2. 青岛农业大学食品科学与工程学院, 青岛 266109
2. College of Food Science and Engineering, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China
维生素D(vitamin D)为脂溶性维生素,是固醇类衍生物,不仅对动物的生长和骨骼发育具有重要作用[1],还对免疫性能和疾病控制等许多方面都有重要的生物学意义[2, 3],是一种十分重要的营养素[4]。自Lemire等[5]在免疫系统的许多细胞内发现了细胞核维生素D受体(VDR)后,人们逐渐认识到维生素D3活性代谢产物1,25-二羟基维生素D3[1,25-(OH)2-D3]的免疫作用,该物质现已成为一种新型的神经内分泌-免疫调节激素[6]。目前已知维生素D3在肾脏合成被转化成1,25-(OH)2-D3后转入血清循环,从而影响机体血清生化指标,并发挥其作用[7]。此外,关于维生素D在畜禽营养代谢、免疫等方面已开展了大量研究。张海琴[8]研究表明,肉鸡饲粮维生素D水平为1 250 IU/kg时,可获得最好的免疫性能;饲粮维生素D水平为5 000 IU/kg时,肉鸡的免疫性能降低。张淑云等[9]研究发现,维生素D对胸腺和脾脏指数作用显著,随饲粮维生素D添加水平的增加,免疫功能增强。王爽[10]研究表明,随饲粮维生素D水平的增加,北京鸭血浆钙含量显著增加,14日龄北京鸭血浆磷含量及碱性磷酸酶(AKP)活性下降,21日龄北京鸭血浆磷含量无明显变化。王迪等[11]研究表明,提高饲粮维生素D3水平可显著提高4周龄鹅的胫骨密度、重量及钙、磷含量。解新霞[12]研究发现,饲粮维生素D水平为5 000 IU/kg时,肉鸡免疫功能较强;饲粮维生素D添加水平对肉鸡血清钙结合蛋白质(CaBP)、骨钙素(BGP)、降钙素(CT)、甲状旁腺素(PTH)和维生素D3含量均无显著的影响;饲粮维生素A与维生素D在对肉鸡血清AKP活性的影响方面有趋于显著的互作效应。王介毅等[13]研究表明,模型组(去卵巢)大鼠肾脏的VDR mRNA表达量显著低于活性维生素D3治疗组。陈凌燕等[14]研究表明,孕期及哺乳期补充适量维生素D可减少子代大鼠哮喘模型VDR mRNA表达量,而过量补充维生素D则增加VDR mRNA表达量。目前,维生素D3在人类医学方面的研究已有许多报道,在家禽方面的研究多选用鸡和鸭为对象,而鹅方面的研究较少,且维生素D3对鹅血清生化指标、免疫和激素方面的研究还处于空白。为此,本试验以1~4周龄青农灰鹅为试验对象,通过研究不同水平维生素D3对血清生化指标、免疫性能和VDR mRNA表达量的影响,确定鹅饲粮中维生素D3的适宜添加水平,以丰富我国鹅营养需要量数据库,为制订我国鹅的饲养标准提供理论依据。
1 材料与方法 1.1 试验动物与试验设计选择1日龄健康肝用型青农灰鹅(法国米朗德、阿蒂盖品种杂交配套选育而成)360只,随机分为6个组,每组6个重复,每个重复10只鹅,公母各占1/2。Ⅰ组为对照组,饲喂玉米-豆粕型基础饲粮;试验组(Ⅱ~Ⅵ组)分别在基础饲粮中添加200、400、800、1 600、3 200 IU/kg维生素D3。试验期为4周。试验鹅由国家水禽产业技术体系育种基地高密银河润雁鹅业有限公司提供。试验用维生素D3购自浙江新维普添加剂有限公司,其有效成分为500 000 IU/g。
1.2 试验饲粮基础饲粮参照NRC(1994)建议的鹅的营养需要量和我国饲料成分及营养价值表进行配方设计。基础饲粮组成及营养水平见表1。
![]() | 表1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (air-dry basis) % |
