黄曲霉毒素B1对幼草鱼生产性能、免疫器官和粘膜免疫组织结构完整性与免疫功能的影响及其机制

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本文旨在研究黄曲霉毒素B1(AFB1)对幼草鱼生产性能、免疫器官(头肾和脾脏)和粘膜免疫组织(肠道、鳃和皮肤)的结构完整性和免疫功能的影响及其机制。选择均重为12.96±0.03g的健康草鱼1440尾,随机分为6个处理组,每组设3个重复,分别用AFB1含量为0.04、29.48、58.66、85.94、110.43和143.92μg/kg的饲粮饲喂60天,生长试验结束后,进行嗜水气单胞菌和柱状黄杆菌攻毒试验,研究AFB1对幼草鱼疾病抵抗力的影响。
  结果表明:饲粮中AFB1水平达到或超过58.66μg/kg时,显著降低了幼草鱼增重百分比(PWG)、特定生长率(P<0.05),抑制了草鱼生长。鱼类生长与机体免疫器官(头肾和脾脏)和粘膜免疫组织(肠道、鳃和皮肤)结构完整性和免疫功能密切相关。研究发现:(1)AFB1增加了幼草鱼头肾、脾脏、肠道、鳃和皮肤的活性氧、丙二醛和蛋白质羰基的含量,造成氧化损伤,同时AFB1下调了铜锌超氧化物歧化酶(CuZnSOD)、锰超氧化物歧化酶(MnSOD)(除了鳃和皮肤)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶亚型(GPx1a、GPx1b、GPx4a和GPx4b)(除了前、中和后肠)、谷胱甘肽硫转移酶亚型R(GSTR)、GSTP1(除了头肾、脾脏和皮肤)、GSTP2、GSTO1、GSTO2和谷胱甘肽还原酶(GR)的mRNA水平降低了相应抗氧化酶的活力,下调了核因子E2相关因子2(Nrf2)mRNA水平和蛋白水平,上调了锚定蛋白1a(Keap1a)(而不是Keap1b)mRNA水平,降低了其抗氧化损伤能力;(2)其次,AFB1上调了p38丝裂源活化蛋白激酶,半胱天冬酶-2(caspase-2)、caspase-3、caspase-7、caspasse-8、caspase-9、凋亡相关因子配体(FasL)、促凋亡蛋白酶激活因子1(Apaf-1)和B细胞淋巴瘤蛋白-2相关X蛋白(Bax)的mRNA水平,下调了抗凋亡蛋白B细胞淋巴瘤/白血病-2(Bcl-2)(除了鳃和皮肤)、凋亡抑制蛋白(IAP)和髓细胞白血病基因1(Mcl-1)(除了前、中和后肠)mRNA水平,加剧了头肾、脾脏、肠道、鳃和皮肤的细胞凋亡;(3)AFB1下调了幼草鱼头肾、脾脏、肠道、鳃和皮肤的紧密连接蛋白occludin(除了脾脏)、ZO-1、ZO-2b(除了中肠和后肠)、claudin-b(除了前、中和后肠)、claudin-c、claudin-f、claudin-3c(除了头肾、脾脏和皮肤)、claudin-7a、claudin-7b、claudin-11、claudin-15a和claudin-15b,上调了claudin-12以及肌球蛋白轻链激酶(MLCK)mRNA水平,破坏了头肾、脾脏、肠道、鳃和皮肤的细胞间结构完整性。\进一步研究发现:AFB1降低了幼草鱼抵抗肠炎、烂鳃和赤皮病的能力,这可能与AFB1降低了头肾、脾脏、肠道、鳃和皮肤的免疫功能有关:(1)AFB1降低了头肾、脾脏、肠道、鳃和皮肤抗菌物质溶菌酶和酸性磷酸酶的活力,补体3(C3)、C4和IgM的含量;下调了抗菌肽β-defensin-1、铁调素(hepcidin)(除了头肾和脾脏)以及肝脏表达抗菌肽2A(LEAP-2A)、LEAP-2B和黏蛋白2(Mucin2)mRNA水平,降低了头肾、脾脏、肠道、鳃和皮肤免疫功能;(2)AFB1上调了幼草鱼头肾、脾脏、肠道、鳃和皮肤促炎细胞因子肿瘤坏死因子α(TNF-α)(除了鳃)、干扰素γ2(IFN-γ2)、白介素-1β(IL-1β)(除了头肾、脾脏和皮肤)、IL-6(除了前、中和后肠)、IL-8(除了鳃)、IL-15、IL-17D(除了中肠和后肠)、IL-12p35(除了头肾、脾脏和皮肤)和IL-12p40mRNA水平,下调了抗炎细胞因子IL-10(除了皮肤)、IL-11、转化生长因子β1(TGF-β1)、TGF-β2(除了中肠和后肠)、IL-4/13A(除了前、中和后肠)和IL-4/13BmRNA水平,上调了促炎信号分子抑制蛋白κB激酶β(IKKβ)、IKKγ、NF-κB p65和c-Rel mRNA水平(而不是IKKα/NF-κBp52),以及下调了抑制因子IκBαmRNA水平,下调了TOR和S6K1mRNA水平,上调了4E-BP1和4E-BP2mRNA水平,加剧了炎症反应,降低了幼草鱼头肾、脾脏、肠道、鳃和皮肤的免疫功能。
  综上所述,AFB1降低了幼草鱼疾病抵抗能力和生产性能,这可能与其破坏了机体免疫器官(头肾和脾脏)和粘膜免疫组织(肠道、鳃和皮肤)的结构完整性,降低了其免疫功能有关。以生产性能PWG为标识,确定的AFB1在草鱼(12.96-91.25g)饲粮中的控制限量为29.48μg/kg。
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