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热休克蛋白70(HSP70)作为一种重要的伴随细胞蛋白,能够参与细胞修复和抗应激活动,对于细胞健康至关重要,同时它还是引导抗原进入MHCI类途径进而引发细胞免疫的“细胞因子”和在异体间传递抗病毒和肿瘤细胞免疫力的重要介质,为细胞内病毒感染及肿瘤的预防和治疗提供了可贵的解决途径,正为动植物医学和人类医学基础研究人员所热切关注,成为当前免疫学研究领域的一个新的热点。
关于禽类热休克蛋白的研究文献极少,其中关于鹅的则尚未报道。禽类的MHC和哺乳动物的MHC有很多差异,禽类HSP70是否能够参与对病毒的特异性免疫的问题,至今还没有统一的结论,禽HSP70和抗热应激及抗病毒感染的关系还有待探讨。
为研究HSP70在热应激的特异性表达,组织中HSP70的分离纯化及其结合抗原肽形成复合物的特性,设计此试验。选取6w的健康五龙鹅随机分为三组,第1组(对照组)鹅不经热处理后宰杀,第2组(试验1组)鹅进行1次43±1℃、5h的急性热处理后立即宰杀,第3组(试验2组)鹅进行1次43±1℃、5h的急性热处理后,在正常饲养条件下恢复12h后宰杀。取血液,检测血清中多种酶的活性以及多种离子浓度的变化;取心脏,做常规石蜡切片,以SP免疫组化法检测HSP70的表达;肝脏速冻后以备HSP70蛋白提纯之用。比较3组鹅心脏HSP70表达的差异,同时对试验组肝脏中的HSP70进行分离纯化,并进行鉴定。纯化后的HSP70和人工合成的乙肝病毒(HBV)前S1多肽在体外相结合形成复合物,设计双特异抗体夹心法检测其复合物的形成。
研究结果表明:
1.热应激前后血浆中多种生理生化指标的变化,反映了热应激对于机体的严重影响。高热对多种血浆酶活力有明显的影响,导致GPT、AKP、LDH活性分别对照下降42.37%,32.85%和26.25%,差异极显著(p<0.01),ACP活性对照下降20.00%,差异显著(p<0.05),GOT活性两组差异不显著(p>0.05);热应激对于血浆中多种离子浓度的含量亦有明显的影响,致使Ca、P、Na和K浓度分别对照下降22.04%,13.19%,20.72%和30.91%,差异均显著(p<0.05);血浆pH值差异不显著(p>0.05),但从数值上看有所上升,血液的碱性增加。
2.通过免疫纽化法检测对照组和试验纽心脏切片中HSP70的表达,发现正常情况下五龙鹅心肌组织中HSP70表达为阴性,阳性细胞率仅为0.6%;而热应激状态下心肌纤维中有广泛的HSP70阳性颗粒,血管壁上阳性颗粒尤为明显:应激后立即宰杀纽中HSP70表达重点部位在核膜及其周围,阳性颗粒聚集成团块状或絮状,阳性细胞率为76.0%,而恢复12h后的鹅只其心肌HSP70表达重点转移到胞膜周围,阳性颗粒聚集呈长条状,阳性细胞率为88.4%。两个试验组之间的阳性细胞率差异不显著(p>0.05),但试验2组的阳性细胞率相对要高。本试验暗示着HSP70和保护细胞免受应激伤害可能有着密切的联系。
3.本试验中自行设计了两套低值高效的低压层析流程,首次尝试从成分复杂的鹅肝组织中分离纯化HSP70,并对参考文献所述方法进行了完善和改进,摒弃了传统纯化方式的高等仪器依赖性,改善其普及性。通过SephacrylS-300初步分离,ConA-Agarose亲和层析和DEAE离子交换层析的方式纯化蛋白得到HSP70纯化物,纯度达85%以上,蛋白得率为0.115mg/g;通过SephacrylS-300初步分离,ConA-Agrose和ADP-Agarose亲和层析能得到目的蛋白纯化物,纯度达95%,蛋白得率为0.157mg/g;两种方式均可有效分离目的蛋白,相比较而言,SephacrylS-300初步分离,ConA-Agrose和ADP-Agarose亲和层析这套流程效果更好。WesternBlot证明两种方式所得蛋白均为HSP70。
4.人工合成HBV的PreS1抗原中的主要抗原决定簇,作为半抗原和一定载体蛋白相结合后免疫家兔,制备半抗原的特异性抗体;同时,合成肽在一定条件下与纯化所得的HSP70在体外形成复合物,经所制备的多肽抗体和商品HSP70多克隆抗体通过双特异性抗体夹心法检测复合物的形成,复合物效价为1:81。说明在体外的一定条件下HSP70可与病毒多肽形成复合物。
以上试验从HSP70的表达、提纯和肽段结合特性等方面对鹅HSP70进行研究,探索出在普通实验室条件下提取高纯度HSP70的方式方法,为广大普通实验室研究HSP70提供了技术借鉴,并且为进一步研究HSP70的免疫佐剂样效应提供了基础。与此同时,HSP70的免疫作用研究,也可为健全鹅抗病育种技术体系提供新的思路。