細胞的細胞免疫應(yīng)答增強［23］。白細胞介素-2（IL-2）是調(diào)節(jié)機體免疫功能主要的細胞因子之一，主要是由T淋巴細胞產(chǎn)生［24］，具有免疫增強效應(yīng)，可促進輔助性T細胞及細胞毒性T細胞的分化及增殖，提高NK細胞的活性，對IFN-γ有促進作用。研究發(fā)現(xiàn)在熱應(yīng)激下胸腺中的白細胞介素-2的含量總體呈現(xiàn)出下降的趨勢［14］，而白細胞介素-2的水平高低反映出機體的免疫機能的高低，所以導(dǎo)致免疫力也隨著降低。通過對熱應(yīng)激下免疫器官中的酶活性進行觀察，發(fā)現(xiàn)雞胸腺中丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（ALT）、血清天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（AST）的活性會升高，超氧化物歧化酶的活性會下降，脂質(zhì)過氧化物的活性會增加［25］。另外，血清中的谷胱甘肽過氧化物酶活性也降低。

在免疫器官中，熱應(yīng)激對胸腺的損傷最為嚴重，對胸腺的結(jié)構(gòu)、形態(tài)和功能造成的影響十分顯著，雞胸腺的臟器指數(shù)下降，胸腺的生理機能受到影響，從而直接影響了整個免疫系統(tǒng)功能。

3 胸腺細胞發(fā)育及熱應(yīng)激對其影響

3.1 胸腺細胞及T細胞的發(fā)育

胸腺細胞是T細胞的前身，主要存在于胸腺皮質(zhì)當(dāng)中，占皮質(zhì)細胞總數(shù)的80%以上，淋巴細胞進入胸腺之后逐漸由早期胸腺細胞發(fā)育成普通胸腺細胞。胸腺是T細胞分化發(fā)育的場所，多能干細胞進入到胸腺后，通過胸腺上皮細胞會分裂分化，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是通過胸腺素的作用，胸腺皮質(zhì)逐漸向髓質(zhì)進行移動，到髓質(zhì)之后成為成熟的T淋巴細胞，最后參與外周免疫器官的免疫反應(yīng)。由未成熟的T淋巴細胞發(fā)育為成熟的T淋巴細胞的過程中經(jīng)歷了陽性選擇、陰性選擇的過程，由CD4-CD8-雙陰性T細胞（DN）到CD4＋CD8＋雙陽性T細胞（DP）到 CD4-CD8＋或 CD4＋CD8-單陽性細胞（SP），最后發(fā)育成成熟的T細胞［26-27］。研究發(fā)現(xiàn)，Ca2＋通過Ca2＋Release-Activated Ca2＋（CRAC）通道，激活Ca2＋傳輸重要的轉(zhuǎn)錄因子NFAT指導(dǎo)T細胞的細胞增殖［28］。

3.2 熱應(yīng)激對細胞凋亡及分子表達的影響

細胞凋亡是一種細胞程序性死亡，在發(fā)育為成熟T細胞的過程中，部分前體細胞會由于陰性選擇而發(fā)生凋亡［29］。凋亡過程中細胞會出現(xiàn)胞漿皺縮，染色質(zhì)和核結(jié)構(gòu)蛋白斷裂，磷脂酰絲氨酸外翻，促進巨噬細胞吞噬［30］?，F(xiàn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多種影響細胞凋亡的相關(guān)基因和酶，如Bcl-2［31］、Fas與Fas-L［32］、caspase-3［33］等。研究發(fā)現(xiàn)熱應(yīng)激會對胸腺細胞凋亡產(chǎn)生一定的影響［34］，張書霞等利用流式細胞儀測定在熱應(yīng)激條件下胸腺細胞的凋亡率，以及caspase-3，Bcl-2的表達量，發(fā)現(xiàn)應(yīng)激不同時間的細胞凋亡率，caspase-3和Bcl-2的陽性細胞表達率均有顯著差異，胸腺細胞凋亡率與caspase-3表達陽性細胞率呈平行的變化關(guān)系，而與Bcl-2表達陽性細胞率呈反向變化關(guān)系［35］，證實了Bcl-2可以在應(yīng)激條件下阻止胸腺細胞凋亡的結(jié)論［36］。同樣利用流式細胞儀檢測熱應(yīng)激條件下胸腺細胞凋亡與Fas、Fas-L表達的關(guān)系，結(jié)果表明熱應(yīng)激誘導(dǎo)胸腺細胞凋亡率及Fas、Fas-L的表達陽性率均增高。Fas與Fas-L配體結(jié)合可引起胸腺細胞凋亡，所以Fas與Fas-L是熱應(yīng)激下胸腺細胞凋亡的重要分子之一［37］。

