抗菌肽對育成期母貂免疫功能及腸組織形態的影響

宇曉軍，李丹丹，厲學武，王 群，王 光，王利華

(1.青島農業大學動物科技學院，青島 266109;2.山東新希望六和集團有限公司，青島 266000)

腸道健康和免疫功能是影響動物健康的重要因素，在抗病機制中發揮著重要的作用。腸道健康包括腸道形態結構、分泌、屏障等功能[1]，與機體免疫能力密切相關，共同決定著動物能否健康生長，從而影響動物生產效率。水貂的育成期正值每年氣溫最高的夏季，食物易酸敗，加上仔貂腸道等免疫器官發育不完善，所以容易發生腸道等疾病[2]，給養殖業帶來經濟損失。抗菌肽(antimicrobial peptide,AP)又稱抗微生物肽或宿主防御肽[3]，是由多種生物細胞特定基因編碼經外界條件誘導產生的一類具有廣譜抗細菌、真菌、病毒、原蟲，抑殺腫瘤細胞，具有免疫活性等作用的多肽[4-6]。天蠶素抗菌肽是發現最早、研究最徹底、效果最明顯的一類抗菌肽[7]，包含離子線性α-螺旋結構[8]，具有熱穩定性好、抗菌力強、抗腫瘤活性、無免疫原性等特點，在動物生產中有廣泛應用[9]。研究表明，添加天蠶素抗菌肽可以改善動物腸道黏膜形態[10]；降低炎癥因子含量，緩解炎癥因子帶來的損傷[11]；提高817肉雞生產性能、臟器系數、抗體水平及淋巴細胞轉化率，增強機體的免疫力[12]；促進AA肉雞生長，減少發病率[13]。目前，抗菌肽在水貂生產中研究較少。為提高水貂抗病力，降低水貂發病死亡帶來的經濟損失，本試驗以育成期母貂為研究對象，在飼糧中添加不同水平的抗菌肽，探究其對育成期母貂免疫功能和腸組織形態的影響，確定抗菌肽在水貂養殖生產中的應用效果及適宜添加水平。

1 材料與方法

1.1 材料

抗菌肽購自北京中農穎泰生物技術有限公司，天蠶素活性多肽≥100萬IU/g，純度≥98%。

1.2 試驗動物與飼養管理

試驗于2020年7月4日-2020年9月6日在山東省海陽市某水貂養殖場進行，選取65日齡體重相近的健康短毛黑母貂。采用單籠棚舍飼養，已完成犬瘟熱和細小病毒疫苗接種。每天05：00和17：00各飼喂一次，自由飲水，自然光照。預試期1周，正試期8周。

1.3 試驗設計與試驗飼糧

試驗采用單因素試驗設計，60只育成期母貂分為6組，每組10個重復，每個重復1只。各組飼糧中抗菌肽的添加水平分別為0(對照組)、100、200、300、400和500 mg/kg，基礎飼糧組成及營養水平見表1。

表1 飼糧組成及營養水平(干物質基礎)

1.4 樣品采集與指標測定

飼養試驗結束后，每組取6只水貂先進行心臟采血，然后進行屠宰試驗，剝離各內臟器官、取十二指腸及空腸樣品，用于臟器系數、血清和空腸免疫指標的測定，并參考孫偉麗等[14]制作腸組織切片。

1.4.1 臟器系數測定 水貂屠宰后，迅速取出心臟、肝臟、脾臟、肺臟和腎臟，用濾紙吸干臟器表面的血液后進行稱重記錄，計算臟器系數。

臟器系數(%)=(器官重量/體重)×100%

1.4.2 血清免疫指標測定 水貂心臟采血10 mL，待血清析出后3 500 r/min離心10 min，將分離出的血清分裝在1.5 mL Eppendorf管中，-80 ℃保存備用。采用酶聯免疫吸附法(ELISA)測定血清免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白M(IgM)、免疫球蛋白G(IgG)、補體C3(C3)及補體C4(C4)含量。

1.4.3 水貂空腸免疫指標測定 稱取1 g空腸組織，加入9 mL PBS(pH 7.4)制作組織勻漿，低溫離心機3 500 r/min離心10 min，取上清液。采用雙抗體夾心酶聯免疫吸附試驗(ELISA)試劑盒(購自上海酶聯生物科技有限公司)測定分泌型免疫球蛋白(sIgA)、腫瘤壞死因子(TNF-α)、干擾素(IFN-γ)、白細胞介素-1β(IL-1β)、白細胞介素-8(IL-8)、白細胞介素-10(IL-10)及溶菌酶(LZM)含量，均使用全波長酶標儀(CFX96，伯樂公司)測定。

