鸵鸟具有丰厚的经济价值和宝贵的科研价值,近年来鸵鸟产业也在世界上逐渐壮大和发展。硼参与动物机体多种代谢活动,与生长性能和免疫功能密切相关。大量的研究报道,低剂量的硼对机体生长发育具有促进和营养作用,是动物所必需的一种微量元素,而高剂量的硼则具有一定的抑制甚至毒害作用。硼营养作用的发挥可能与硼的抗氧化作用相关。此外,肾组织作为硼重要的排泄器官和蓄积器官,更容易受到外界因素的刺激。因此,本试验以90日龄雏鸵鸟肾组织作为试验材料,通过硼酸的形式分别在饮水中添加0,40,80,160,320和640 mg/L硼,分别采用HE、免疫组织化学、TUNEL技术、MDA、GSH-Px和T-AOC测定和实时荧光定量PCR方法,研究添加硼对雏鸵鸟肾抗氧化能力和Nrf2介导的抗氧化防御信号通路的影响,以此探明硼对雏鸵鸟肾抗氧化能力的作用机制。研究内容和结果如下:1硼对雏鸵鸟肾组织结构的影响与对照组相比较,40、80 mg/L硼组肾组织结构更清晰,肾小管上皮细胞分界更明显;160 mg/L硼组肾组织除少数肾小球毛细血管轻微扩张,肾小管上皮细胞有轻微的脂肪变性外,未见明显的组织结构改变;320、640 mg/L组肾小体结构模糊,肾小管不同程度的损伤,尤其是近端小管,此外,上皮细胞碎裂或消失,管腔内散布大量的组织碎片。2硼对雏鸵鸟肾组织细胞凋亡的影响细胞凋亡贯穿细胞生长发育的整个过程,特别是受到外界刺激时,细胞凋亡更易发生。雏鸵鸟肾组织的HE染色切片结果显示,添加160~640 mg/L硼组肾小管上皮细胞体积明显缩小,细胞核碎裂和固缩,提示可能发生细胞凋亡。为了验证此点,本试验采用TUNEL技术结合IPP软件进行研究和统计学分析。结果发现,与对照组相比,40,80 mg/L硼组凋亡细胞在雏鸵鸟的肾小球和肾间质以及肾小管均有分布,但凋亡细胞数量明显减少,提示40,80 mg/L硼能够显著抑制雏鸵鸟肾组织细胞凋亡;160 mg/L硼组凋亡细胞数量稍微增加;320、640mg/L硼组雏鸵鸟肾组织凋亡细胞主要分布于雏鸵鸟的肾小管上皮细胞中,而且凋亡细胞数量显著增加,以640 mg/L硼组最为显著,提示320、640 mg/L硼显著促进雏鸵鸟肾组织发生细胞凋亡。3硼对雏鸵鸟肾组织抗氧化能力的影响本试验使用MDA、GSH-Px和T-AOC试剂盒分别测定雏鸵鸟肾组织MDA含量、GSH-Px和T-AOC酶活性。数据显示:与对照组比较,饮水中添加40、80 mg/L硼(以80 mg/L硼最显著),明显提高雏鸵鸟肾组织GSH-Px和T-AOC酶活性,降低MDA含量,进而提高雏鸵鸟肾组织的抗氧化能力;饮水中添加160 mg/L及以上硼(特别是640 mg/L硼),显著降低雏鸵鸟肾组织T-AOC酶活性,同时显著升高MDA含量,提示雏鸵鸟肾组织抗氧化能力降低,脂质过氧化反应增强,可能造成肾组织的氧化损伤。4硼对雏鸵鸟肾组织Nrf2信号通路的作用研究Nrf2信号通路是机体抵抗氧化应激的关键保护通路,能够维持机体细胞氧化还原反应的动态平衡,同时还具有抑制细胞凋亡的作用。本研究利用荧光定量PCR技术检测雏鸵鸟肾组织中Nrf2信号通路里的3个主要基因(Nrf2、HO-1和GCLc)的表达。结果显示,添加40、80 mg/L硼3种基因的表达呈上升水平,且明显高于对照组,提示40、80 mg/L硼可能提高抗氧化能力基线;添加320、640 mg/L硼Nrf2、HO-1和GCLc基因的表达水平逐渐下降,但与对照组相比,表达量仍然显著升高,提示通过激活Nrf2信号通路,增加下游HO-1和GCLc抗氧化酶的表达,应对高硼产生的刺激损伤和细胞凋亡。5硼对雏鸵鸟肾组织Nrf2蛋白定位表达的研究Nrf2是信号通路中的主控调节因子。本试验采用免疫组织化学技术对Nrf2蛋白表达进行定位的研究。研究结果发现,40和80 mg/L硼组Nrf2蛋白颗粒主要分布雏鸵鸟肾小管中,以上皮细胞数目居多。当硼浓度超过160 mg/L,在多数雏鸵鸟肾小管上皮细胞以及个别的肾小球和肾间质中都有Nrf2棕黄颗粒的表达,分布以聚集态居多,与对照组相比,蛋白表达量明显增多。综合以上试验结果,得出以下试验结论:(1)低剂量硼(40、80 mg/L)能够提高雏鸵鸟肾组织的抗氧化能力,抑制细胞凋亡,进而可能促进雏鸵鸟肾组织的发育具有作用,以80 mg/L营养效果最优;高剂量硼(320、640 mg/L)降低雏鸵鸟肾组织的抗氧化能力,增强脂质过氧化反应,促进细胞凋亡发生,对雏鸵鸟肾组织具有一定的损伤作用,以640 mg/L最为明显。(2)硼对雏鸵鸟肾组织抗氧化能力和细胞凋亡的影响主要是通过调控Nrf2信号通路实现的。