某市鸡舍H2S含量调查及H2S对肉鸡生产性能和免疫功能的影响

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硫化氢(Hydrogen sulfide,H2S)是禽舍养殖环境中的重要污染物之一,主要源于禽排泄物中含硫有机物的降解。在畜禽舍内,常因通风不当、粪便处置不当等一些因素,造成舍内H2S浓度过高。过多的H2S可引起动物的多种应激反应,造成畜禽体质变弱、抗应激能力减弱、抗病力下降等诸多不利影响。长时间暴露于H2S能引起人和动物呼吸系统、消化系统、心血管系统和免疫系统等多组织器官损伤。H2S引起的免疫损伤大大降低了鸡群抵御病原微生物的侵袭能力,影响禽类健康,因此迫切需要对H2S导致的免疫损伤进行深入了解。我国北方地区,冬季气候寒冷,禽舍内保温和通风矛盾较为显著。本研究通过对冬季北方某市鸡舍H2S含量进行了调查;用环境模拟仓复制了H2S暴露模型,检测了肉鸡生产性能、免疫性能相关指标,明确了H2S能降低鸡的生产性能,损伤免疫功能;在H2S暴露42 d后,收集胸腺组织,观察了组织形态学和超微结构、检测了炎症因子和细胞凋亡情况。通过转录组学测序分析,构建了ciRNA-mi RNA-m RNA调控网络,初步阐释ciRNA参与H2S暴露引起的细胞凋亡和炎症反应;建立鸡巨噬细胞(HD11)体外H2S暴露模型,检测了H2S对细胞活性和细胞增殖、细胞凋亡和周期的影响;分别构建mi R-15a敲低/过表达和ciR-PTPN23敲低/过表达细胞模型,用双荧光素酶报告基因分别验证了mi R-15a与E2F3和ciR-PTPN23的靶向关系。检测了靶基因下游细胞凋亡和周期相关基因表达的变化,初步阐述了H2S可以通过ciR-PTPN23/mi R-15a/E2F3轴调控胸腺细胞凋亡。进一步明确了H2S介导的免疫毒性,为畜禽生长环境毒理研究提供新的理论依据。试验主要结果如下:(1)H2S含量调查结果显示,在2017年12月~2018年1月调查的北方某市17栋鸡舍中,有2栋平养育成鸡舍中H2S平均浓度超过国家限制标准,其余鸡舍均低于国家限制标准;有5栋鸡舍中H2S最高浓度超过国家限制标准,说明禽舍内存在H2S浓度过高现象,且浓度波动较大。分析还发现,平养鸡舍内H2S浓度高于笼养鸡舍内浓度,育雏期舍内H2S浓度低于育成期舍内浓度。(2)生长性能评估结果显示,H2S暴露降低了肉鸡的体重、平均日增重和腹脂率;但对平均日采食量、饲料转化率、屠宰率和净膛率无明显影响。肉品质评估发现H2S暴露升高了胸肌黄度、降低了胸肌p H和嫩度,但对失水率影响较小。(3)免疫性能相关指标的检测结果显示,H2S降低了鸡血清NDV抗体滴度,胸腺、法氏囊和脾脏的相对重量;胸腺免疫因子检测结果显示,H2S提高了胸腺IL-4和IL-10,但降低了IL-12和IFN-γ炎症因子的表达;胸腺免疫球蛋白检测发现,H2S能降低胸腺Ig A和Ig M的m RNA表达;淋巴细胞比率分析发现,H2S能减少胸腺CD4+和CD8+T淋巴细胞的数量,且CD4+/CD8+的比例也发生了一定程度降低。(4)组织形态学和超微结构观察显示,H2S暴露引起导致胸腺组织病变,表现出皮质髓质界限模糊和不同程度的炎性浸润,有细胞发生空泡化变性等;超微结构观察发现,H2S暴露后胸腺较多细胞出现线粒体肿胀、嵴断裂甚至丧失。核膜失去完整性甚至消失,胞质内自噬小泡增加等变化;细胞凋亡检测结果显示,H2S引起胸腺细胞凋亡。(5)转录组学分析结果显示,H2S暴露引起了9个ciRNAs、17个mi RNAs和172个m RNAs显著差异表达;生物信息学分析发现这些差异表达基因主要富集在细胞周期、抗原处理和呈递、细胞毒性反应和炎症反应等生物进程;聚类分析发现多个差异表达基因参与胸腺炎症反应和细胞凋亡;联合分析发现多个ciRNA-mi RNA-m RNA互作网络,q RT-PCR和Western blot验证发现ciR-PTPN23-mi R-15a-E2F3网络在调节细胞凋亡和周期中发挥重要作用;对细胞凋亡(Bcl-2、Bax、Cyt-C、Caspase-9和Caspase-3等)和周期(Cyclin D1、Cyclin E1、CDK2和CDK6等)相关m RNA和蛋白检测发现,H2S上调了促细胞凋亡相关基因,下调了抗凋亡基因和细胞周期相关基因的表达;体外H2S暴露模型显示,H2S抑制了HD11细胞增殖,引起了细胞凋亡和G1/S期阻滞。(6)双荧光素酶报告基因检测结果证实mi R-15a与E2F3存在靶向关系;过表达mi R-15a降低了靶基因E2F3的表达,抑制HD11细胞增殖,引起细胞凋亡和G1/S期阻滞;上调促凋亡相关基因Bcl-2、Bax、Cyt-C、Caspase-9和Caspase-3等的表达,下调抗凋亡基因Bcl-2和细胞周期相关基因Cyclin D1、Cyclin E1、CDK2和CDK6等的表达;而敲低mi R-15a则呈现出与过表达相反的试验结果。(7)荧光原位杂交试验结果显示,ciR-PTPN23和mi R-15a均定位于细胞质中,为ce RNA机制提供了基础;双荧光素酶报告基因证实ciR-PTPN23与mi R-15a存在靶向关系;敲低ciR-PTPN23能升高mi R-15a的表达,降低E2F3的表达,抑制HD11细胞增殖,引起细胞凋亡和G1/S期阻滞;促进凋亡相关基因的表达,降低抗凋亡基因和细胞周期相关基因的表达;而过表达ciR-PTPN23则呈现出与过表达相反的结果。综上所述,北方某市冬季大型养鸡场中有个别养殖场会因通风不当造成H2S含量过高;长期H2S暴露会降低肉鸡生产性能,引起胸腺组织病理学变化,引发组织炎症反应和细胞凋亡,影响胸腺T淋巴细胞成熟,造成免疫功能损伤;进一步研究发现H2S可以通过ciR-PTPN23/mi R-15a/E2F3轴调控胸腺细胞凋亡。本试验丰富了H2S免疫毒性研究,为禽舍科学的防控H2S提供实践指导,也为开发H2S的特效解救药提供理论基础。
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心血管疾病(cardiovascular disease,CVD)是目前全球范围内导致患者死亡的最主要因素之一。冠状动脉类疾病(coronary artery disease,CAD)是心血管疾病中的一种,其致病机理为:由于血管内皮功能障碍引发血管损伤或血管功能丧失,造成心脏的血液灌注减少,最终引发心肌缺血甚至心肌梗塞。但是传统的药物针对该类疾病的治疗具有很大局限性,因此细胞移植治疗成为相关医疗及