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水产动物易受环境的影响而产生免疫应激,为减少免疫应激对水产养殖业造成的经济损失,开发新型有效的免疫增强剂已成为国内外学者研究的热点。虾青素是一种小分子化合物,能够调节哺乳动物免疫功能,减轻免疫应激造成的细胞损伤。然而,虾青素对水产动物免疫应激的影响未见报道,其内在机制也尚未明确。本研究以乌鳢为研究对象,以脂多糖(LPS)作为免疫应激的诱导剂,通过养殖试验和细胞试验,研究虾青素对乌鳢免疫应激的保护作用,从细胞和分子水平探讨虾青素缓解免疫应激的作用机制,为虾青素作为新型免疫增强剂应用于水产养殖实际生产奠定理论基础。
本论文研究共五部分,主要研究结果及结论如下:
(1)虾青素对乌鳢生长、抗氧化和免疫功能的影响
为研究虾青素对乌鳢生长、抗氧化和免疫功能的影响,在基础饲料中添加0、50、100和200mg/kg虾青素,其中0mg/kg为对照组,饲喂乌鳢56d后取样检测生长、抗氧化和免疫等指标。结果表明,日粮添加100和200mg/kg虾青素显著提高乌鳢生长性能和饲料效率。日粮添加50、100和200mg/kg虾青素显著提高乌鳢血清和肝脏抗氧化酶SOD、CAT和GPx活性及血清和脾脏IgM、C3和LZM的含量,降低血清和肝脏氧化应激指标MDA、PC含量及血清COR、GPT和GOT水平。
(2)虾青素缓解LPS诱导乌鳢免疫应激的作用
本试验在第二章的基础上,通过乌鳢腹腔注射LPS,研究饲喂虾青素日粮对LPS诱导的免疫应激的调控作用。以0mg/kg注射PBS为对照组,以4mg/kg注射LPS为损伤组,以50、100和200mg/kg虾青素注射LPS为虾青素保护组。结果表明,LPS损伤组血清GOT、GPT和COR水平显著提高,虾青素保护组显著降低LPS诱导的血清GOT、GPT和COR水平;LPS损伤显著降低肝、脾、肾和肠GST、GPx、GSH-Rt、SOD和CAT活性及LZM、C3和C4含量,显著提高MDA、IL-1β和TNF-α含量,50、100和200mg/kg虾青素保护组GST、GPx、GSH-Rt、SOD和CAT活性及LZM、C3和C4含量显著提高,MDA、IL-1β和TNF-α含量显著降低。
(3)虾青素通过GR-NF-κB途径缓解乌鳢免疫应激机制
本试验在第三章的基础上,从GR-NF-κB途径探讨虾青素对LPS诱导乌鳢免疫应激的调控作用及可能机制。结果表明,与对照组相比,LPS损伤组肝、脾、肾和肠MyD88、IL-1β、IL-8、TNF-α和NF-κBp65基因表达量及NF-κBp65蛋白磷酸化水平显著提高;与LPS损伤组相比,50、100和200mg/kg虾青素保护组显著降低肝、脾、肾和肠MyD88、IL-1β、IL-8、TNF-α、和NF-κBp65基因表达量及NF-κBp65蛋白磷酸化水平,显著提高肝、脾、肾和肠GST和SOD基因表达量;与LPS损伤组相比,50、100和200mg/kg虾青素保护组显著提高肝、脾、肾和肠GR、HSP70和HSP90基因表达量及GR蛋白磷酸化水平。
(4)虾青素缓解LPS诱导的乌鳢PBL细胞免疫应激的分子机制
本试验选择三个剂量的虾青素(50、100和200μg/mL),以0μg/mL为对照组,采用虾青素预处理LPS后刺激的方式,从细胞活力、细胞显微形态、抗氧化酶、细胞凋亡和GR-NF-κB信号通路关键基因和蛋白表达等方面,探讨虾青素对LPS诱导的乌鳢PBL细胞免疫应激的保护作用。结果表明,虾青素处理显著降低LPS损伤造成线粒体空泡化。虾青素处理显著降低LPS诱导的PBL细胞中IL-1β、IL-8、TNF-α、MyD88和NF-κBp65基因表达及NF-κBp65蛋白磷酸化水平,缓解了LPS诱导PBL细胞炎症反应。虾青素处理显著上调LPS诱导的PBL细胞中GR、HSP70、HSP90基因表达和蛋白表达及GR蛋白磷酸化水平,提高PBL细胞的抗炎功能。
(5)通过抑制GR-NF-κB通路研究虾青素缓解LPS诱导的乌鳢PBL细胞免疫应激的分子机制
本试验在第五章研究的基础上,利用特异性蛋白抑制剂RU486和PDTC分别抑制GR-NF-κB信号通路GR和NF-κB蛋白活性研究虾青素缓解乌鳢PBL细胞免疫应激的机制。研究表明,PDTC和虾青素处理均显著降低LPS诱导的PBL细胞IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α和NF-κBp65、NO和T-NOS水平,而抑制GR活性上述炎性介质水平均显著提高;PDTC和虾青素处理显著降低LPS诱导的PBL细胞Caspase3、Caspase8和Caspase9活性,同时提高BCL-2活性,抑制GR活性上述Caspase水平显著提高,BCL-2活性显著降低,说明虾青素可能是通过GR-NF-κB途径抑制细胞损伤。
