王佳佳,張自強(qiáng),謝 輝,孫瑩瑩,王悅鑫,劉玉梅

(河南科技大學(xué) 動(dòng)物科技學(xué)院,河南 洛陽 471000)

家兔是一種新陳代謝較強(qiáng)的恒溫動(dòng)物,其皮膚缺乏汗腺且體表覆蓋很厚的絨毛,不利于散熱。如果夏季兔舍的溫度過高,會(huì)影響到兔群體熱的散發(fā),導(dǎo)致兔群發(fā)生熱應(yīng)激,對(duì)其生產(chǎn)和健康造成嚴(yán)重影響,因而采取有效措施防御夏季高溫環(huán)境的不利影響至關(guān)重要。

光照對(duì)動(dòng)物的生長發(fā)育、新陳代謝、生產(chǎn)繁殖和免疫力等具有直接或間接的影響。合理的光照不僅可以最大限度地提高動(dòng)物的遺傳潛能,而且可以提高動(dòng)物的采食量、飼料轉(zhuǎn)化效率和免疫力。光主要從光照強(qiáng)度、光照時(shí)間和光顏色(光波長)3個(gè)方面對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生影響。研究證實(shí),光色與動(dòng)物的生產(chǎn)性能和健康狀況密切相關(guān),是動(dòng)物養(yǎng)殖中不可忽視的環(huán)節(jié)[1]。張東龍等[2]研究顯示,藍(lán)光可增加肉仔雞的平均日采食量(average daily feed intake,ADFI),并有助于趴臥、行走、跑、伸展行為發(fā)生,白光有助于梳羽等舒適行為發(fā)生。采用紅光時(shí),大西洋鮭的日增重最高,死亡率降低[3]。而家兔對(duì)白色、藍(lán)色和綠色的光照更偏愛[1]。然而,光色對(duì)高溫環(huán)境下家兔免疫效果的影響尚不明確。因此,本研究使用不同的單色光(白色、紅色、綠色和藍(lán)色)作為光源,探究夏季高溫環(huán)境下光色對(duì)家兔免疫性能的影響,確定適宜的光色,為夏季家兔的養(yǎng)殖提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選取體重接近、健康的35 d伊拉兔150只(購自濟(jì)源牧之春有限公司)。TNF-α、IL-1β和IL-2 ELISA檢測(cè)試劑盒,購自上海酶聯(lián)生物科技有限公司;蘇木素染液,南京建成科技有限公司;酸性品紅,上海試劑三廠;中性樹膠,北京索萊寶科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

150只伊拉兔隨機(jī)分成5組,每組3個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)10只。對(duì)照組用LED白光(400～760 nm)照射,溫度控制在24 ℃;試驗(yàn)組分別用LED白光(400～760 nm)、LED紅光(660 nm)、LED綠光(560 nm)和LED藍(lán)光(480 nm)照射,溫度控制在30 ℃。各組家兔每天接受14 h光照(6:00—20:00),每個(gè)光照處理組均采用雙層遮陽窗簾進(jìn)行分隔組成單獨(dú)隔間,光照強(qiáng)度均設(shè)置為100 lx。每周通過Testo-540照度儀監(jiān)測(cè)光照強(qiáng)度,控制各組間光照強(qiáng)度一致。

1.3 飼養(yǎng)管理

試驗(yàn)期間,家兔飼養(yǎng)于3層重疊式兔籠內(nèi),兔籠規(guī)格為58 cm×51 cm×43 cm,兔籠上方分別安裝LED燈帶,自由采食、飲水,免疫程序與常規(guī)方法保持一致。兔舍濕度設(shè)置為55%±5%,溫度設(shè)定見“1.2”,并通過機(jī)械通風(fēng)方式,保證空氣質(zhì)量。預(yù)試驗(yàn)期5 d,正式試驗(yàn)期30 d。

1.4 免疫器官指數(shù)測(cè)定

飼養(yǎng)試驗(yàn)結(jié)束,對(duì)試驗(yàn)兔空腹稱重,記錄家兔活重。從每個(gè)試驗(yàn)組選取接近該組平均體重的試驗(yàn)兔6只,共30只屠宰,稱取試驗(yàn)兔的脾臟及胸腺重量,并計(jì)算免疫器官指數(shù)。