试验前对鹅舍进行全面消毒,试验鹅自由饮水和采食,全期舍饲,地面平养,饲粮少添勤喂,并注意及时观察鹅群的生长状况。
1.4 测定指标及方法 1.4.1 血清生化指标和激素含量4周龄时,每重复随机抽取2只试验鹅,共72只,分别进行无菌静脉采血10 mL,不加抗凝剂,3 000 r/min离心吸取血清,分装,-80 ℃冻存,用于血清生化指标及相关激素含量的测定。
血清钙含量采用甲基百里香酚蓝比色法测定(试剂盒购自南京建成生物工程研究所);血清磷含量采用基于磷钼酸法的无机磷测定试剂盒测定(试剂盒购自南京建成生物工程研究所);血清AKP活性采用基于磷酸苯二钠法的AKP测定试剂盒测定(试剂盒购自南京建成生物工程研究所);血清1,25-(OH)-D3含量采用鹅维生素D酶联免疫吸附试验(ELISA)检测试剂盒测定(试剂盒购自上海博华生化试剂有限公司);血清总蛋白(total protein, TP)含量采用考马斯亮蓝蛋白质测定试剂盒测定(试剂盒购自南京建成生物工程研究所);血清CaBP含量采用鹅CaBP ELISA检测试剂盒测定(试剂盒购自上海博华生化试剂有限公司);血清BGP、CT和PTH含量采用放射免疫法测定(试剂盒购自北京北方生物技术研究所)。
1.4.2 免疫指标相关免疫指标测定方法均参照郭鑫[15]主编的《动物免疫学实验教程》进行测定。免疫器官指数计算公式如下:
免疫器官指数(mg/g)=免疫器官鲜重(mg)/活体重(g)。采用溶酶菌检测试剂盒(比浊法)测定鹅血清溶酶菌活性(试剂盒购自南京建成生物工程研究所)。按照免疫程序对鹅群进行禽流感疫苗注射后,每隔1周从每个重复中分别抽取4只体重接近该组平均体重的鹅,清晨喂料前,无菌翅静脉采血10 mL,不加抗凝剂,3 000 r/min离心,制备血清,分装,测定禽流感抗体效价,测定方法为血凝和血凝抑制试验。
1.4.3 VDR mRNA表达量4周龄屠宰时,取出部分肝脏,-80 ℃储存。按照Omega R6934/R6834试剂盒说明书提取总RNA。分光光度计测定浓度,取1 μg总RNA进行脱氧核糖核酸酶Ⅰ(DNase Ⅰ)处理,然后反转录。
qPCR反应体系按照10 μL qPCR Mix (K0222,Fermentas),0.6 μL×2 Forward/Reverse primer(5 μmol/L),1 μL cDNA,0.3 μL SYBR GREEN Ⅰ,7.5 μL ddH2O进行配制,在定量PCR仪上进行反应。反应程序为预变性:95 ℃ 10 min;95 ℃ 15 s,60 ℃ 45 s,40个循环;熔解程序:95 ℃ 15 s,60 ℃ 20 s,95 ℃ 15 s,验证引物的特异性。
1.5 统计分析试验数据以重复为单位进行数据处理,应用SPSS 17.0软件对各组数据进行单因素方差分析(one-way ANOVA)和Duncan氏法多重比较,试验数据以“平均值±标准差”表示。
2 结果与分析 2.1 维生素D3对鹅血清生化指标和激素含量的影响由表2可知,各试验组血清钙含量显著高于Ⅰ组(P<0.05),各试验组间差异不显著(P>0.05)。Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ组血清磷含量显著高于Ⅰ组(P<0.05),且随着维生素D3添加水平的增加呈先增高后降低趋势。试验组血清AKP活性显著低于Ⅰ组(P<0.05),而各试验组间差异不显著(P>0.05)。Ⅰ、Ⅱ组血清维生素D3含量显著低于Ⅴ、Ⅵ组(P<0.05)。血清TP含量随着维生素D3添加水平的增加而逐渐升高,且Ⅵ组显著高于Ⅰ组(P<0.05)。各组间血清CaBP、BGP、CT和PTH含量无显著差异(P>0.05),随着维生素D3添加水平的增加,血清CaBP含量呈先增高后降低趋势,而血清BGP含量呈先降低后升高的趋势,血清CT和PTH含量呈先升高后降低的趋势。