综上,LPS腹腔注射和细胞处理均会引起乌鳢免疫应激,养殖试验和细胞试验结果均表明虾青素预保护可通过GR-NF-κB途径缓解乌鳢免疫应激。
本论文研究共五部分,主要研究结果及结论如下:
(1)虾青素对乌鳢生长、抗氧化和免疫功能的影响
为研究虾青素对乌鳢生长、抗氧化和免疫功能的影响,在基础饲料中添加0、50、100和200mg/kg虾青素,其中0mg/kg为对照组,饲喂乌鳢56d后取样检测生长、抗氧化和免疫等指标。结果表明,日粮添加100和200mg/kg虾青素显著提高乌鳢生长性能和饲料效率。日粮添加50、100和200mg/kg虾青素显著提高乌鳢血清和肝脏抗氧化酶SOD、CAT和GPx活性及血清和脾脏IgM、C3和LZM的含量,降低血清和肝脏氧化应激指标MDA、PC含量及血清COR、GPT和GOT水平。
(2)虾青素缓解LPS诱导乌鳢免疫应激的作用
本试验在第二章的基础上,通过乌鳢腹腔注射LPS,研究饲喂虾青素日粮对LPS诱导的免疫应激的调控作用。以0mg/kg注射PBS为对照组,以4mg/kg注射LPS为损伤组,以50、100和200mg/kg虾青素注射LPS为虾青素保护组。结果表明,LPS损伤组血清GOT、GPT和COR水平显著提高,虾青素保护组显著降低LPS诱导的血清GOT、GPT和COR水平;LPS损伤显著降低肝、脾、肾和肠GST、GPx、GSH-Rt、SOD和CAT活性及LZM、C3和C4含量,显著提高MDA、IL-1β和TNF-α含量,50、100和200mg/kg虾青素保护组GST、GPx、GSH-Rt、SOD和CAT活性及LZM、C3和C4含量显著提高,MDA、IL-1β和TNF-α含量显著降低。
(3)虾青素通过GR-NF-κB途径缓解乌鳢免疫应激机制
本试验在第三章的基础上,从GR-NF-κB途径探讨虾青素对LPS诱导乌鳢免疫应激的调控作用及可能机制。结果表明,与对照组相比,LPS损伤组肝、脾、肾和肠MyD88、IL-1β、IL-8、TNF-α和NF-κBp65基因表达量及NF-κBp65蛋白磷酸化水平显著提高;与LPS损伤组相比,50、100和200mg/kg虾青素保护组显著降低肝、脾、肾和肠MyD88、IL-1β、IL-8、TNF-α、和NF-κBp65基因表达量及NF-κBp65蛋白磷酸化水平,显著提高肝、脾、肾和肠GST和SOD基因表达量;与LPS损伤组相比,50、100和200mg/kg虾青素保护组显著提高肝、脾、肾和肠GR、HSP70和HSP90基因表达量及GR蛋白磷酸化水平。
(4)虾青素缓解LPS诱导的乌鳢PBL细胞免疫应激的分子机制
本试验选择三个剂量的虾青素(50、100和200μg/mL),以0μg/mL为对照组,采用虾青素预处理LPS后刺激的方式,从细胞活力、细胞显微形态、抗氧化酶、细胞凋亡和GR-NF-κB信号通路关键基因和蛋白表达等方面,探讨虾青素对LPS诱导的乌鳢PBL细胞免疫应激的保护作用。结果表明,虾青素处理显著降低LPS损伤造成线粒体空泡化。虾青素处理显著降低LPS诱导的PBL细胞中IL-1β、IL-8、TNF-α、MyD88和NF-κBp65基因表达及NF-κBp65蛋白磷酸化水平,缓解了LPS诱导PBL细胞炎症反应。虾青素处理显著上调LPS诱导的PBL细胞中GR、HSP70、HSP90基因表达和蛋白表达及GR蛋白磷酸化水平,提高PBL细胞的抗炎功能。
(5)通过抑制GR-NF-κB通路研究虾青素缓解LPS诱导的乌鳢PBL细胞免疫应激的分子机制
本试验在第五章研究的基础上,利用特异性蛋白抑制剂RU486和PDTC分别抑制GR-NF-κB信号通路GR和NF-κB蛋白活性研究虾青素缓解乌鳢PBL细胞免疫应激的机制。研究表明,PDTC和虾青素处理均显著降低LPS诱导的PBL细胞IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α和NF-κBp65、NO和T-NOS水平,而抑制GR活性上述炎性介质水平均显著提高;PDTC和虾青素处理显著降低LPS诱导的PBL细胞Caspase3、Caspase8和Caspase9活性,同时提高BCL-2活性,抑制GR活性上述Caspase水平显著提高,BCL-2活性显著降低,说明虾青素可能是通过GR-NF-κB途径抑制细胞损伤。
综上,LPS腹腔注射和细胞处理均会引起乌鳢免疫应激,养殖试验和细胞试验结果均表明虾青素预保护可通过GR-NF-κB途径缓解乌鳢免疫应激。