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钙和磷是构成骨骼的两大基本元素,家禽日粮钙或磷营养的提供对骨骼健康极为重要,而免疫系统也参与骨代谢的调节,因此家禽骨骼健康受到多因素挑战。蛋鸡骨骼提供运动支持,发挥免疫器官功能,还需要为蛋壳形成提供钙源,所以了解各种因素对骨骼健康的影响有助于建立提高骨骼质量的营养调控机制,提高蛋鸡生产性能。本试验聚焦于免疫激发与钙磷营养不良状态下的蛋鸡骨代谢,选定产蛋后期蛋鸡和育雏阶段蛋雏鸡分别作为模型开展研究,综合探究日粮低钙、低磷水平和免疫激发下的炎症反应对骨骼成骨细胞和破骨细胞代谢的影响,并利用肿瘤坏死因子α(Tumour necrosis factorα,TNF-α)建立了体外成骨细胞炎症模型,初步解析了免疫激发影响骨骼健康的途径。(1)低钙日粮和LPS处理对产蛋后期蛋鸡骨代谢的影响。以80周龄产蛋后期海兰褐蛋鸡为试验对象,探究LPS腹腔注射诱发的免疫激发和日粮低钙水平下对蛋鸡骨代谢的影响。试验按2×2双因素设计,分为4个组:基础日粮组(Ca:3.57%,NCA+Saline)、基础日粮LPS处理组(NCA+LPS)、低钙日粮组(Ca:2.08%,LCA+Saline)和低钙日粮LPS处理组(LCA+LPS)。结果表明,LPS处理降低了蛋鸡采食量、产蛋率、蛋壳钙磷含量和蛋壳厚度(P<0.05);LCA降低了产蛋率和蛋壳强度(P<0.05);LPS和日粮对蛋壳钙含量有互作效应(P<0.05)。LCA升高了血清ALP含量(P<0.001),LPS处理有抑制作用(P<0.001)。LPS处理增强了脾脏TNF-α,IL-1和IL-6表达(P<0.01),胫骨IL-1、IL-6、IL-10和IFN-γ表达(P<0.05),抑制了胫骨ALP、Osterix、Runx2、MMP-9和Cts K表达(P<0.05)。LPS处理增加了胫骨钙含量(P<0.05);LPS和日粮处理对胫骨骨指数、骨磷含量、骨密度和骨断裂强度无影响(P>0.05)。组织切片观察发现,股骨远端骨小梁面积在各组间无显著差异(P>0.05)。LPS和日粮处理对胫骨TNF-α、Ocn和TRAP表达有互作效应(P<0.05)。LPS处理抑制了胫骨RANKL和OPG表达(P<0.01),对RANKL/OPG有抑制作用(P=0.067)。结果提示,LPS处理降低了产蛋后期蛋鸡产蛋率和蛋壳质量,导致钙输出减少,抑制骨重塑,骨钙含量增加;LCA与LPS处理有互作效应,但未影响到蛋鸡骨重塑、骨密度和断裂强度。(2)低磷+植酸酶日粮和LPS处理对蛋雏鸡骨发育与代谢的影响。以4周龄海兰褐蛋雏鸡为研究对象,利用LPS腹腔注射诱发免疫激发和饲喂植酸酶+无磷酸氢钙日粮,研究低磷日粮下免疫激发对蛋雏鸡骨骼发育的影响。试验按2×3双因素设计,分为六个处理组:基础日粮组(Con+Saline);基础日粮+LPS处理组(Con+LPS);1,000 FTU/kg植酸酶添加日粮组(NP+Saline);1,000 FTU/kg植酸酶添加日粮+LPS处理组(NP+LPS);10,000 FTU/kg植酸酶添加日粮组(HP+Saline);10,000 FTU/kg植酸酶添加日粮+LPS处理组(HP+LPS)。结果表明,LPS处理升高了血清TNF-α和CORT含量(P<0.05);HP处理升高了CORT含量(P<0.05);NP处理降低了P和ALP含量(P<0.001)。HP处理增大了脾脏器官指数(P<0.05);LPS和日粮处理对胸腺器官指数有互作效应(P<0.05)。与NP组相比,HP处理胫骨指数增大(P<0.01);NP处理降低了胫骨钙磷含量(P<0.05);日粮和LPS处理减小了胫骨密度(P<0.001);组织切片观察到,NP处理对股骨远端骨小梁生成有抑制作用(P=0.076)。LPS和日粮处理对胫骨TNF-α、IL-1和Runx2的m RNA表达有互作效应(P<0.01);NP处理增强了胫骨IL-6表达(P<0.001);NP和HP处理增强了IFN-γ表达(P<0.001),抑制了MMP-9表达(P<0.05);Ocn表达被LPS处理抑制(P<0.01)。结果提示,LPS处理抑制了蛋雏鸡骨骼发育,骨密度减小;低磷营养与LPS处理有互作效应,但对蛋雏鸡骨发育与代谢无明显影响。(3)炎性因子TNF-α对成骨细胞功能的影响。以鸡胚分离的骨髓间充质干细胞诱导分化的成骨细胞为试验对象,为探究免疫激发引起的骨骼内炎性因子表达升高是否对成骨细胞分化和矿化功能造成影响,分别选取0.1和10 ng/m L两个浓度TNF-α对成骨细胞进行处理。试验分四个阶段展开:成骨细胞基质成熟期、矿化期、分化期和整个分化过程。结果表明,基质成熟期TNF-α处理抑制了成骨细胞Col1a1的表达(P<0.01),Osterix、TNF-α、IL-6和IL-8的m RNA表达水平下调(P<0.05),Runx2的m RNA表达水平上调(P<0.05);矿化期TNF-α处理成骨细胞ALP酶活增强(P<0.001),OPG蛋白表达水平下降(P<0.05),Osterix、BSP、OPN和FGF23的m RNA表达水平下调(P<0.05);矿化期IL-6,IL-8和TNF-α的表达量显著低于基质成熟期(P<0.05);TNF-α处理增强了骨髓间充质干细胞Runx2和BMP-2的表达(P<0.01),成骨分化增强;TNF-α处理成骨细胞的整个分化过程降低了ALP酶活(P<0.05),但对矿化能力无显著影响(P<0.05)。结果提示,TNF-α对成骨细胞的作用取决于TNF-α的浓度、处理时间和成骨细胞的分化状态。综上所述,LPS诱导的炎症反应可引起骨骼细胞因子表达升高,抑制蛋雏鸡骨发育和产蛋鸡的骨重塑,降低骨骼质量;低磷、低钙日粮与LPS处理有互作效应,调控骨骼细胞因子、成骨细胞和破骨细胞代谢基因的表达,但未显现出对骨质量的改变;TNF-α可随时间和浓度梯度促进或抑制成骨细胞分化、矿化和细胞因子表达的能力。