3.3 熱應(yīng)激對HSP70表達的影響

HSP70是一種熱休克蛋白，是細胞中一種非特異性蛋白，在應(yīng)激條件下表達量增加，提高細胞的抵抗力，起到保護作用。白藜蘆醇是種天然多酚類物質(zhì)，可提升免疫系統(tǒng)的活性。研究顯示在補充白藜蘆醇的情況下可調(diào)節(jié)熱休克蛋白基因在免疫器官中的表達，提高雞的生長性能，減少熱應(yīng)激帶來的傷害［38］。由于雞的HSP70mRNA的轉(zhuǎn)錄速率高，產(chǎn)生較多的HSP70使細胞免受熱應(yīng)激的影響，所以高溫下HSP70的表達會增加細胞的耐受性，從而可以維持機體正常的生理功能。在應(yīng)激條件下誘導(dǎo)胸腺細胞凋亡的過程中HSP70同樣表達，將細胞暴露在應(yīng)激源H2O2中進行5 min的預(yù)處理，短暫恢復(fù)后，再進行長時間的應(yīng)激作用，這種處理導(dǎo)致熱休克蛋白的表達。熱休克蛋白可保護細胞凋亡，對細胞的保護作用取決于應(yīng)激的強度［39］。通過研究熱應(yīng)激下胸腺細胞不同時間的凋亡率及HSP 70表達陽性率，發(fā)現(xiàn)體外熱應(yīng)激胸腺細胞的HSP70表達陽性率比對照組明顯增高。因為在熱應(yīng)激下與細胞凋亡相關(guān)的應(yīng)激活化蛋白酶SAPK／JNK被激活，而應(yīng)激下誘導(dǎo)產(chǎn)生的HSP70將達到較高水平，使活化細胞中SAPK／JNK被強烈抑制，表明 HSP70可通過SAPK／JNK活化上游抑制信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，以阻止細胞凋亡［40］，所以HSP70是熱應(yīng)激誘導(dǎo)胸腺細胞凋亡的重要分子之一。研究表明，熱應(yīng)激下胸腺細胞的CD4＋CD8＋及CD4＋或CD8＋細胞數(shù)量明顯減少，而胸腺基質(zhì)細胞可促進胸腺細胞 HSP70表達增加，從而保護胸腺細胞，使胸腺細胞的凋亡率下降［41］。

由此可見，熱應(yīng)激對于胸腺細胞以及相關(guān)分子的表達具有較大影響，導(dǎo)致HSP70的表達增高，同時caspase-3，Bcl-2，F(xiàn)as，F(xiàn)as-L等分子的表達會對胸腺細胞的凋亡產(chǎn)生一定的影響。對于胸腺的外部結(jié)構(gòu)形態(tài)和內(nèi)部的分子機制還有許多的領(lǐng)域沒有進行探索，這將成為今后的熱門研究方向。

4 降低熱應(yīng)激對胸腺組織及免疫系統(tǒng)危害的措施

目前，對于緩解熱應(yīng)激對胸腺組織乃至整個免疫系統(tǒng)的損傷，家禽養(yǎng)殖業(yè)已經(jīng)在實際生產(chǎn)中采取了一系列成熟的方法，主要從雞舍建造，在日糧中添加抗熱應(yīng)激藥物等方面來實施。

4.1 改善外界環(huán)境因素

雞的飼養(yǎng)過程中應(yīng)注意雞舍建造，比如利用隔熱性能較好的材料，雞舍中利用濕簾來降溫等方法；適當(dāng)?shù)耐L(fēng)以增加空氣流動，對蒸發(fā)散熱有一定的好處；飲用涼水以吸收體熱，特別是在高溫的夏季，應(yīng)該給雞飲用干凈的涼水，如果水溫過高，雞會拒絕飲水，從而對散熱產(chǎn)生了影響。

4.2 飼喂抗熱應(yīng)激藥物

利用黃芪 、甘草 、夏枯草、蘆根 、生石膏、薄荷所配制成的中草藥超微粉添加劑對熱應(yīng)激雞的免疫器官的影響研究中得出，熱應(yīng)激組的胸腺細胞緊密，基本無損傷細胞及核固縮現(xiàn)象［12］，利用石膏、藿香、薄荷、知母和紅景天所配制而成的中藥喂食雞。發(fā)現(xiàn)在熱應(yīng)激狀態(tài)下中草藥可增加雞胸腺內(nèi)淋巴細胞數(shù)量，且劑量越高效果越好［7］。利用復(fù)方抗熱應(yīng)激藥物觀察熱應(yīng)激下雞的免疫器官所受的影響，結(jié)果證明抗應(yīng)激藥物對胸腺等免疫器官有明顯的保護作用。從組織學(xué)角度看，抗應(yīng)激藥物可明顯地對抗熱應(yīng)激所造成的免疫抑制，使免疫器官組織學(xué)結(jié)構(gòu)接近正常水平［42］。