脾臟指數(shù)(g/kg)=脾臟重/宰前活重

胸腺指數(shù)(g/kg)=胸腺重/宰前活重

1.5 免疫器官石蠟切片的制作及HE染色觀察

將心臟采血后的兔子耳緣靜脈注射空氣致死,打開腹腔采集脾臟和胸腺,用4%多聚甲醛固定組織。經(jīng)脫水、透明、浸蠟、包埋后制作5 μm的石蠟切片,HE染色后在顯微鏡下觀察拍照。用Image J圖像處理軟件測(cè)量平面內(nèi)脾小結(jié)直徑、脾動(dòng)脈淋巴鞘面積,測(cè)量胸腺皮質(zhì)厚度、皮質(zhì)髓質(zhì)的截面面積比。

1.6 細(xì)胞因子的檢測(cè)

試驗(yàn)結(jié)束時(shí),采用心臟采血法收集血液并裝入有肝素鈉的離心管中,3 000 r/min離心15 min分離血漿,-20 ℃冰箱保存?zhèn)溆?。ELISA(酶聯(lián)免疫)法檢測(cè)血漿細(xì)胞因子的濃度。具體步驟按照試劑盒說明書步驟進(jìn)行。

1.7 數(shù)據(jù)處理與分析

2 結(jié)果與分析

2.1 家兔免疫器官發(fā)育

由表1可知,與對(duì)照組相比,白光組家兔脾臟和胸腺的重量與指數(shù)均顯著降低(P<0.05);與白光組相比,紅光組脾臟重量顯著降低(P<0.05),胸腺重量、脾臟指數(shù)和胸腺指數(shù)均無顯著差異(P>0.05);綠光和藍(lán)光光照環(huán)境下飼養(yǎng)的家兔脾臟重量、胸腺重量、脾臟指數(shù)和胸腺指數(shù)相對(duì)于白光組均顯著升高(P<0.05)。

表1 光色對(duì)高溫環(huán)境下家兔免疫器官發(fā)育的影響

2.2 家兔脾臟組織形態(tài)變化

家兔脾臟組織切片染色及測(cè)量結(jié)果見表2、圖1。與對(duì)照組相比,白光組脾小結(jié)直徑、脾動(dòng)脈淋巴鞘面積均顯著降低(P<0.05)。紅光組脾小結(jié)直徑、脾動(dòng)脈淋巴鞘面積與白光組差異不顯著(P>0.05),而綠光組、藍(lán)光組脾小結(jié)直徑、脾動(dòng)脈淋巴鞘面積均比白光組顯著升高(P<0.05),且脾淋巴鞘面積顯著高于對(duì)照組(P<0.05)。

表2 光色對(duì)高溫環(huán)境下家兔脾臟組織形態(tài)變化的影響

2.3 家兔胸腺組織形態(tài)變化

家兔胸腺組織切片染色及測(cè)量結(jié)果見圖2、表3。

圖2 光色對(duì)高溫環(huán)境下家兔胸腺組織形態(tài)變化的影響

表3 光色對(duì)高溫環(huán)境下家兔胸腺組織形態(tài)變化的影響

與對(duì)照組相比,白光組胸腺皮質(zhì)厚度顯著降低(P<0.05);紅光組和藍(lán)光組胸腺皮質(zhì)厚度與白光組相比無顯著差異(P>0.05),綠光組胸腺皮質(zhì)厚度比白光組顯著增加(P<0.05)且與對(duì)照組差異不顯著(P>0.05);各試驗(yàn)組胸腺皮質(zhì)髓質(zhì)面積比差異均不顯著(P>0.05),但綠光組和藍(lán)光組略高于白光組和紅光組。

2.4 家兔細(xì)胞因子表達(dá)

通過ELISA檢測(cè)細(xì)胞因子TNF-α、IL-1β和IL-2的血清蛋白表達(dá)水平,結(jié)果見表4。由表4可知,與對(duì)照組相比,白光組TNF-α、IL-1β含量顯著升高(P<0.05),而IL-2含量顯著降低(P<0.05);紅光組TNF-α、IL-2含量同比白光組無顯著差異(P>0.05),但I(xiàn)L-1β含量顯著升高(P<0.05);綠光組和藍(lán)光組TIN-α、IL-1β含量顯著低于白光組(P<0.05),且IL-2含量顯著升高(P<0.05)。

