布氏田鼠繁殖、免疫和氧化应激间的权衡及生理调节机制

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lmwtz0x8u0
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繁殖代价是生态免疫学和氧化应激生态学研究中的重要内容。确定参与其中的近因机制有益于我们理解当前繁殖投资为什么降低了生存和将来的繁殖。本文以内蒙古草原的代表物种布氏田鼠(Lasiopodomysbrandtii)的室内繁殖种群为研究对象,在研究组工作的基础上,研究了繁殖投资对哺乳期布氏田鼠免疫功能和氧化应激的影响,以及温度对这种繁殖代价的影响。主要结果和结论如下:  1、与非繁殖期布氏田鼠相比,哺乳期布氏田鼠(胎仔数为6-8只)的食物摄入和静止代谢率(restingmetabolicrate,RMR)显著增加。与我们的预测相反,哺乳期布氏田鼠的血清免疫球蛋白G(immunoglobulinG,IgG)和抗KLHIgG显著升高,而PHA反应和抗KLHIgM没有变化,表明布氏田鼠哺乳期免疫功能增强而不是受抑制。哺乳高峰期时,尽管我们检测到自然大小(分别为大于8只或小于6只)和人工调整大小胎仔数组动物(分别为11-13只或2-3只)之间的繁殖投资(大胎仔数的总胎仔重、RMR和食物摄入更大)有显著的差异,但是大小胎仔数组动物之间的获得性免疫能力(PHA反应、抗KLHIgG和抗KLHIgM)都没有显著差异。有趣的是,我们发现布氏田鼠自然大胎仔数组的总IgG显著高于自然小胎仔数组,而调整大胎仔数组与对照和减少胎仔数组动物相比,显著降低。我们的结果表明,布氏田鼠在哺乳期的免疫功能并没有受到抑制去补偿哺乳的高能量需求,这与鸟类中的情况相反,说明免疫功能可能不是调节繁殖和生存之间权衡的一个重要因素。  2、与非繁殖期布氏田鼠相比,哺乳期布氏田鼠血清中蛋白质氧化损伤程度(即蛋白质羰基)显著增加,表明布氏田鼠在繁殖期产生氧化应激的代价。然而,哺乳期布氏田鼠肝脏中蛋白质羰基显著降低,这提示布氏田鼠哺乳期肝脏中的氧化损伤实际上是降低的。而肝脏和血清中的丙二醛(malonaldehyde,MDA)都没有受到繁殖状态的影响。哺乳期布氏田鼠血清中的超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)活性显著降低,而肝脏中SOD活性显著升高,血清和肝脏中SOD活性的变化结果恰好可以解释血清和肝脏中观察到的氧化损伤变化的不同。在自然大小胎仔数实验中,我们发现自然大胎仔数组动物的肝脏MDA水平显著高于自然小胎仔数组动物,这说明自然大胎仔数组布氏田鼠的氧化损伤高于小胎仔数组动物。而血清中MDA、肝脏中蛋白质羰基和血清中蛋白质羰基在两组之间没有差异。与小胎仔数组动物相比,自然大胎仔数组布氏田鼠肝脏中SOD活性显著升高,而血清中SOD活性没有变化。有趣的是,尽管自然大胎仔数组布氏田鼠肝脏中SOD活性的活性显著升高,但是其氧化损伤仍然增加,这可能说明了动物产生的活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS)含量超出了抗氧化防御系统清除的能力。我们还发现人工增加胎仔数、不调整胎仔数和减小胎仔数三组母体之间所有的氧化损伤指标(肝脏和血清中的MDA和蛋白质羰基)及抗氧化剂(肝脏和血清中的SOD活性)都没有差异,说明繁殖代价的调整对哺乳期布氏田鼠的氧化损伤和抗氧化防御都没有影响。这些结果不支持生活史理论关于繁殖期氧化应激的预测,即繁殖代价损害了动物的抗氧化能力,并增加了氧化损伤程度。  3、与非繁殖动物相比,哺乳期布氏田鼠的能量摄入和支出均显著增加,而且在低温条件下,能量摄入和能量支出进一步增加,这使得哺乳期布氏田鼠的能量负担加剧。然而,与预测相反,此时,布氏田鼠的免疫功能依然没有受到抑制,繁殖和免疫功能之间不存在权衡。这进一步验证了我们的推测-免疫功能可能确实不是调节布氏田鼠繁殖和生存之间权衡的一个重要因素。氧化应激与预期也相反,血清MDA和蛋白质羰基都没有受到繁殖状态和低温的影响。不管是在常温还是低温环境中,与非繁殖期布氏田鼠相比,哺乳期布氏田鼠的SOD均显著降低。这表明布氏田鼠的抗氧化防御能力在哺乳期可能受到了损害。  总之,我们的研究结果表明布氏田鼠在哺乳期的免疫功能并没有受到抑制去补偿哺乳的高能量需求,提示与鸟类不同,哺乳动物中免疫功能可能不是调节繁殖和生存之间权衡的一个重要因素。哺乳期布氏田鼠的氧化应激受繁殖状态而不是繁殖代价的影响,而且这种变化的模式依赖于所选择测定的组织和指标。低温可以进一步增加哺乳期布氏田鼠的能量负担,但是繁殖和免疫功能或氧化损伤保护之间的权衡依然没有变得显著。因此,我们推测这些生理调节可能对于提高布氏田鼠繁殖成功率有着深远的意义。
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