1.4.4 水貂腸組織切片制備 分別取十二指腸和空腸腸段2～3 cm，用生理鹽水清洗后放入10 mL/L甲醛溶液進行固定。將已固定好的腸道經修整、水洗、脫水、透明、浸蠟、包埋、切片等步驟后，用蘇木精-伊紅(HE)進行染色，制成腸組織切片。挑選制作合格的切片，在100倍顯微鏡下觀察，每張切片隨機選取3個不連續視野，并挑選典型視野拍攝成圖片，使用軟件ZEN 2011(Blue version)測定腸絨毛長度及隱窩深度，并計算絨毛高度/隱窩深度(V/C)。

1.5 數據統計

試驗數據用Excel 2019整理，采用SPSS 24.0進行單因素方差分析(One-Way ANOVA)，采用Duncan氏法進行多重比較，結果以平均值±標準差表示，P<0.05表示差異顯著。

2 結 果

2.1 抗菌肽對育成期母貂臟器系數的影響

由表2可知，抗菌肽可顯著影響育成期母貂脾臟指數，對其他臟器系數均無顯著影響，與對照組相比，100、300及400 mg/kg抗菌肽組脾臟指數均顯著升高(P<0.05)，分別提高50.90%、62.45%和42.24%，各試驗組之間無顯著差異(P>0.05)。

表2 添加抗菌肽后育成期母貂的臟器系數

2.2 抗菌肽對育成期母貂血清免疫指標的影響

由表3可知，抗菌肽可顯著影響育成期母貂血清免疫指標，與對照組相比，各試驗組血清C3、C4及IgM含量均顯著升高(P<0.05)；100、300、400、500 mg/kg抗菌肽組血清IgA和IgG含量均顯著升高(P<0.05)。

表3 添加抗菌肽后育成期母貂的血清免疫指標

2.3 抗菌肽對育成期母貂空腸免疫指標的影響

由表4可知，抗菌肽可顯著影響育成期母貂空腸sIgA、TNF-α、IFN-γ和IL-10含量，對IL-1β、IL-8和LZM含量均無顯著影響，與對照組相比，100、200、300及500 mg/kg抗菌肽組sIgA含量均顯著升高(P<0.05)；100、200及300 mg/kg抗菌肽組IFN-γ含量均顯著升高(P<0.05)；100、200、300及400 mg/kg抗菌肽組IL-10含量均顯著升高(P<0.05)；各試驗組TNF-α含量均顯著低于對照組(P<0.05)，且各試驗組之間無顯著差異(P>0.05)。

表4 添加抗菌肽后育成期母貂的空腸免疫指標

2.4 抗菌肽對育成期母貂腸組織形態的影響

由表5可知，抗菌肽可顯著影響育成期母貂十二指腸絨毛高度、隱窩深度、V/C，以及空腸絨毛高度、V/C，對空腸隱窩深度無顯著影響，與對照組相比，各試驗組十二指腸和空腸絨毛高度均顯著升高(P<0.05)；200 mg/kg抗菌肽組十二指腸隱窩深度顯著低于400和500 mg/kg抗菌肽組(P<0.05)，V/C顯著高于對照組、400和500 mg/kg抗菌肽組(P<0.05)；200、300及400 mg/kg抗菌肽組空腸V/C均顯著高于對照組(P<0.05)。

表5 添加抗菌肽后育成期母貂的腸組織形態

水貂十二指腸、空腸組織形態結構見圖1、2。由圖1、2可知，對照組母貂十二指腸空腸組織絨毛分布稀疏，長度較短，抗菌肽添加組絨毛較長、濃密、整齊完整。

A，對照組；B～F，100、200、300、400和500 mg/kg抗菌肽組。下同

圖2 育成期母貂空腸組織切片(100×)

3 討 論

3.1 抗菌肽對水貂臟器系數的影響

臟器系數是動物試驗中非常重要的一項生物學指標，其大小在一定程度上能夠反映動物器官的功能強弱[15]。脾臟是機體最大的外周免疫器官，含有大量的淋巴細胞和巨噬細胞，是各種免疫細胞產生、分化、成熟及進行免疫應答的主要場所，是主要的免疫器官。王莉等[12]研究表明，天蠶素抗菌肽能顯著提高21、42日齡817肉雜雞的胸腺指數、法氏囊指數和脾臟指數；田麗娜等[16]研究發現，抗菌肽Sublancin可提高蛋雞肝臟指數和脾臟指數；肖發沂等[17]研究表明，抗菌肽可提高斷奶仔豬脾臟指數和胸腺指數，這與雷岷等[18]在肉兔上的研究結果一致。本試驗結果也表明，飼糧中添加抗菌肽能夠提高育成期母貂脾臟指數。研究發現，在飼料中添加抗菌肽可以促進機體免疫器官發育，誘導免疫球蛋白及細胞因子產生，發揮免疫效應[3]。本試驗結果也證明，抗菌肽可以提高水貂血清和腸道免疫因子，減少炎癥反應，說明抗菌肽可能通過調節血清和腸道免疫，促進免疫器官發育，從而提高水貂免疫力，保持機體健康。