表4 血清中細(xì)胞因子的表達(dá)

3 討 論

畜禽養(yǎng)殖生產(chǎn)受許多因素和條件的制約,例如高溫、運(yùn)輸、飼料成分和喂養(yǎng)方式的變化等,這些因素的變化對(duì)動(dòng)物的健康生產(chǎn)具有直接影響,其中高溫對(duì)畜禽生長的負(fù)面影響尤為突出[4]。家兔皮膚中缺乏汗腺,很難通過皮膚散熱,對(duì)高溫環(huán)境十分敏感,因而夏季高溫環(huán)境常給家兔養(yǎng)殖造成不利影響。目前的研究表明,高溫環(huán)境下家兔的食欲和采食量明顯降低,從而導(dǎo)致家兔營養(yǎng)素的攝入減少,進(jìn)一步影響家兔的生長繁殖和對(duì)疾病的抵抗力。Abdel-Latif等[5]研究證實(shí),新西蘭兔在28～39 ℃的夏季高溫環(huán)境中飼養(yǎng)6周,體重增量比正常溫度下飼養(yǎng)的家兔降低了14.71%,料肉比升高了62.32%,同時(shí)血液中谷丙轉(zhuǎn)氨酶(glutamic-pyruvic transaminase,ALT)、谷草轉(zhuǎn)氨酶(glutamic-oxaloacetic transaminase,AST)、尿素、肌酐、皮質(zhì)醇、腎上腺素、IFN-γ、TNF-α的含量均顯著高于對(duì)照組,而IL-10的含量則明顯降低,證實(shí)了夏季高溫誘發(fā)了家兔的免疫抑制。Ayyat等[6]研究發(fā)現(xiàn),飼養(yǎng)在夏季的新西蘭兔體重、生長速度、采食量以及血液中紅細(xì)胞、總蛋白、球蛋白和白蛋白含量顯著低于冬季飼養(yǎng)的家兔,而AST、ALT和尿素氮含量明顯升高。許嘯等[7]研究發(fā)現(xiàn),長時(shí)間處于熱應(yīng)激狀態(tài)的動(dòng)物其免疫器官發(fā)生萎縮,特異性細(xì)胞免疫和體液免疫功能受到抑制,非特異性免疫能力大大降低。He等[8]研究發(fā)現(xiàn),動(dòng)物處于較高的環(huán)境溫度會(huì)改變與免疫相關(guān)的各種指標(biāo),如胸腺、脾臟和法氏囊的生長指數(shù)降低,血清補(bǔ)體C3和C4水平降低。本試驗(yàn)結(jié)果表明,與對(duì)照組相比白光組家兔脾臟和胸腺的重量與指數(shù)均顯著降低,證實(shí)了高溫環(huán)境能夠明顯抑制家兔免疫器官的發(fā)育。