4.3 補充維生素

維生素可以有效地緩解熱應(yīng)激所帶來的傷害。在日糧種添加維生素C會有效降低熱應(yīng)激對胸腺的損傷［43］。維生素E在免疫系統(tǒng)中有一定的作用，可改善初次及二次免疫應(yīng)答［44］。通過研究日糧中添加不同水平維生素E對肉雞抗氧化和免疫性能的影響，發(fā)現(xiàn)提高肉雞日糧維生素E水平可以提高肉雞抗氧化能力和細胞免疫水平，并可緩解熱應(yīng)激對胸腺等免疫器官的損傷［45］。在日糧中添加維生素A也能緩解熱應(yīng)激對機體及免疫系統(tǒng)帶來的損害，例如通過對添加四種不同水平的維生素A對新城疫病毒（NDV）抗體效價及T淋巴細胞進行研究，結(jié)果表明高劑量的維生素A使雞的產(chǎn)蛋率及蛋重均增加，但其采食量和體重有所減少，所以在熱應(yīng)激下補充高劑量的維生素A會對雞的生產(chǎn)及免疫功能有益［46］。

4.4 微量元素及益生菌

研究表明機體中鋅的水平會對免疫應(yīng)答產(chǎn)生一定得影響，缺鋅對免疫系統(tǒng)的發(fā)育和功能產(chǎn)生了嚴重的抑制作用［47］，所以飼料中添加適量的鋅對在高溫環(huán)境中免疫器官的抑制作用得到緩解。添加硒元素可以緩解熱應(yīng)激對雞生長性能以及免疫系統(tǒng)的損害，尤其是對胸腺的傷害［48］。鉻作為一種微量元素可以改善在熱應(yīng)激的情況下雞的免疫反應(yīng)，減輕熱應(yīng)激對胸腺造成的影響［49-50］。目前，微生態(tài)制劑及益生菌等已經(jīng)用來增強免疫能力，緩解熱應(yīng)激對免疫應(yīng)答帶來的影響［51］。在日糧中添加復(fù)合益生菌可改善雞細胞免疫功能，并能促進免疫器官發(fā)育［52］，可有效緩解熱應(yīng)激所帶來的傷害。Sohail等利用甘露寡糖（MOS）的膳食補充劑及乳酸桿菌為基礎(chǔ)益生菌（LBP）喂食熱應(yīng)激肉雞，結(jié)果表明補充MOS、LBP會降低血清皮質(zhì)醇和膽固醇濃度，增加甲狀腺濃度，并改善免疫系統(tǒng)疾病，減少熱應(yīng)激對肉雞的不利影響。

5 展 望

熱應(yīng)激會對胸腺組織的功能及形態(tài)發(fā)育產(chǎn)生較大的影響，嚴重時會導(dǎo)致胸腺萎縮、壞死，從而影響免疫系統(tǒng)的機能。細胞凋亡為一種細胞程序性的死亡，在自然情況下，胸腺細胞會少量地自發(fā)凋亡，但在熱應(yīng)激環(huán)境中胸腺細胞會加快凋亡。在細胞凋亡時，相關(guān)分子的表達也會受到影響，比如HSP70，因為HSP70的數(shù)量往往會隨著熱應(yīng)激時間的延長以及免疫器官受損加重而不斷地增高，所以HSP70可作為免疫系統(tǒng)所發(fā)出的危險信號。而其他的有關(guān)細胞凋亡的基因Bcl-2等，可以起到穩(wěn)定免疫器官的作用。隨著全球氣溫的不斷增高，家禽飼養(yǎng)業(yè)面對的首要問題就是要解決熱環(huán)境下家禽的生長發(fā)育。對于熱應(yīng)激預(yù)防的措施目前已經(jīng)逐漸進入成熟階段，但是還需要在已有的基礎(chǔ)之上進行深入研究才能對于未來禽類產(chǎn)業(yè)帶來豐厚經(jīng)濟的效益。因此熱應(yīng)激的研究也將繼續(xù)成為今后研究的熱點之一。

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