3.2 抗菌肽對水貂血清免疫指標的影響

體液免疫是動物特異性免疫的一個重要方面，如對抗體、病原體和毒素的中和作用，免疫調理吞噬及抗體依賴性細胞介導的細胞毒作用，都與免疫球蛋白和抗體水平等有密切關系[19]。免疫系統能夠使B淋巴細胞在抗原刺激下增殖分化為漿細胞，產生免疫球蛋白，其在哺乳動物體液免疫中發揮著極其重要的作用[20-21]。其中，IgG主要介導抗感染免疫；IgM是體液機體免疫中出現最早的抗體，具有殺菌激活補體[22]等功能；IgA主要參與黏膜免疫[23]；C3和C4是補體系統的主要成分，在抵抗微生物感染方面起重要作用，激活后具有免疫調節、介導炎癥反應、中和毒素、免疫復合物溶解和清除等重要的生物學效應[24]。田麗娜等[16]研究發現，抗菌肽可提高海蘭褐殼蛋雞血清中IgA、IgG和IgM含量，以及脾臟中IFN-γ的表達；劉莉如等[24]研究發現，飼糧中添加不同水平天蠶素抗菌肽可提高蛋雞血清中IgA、IgG和C3含量；Wu等[25]研究表明，天蠶素抗菌肽可提高豬血清中IgA、IgG、IL-1β和IL-6含量，本試驗結果也證實了這一點。這可能與昆蟲抗菌肽在機體內通過3條信號通路(Toll樣受體信號通路、核轉錄因子-κB信號通路和絲裂原活化蛋白激酶信號通路)發揮免疫調控作用有關[26]，說明在水貂飼糧中添加抗菌肽能夠在一定程度上提高水貂的體液免疫功能，增強其免疫力。

3.3 抗菌肽對水貂空腸免疫指標的影響

腸黏膜免疫屏障主要由GALT(派伊氏結、黏膜淋巴集合體、彌散黏膜淋巴組織及免疫細胞)及其分泌的sIgA、細胞因子等免疫生成物質構成[27]。各種促炎性細胞因子(IL-2、IFN-γ、TNF-α等)與抗炎性細胞因子(IL-4、IL-5、IL-10等)之間的協同作用是調節機體炎癥發展的關鍵[28]。sIgA是由小腸隱窩處未分化的M細胞通過多聚免疫球蛋白受體分泌而來，是腸道提供免疫保護的主要免疫球蛋白和黏膜免疫的核心[29]，是衡量腸道健康的重要指標。本試驗結果表明，在水貂飼糧中添加適量抗菌肽可以增加水貂空腸sIgA、IFN-γ、IL-10含量，降低TNF-α含量，說明抗菌肽可以緩解腸道炎癥引起的損傷，提高機體免疫力。可能是由于抗菌肽作為免疫調節分子調節機體免疫功能，能夠抑制脂多糖(LPS)與RAW264.7細胞表面的Toll樣受體4(TLR4)結合，從而阻止TNF-α和IL-1β等細胞因子的表達[30]，改變宿主免疫相關基因表達。還有研究發現，天蠶素可以抑制炎性因子的表達，可能是其能與LPS結合，阻止或干擾LPS與TLR4的相互作用，最終抑制了與TLR4相關的下游信號的傳導，從而提高機體免疫力，緩解腸道炎癥損傷[31]。

3.4 抗菌肽對水貂腸道形態的影響

腸道形態學已經成為評估腸道營養效果的常用研究工具[32]，絨毛高度、隱窩深度及絨毛高度/隱窩深度是腸道結構完整健康的重要指標，絨毛的長度與活性細胞有絲分裂和營養物質的吸收有關[33]。本試驗結果表明，抗菌肽可提高水貂十二指腸和空腸腸絨毛高度、絨毛高度/隱窩深度，與劉莉如等[34]在海蘭褐仔公雞和李平等[35]在斷奶仔豬上的研究一致。可能由于抗菌肽受體富集于空腸和回腸，通過刺激腸道上皮細胞增殖促進空腸和回腸的絨毛生長，并增加絨毛高度/隱窩深度[36]，也可能是由于抗菌肽具有調節腸道免疫屏障，抑制炎性細胞因子產生的作用，降低腸道屏障功能受損程度，減少腸道有害菌對腸黏膜的破壞，進而達到改善腸道黏膜形態的作用[37]。

4 結 論

飼糧中添加天蠶素抗菌肽可促進育成期母貂免疫器官發育，提高機體免疫力，改善腸道形態，建議抗菌肽添加水平為100～200 mg/kg。