光照可直接作用于神經(jīng)系統(tǒng)和皮膚系統(tǒng),引起動(dòng)物的內(nèi)分泌系統(tǒng)和消化系統(tǒng)等發(fā)生相應(yīng)的生理變化,從而影響其生長發(fā)育[9-10]。已有大量研究表明,光照對(duì)動(dòng)物生長發(fā)育與健康具有重要影響[11],比如紅光可使蛋雞產(chǎn)蛋量增加,綠光可以使雞產(chǎn)蛋體積增大[12-13],藍(lán)光可促進(jìn)肉雞抗氧化能力,緩解肉雞在高溫環(huán)境下的損傷[14]。近年來,越來越多的研究關(guān)注光環(huán)境對(duì)家兔的影響。孟繁臣[15]和Kalaba等[16]通過對(duì)母兔繁殖性能的研究,發(fā)現(xiàn)紅光組和綠光組母兔的血清促卵泡素和雌二醇水平與白光組相比均有升高的趨勢(shì),且紅光組和綠光組的哺乳母兔受胎率顯著高于其他光色組,證實(shí)了光色對(duì)母兔繁殖性能的影響。脾臟和胸腺是家兔主要的免疫器官,其生長發(fā)育與免疫功能密切相關(guān)。脾臟是機(jī)體的外周免疫器官,占全身淋巴組織總量的25%,含有大量的B淋巴細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞,是免疫細(xì)胞定居和對(duì)抗原刺激產(chǎn)生免疫應(yīng)答的重要場(chǎng)所;胸腺是機(jī)體的中樞免疫器官,是T細(xì)胞分化成熟和分泌胸腺激素的主要場(chǎng)所,在淋巴細(xì)胞的形成和分化過程起著重要作用。脾臟和胸腺的良好發(fā)育對(duì)提高機(jī)體的免疫功能十分重要,因此脾臟和胸腺指數(shù)的高低能夠較為客觀地反應(yīng)機(jī)體的免疫能力的強(qiáng)弱。本試驗(yàn)結(jié)果顯示,綠光組和藍(lán)光組同比白光組顯著提高了家兔免疫器官重量和指數(shù),脾小結(jié)直徑、脾淋巴鞘面積、胸腺皮質(zhì)厚度也顯著增加。其對(duì)胸腺皮質(zhì)髓質(zhì)面積比沒有顯著影響,但胸腺皮質(zhì)髓質(zhì)面積比有上升趨勢(shì),證明綠光和藍(lán)光均可緩解高溫環(huán)境對(duì)家兔免疫器官的抑制作用。

細(xì)胞因子是由免疫細(xì)胞合成、分泌的一類具有廣泛生物學(xué)活性的小分子蛋白質(zhì)。白細(xì)胞介素、干擾素是重要的細(xì)胞因子,主要參與機(jī)體免疫應(yīng)答、免疫細(xì)胞分化發(fā)育等。TNF-α主要由單核-巨噬細(xì)胞產(chǎn)生,在炎癥反應(yīng)、細(xì)胞免疫、腫瘤免疫等方面有十分重要的作用,是許多炎癥反應(yīng)的標(biāo)志性因子;IL-1β是IL-1家族的重要成員之一,主要由固有免疫系統(tǒng)中活化的單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞產(chǎn)生,可參與免疫調(diào)節(jié)、促進(jìn)炎癥反應(yīng)進(jìn)展。當(dāng)機(jī)體發(fā)生炎癥時(shí),IL-1β分泌量增加,刺激其他促炎因子和趨化因子的大量產(chǎn)生,并與其他炎癥因子起到協(xié)同效應(yīng),誘發(fā)機(jī)體產(chǎn)生“炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)”[17-18];IL-2主要由CD4+細(xì)胞、CD8+細(xì)胞、NK細(xì)胞和轉(zhuǎn)化的B細(xì)胞產(chǎn)生,具有多種生物學(xué)作用,其不但參與體內(nèi)免疫應(yīng)答,且參與炎癥反應(yīng)。在機(jī)體免疫調(diào)節(jié)方面,TNF-α、IL-1β、IL-2發(fā)揮重要的生物學(xué)作用。高溫環(huán)境能夠促進(jìn)動(dòng)物炎性介質(zhì)的釋放,誘導(dǎo)白細(xì)胞分泌活性氧,引發(fā)炎癥反應(yīng)最終導(dǎo)致動(dòng)物發(fā)病甚至死亡[19-21]。張自強(qiáng)[22]報(bào)道,綠光和藍(lán)光照射可以提高T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞的數(shù)量以及IL-2的含量,降低血清中的TNF-α水平,增強(qiáng)肉雞的免疫功能。本試驗(yàn)結(jié)果顯示,綠光和藍(lán)光照射使IL-1β和TNF-α的分泌量相較白光組顯著降低,IL-2的分泌量明顯增高。

4 結(jié) 論

夏季高溫環(huán)境對(duì)家兔免疫具有明顯抑制作用,而綠光和藍(lán)光照射均可有效緩解這種免疫抑制。除了光色之外,不同的光照強(qiáng)度對(duì)家兔的影響也不相同,后續(xù)應(yīng)進(jìn)一步研究適宜家兔生長的最佳光照強(qiáng)度。