![]() | 表2 维生素D3对鹅血清生化指标和激素含量的影响
Table 2 Effects of vitamin D3 on serum biochemical parameters and hormone contents of geese
|
由此表明,饲粮中添加不同水平的维生素D3对血清钙、磷、维生素D3、TP含量和AKP活性均有一定影响,对血清CaBP、BGP、CT和PTH含量影响不明显。
2.2 维生素D3对鹅免疫性能的影响 2.2.1 维生素D3对鹅免疫器官指数和血清溶菌酶活性的影响由表3可知,Ⅲ组胸腺指数显著高于Ⅰ组和其他各组(P<0.05),其他各组间差异不显著(P>0.05)。Ⅲ组脾脏指数和法氏囊指数、血清溶菌酶活性也最高,但与其他各组差异不显著(P>0.05)。
由此表明,饲粮中添加400 IU/kg维生素D3对青农灰鹅的免疫器官指数和血清溶菌酶活性有明显影响。
![]() | 表3 维生素D3对鹅免疫器官指数和血清溶菌酶活性的影响 Table 3 Effects of vitamin D3 on immune organ indices and serum lysozyme activity of geese |
由表4可知,免疫后7 d Ⅳ组禽流感抗体效价较Ⅰ组显著提高了23.98%(P<0.05),其他各组间无显著差异(P>0.05)。免疫后14 d的禽流感抗体效价随着维生素D3添加水平的增加呈先增高后降低的趋势,各组较对照组分别提高了14.13%、17.77%、21.41%、17.77%和14.13%(P>0.05)。另外,禽流感疫苗免疫后7 d,血清抗体效价有所提高,且免疫后14 d血清抗体效价有更大的提高。
![]() | 表4 维生素D3对鹅禽流感抗体效价的影响 Table 4 Effects of vitamin D3 on bird flu antibody titer of geese log2 |
由此表明,在饲粮中添加200~800 IU/kg的维生素D3,禽流感抗体效价逐渐提高,并且在饲粮添加800 IU/kg维生素D3时抗体效价最高,过多 添加维生素D3则禽流感抗体效价开始下降。 2.3 维生素D3对鹅VDR mRNA表达量的影响
由表5可知,Ⅳ组VDR mRNA表达量显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)高于其他各组,Ⅴ、Ⅵ组显著低于Ⅲ组(P<0.05),极显著低于Ⅳ组(P<0.01)。各组的VDR mRNA表达量随着维生素D3添加水平的增加有先升高后降低的趋势,并在维生素D3添加水平为800 IU/kg时达到最高。
![]() | 表5 维生素D3对鹅VDR mRNA表达量的影响 Table 5 Effects of vitamin D3 on VDR mRNA expression level of geese |
由此表明,饲粮添加800 IU/kg的维生素D3对VDR mRNA表达量有明显的影响;当添加量超过1 600 mg/kg时,VDR mRNA表达量下降。
3 讨 论 3.1 维生素D3对鹅血清生化指标和激素含量的影响关于维生素D3对动物血清生化指标的影响,目前已有许多报道。Chen等[16]研究表明,不添加维生素D3可导致肉鸡血清钙含量降低。Lofton等[17]研究表明,饲粮维生素D3水平低于200 IU/kg时,血清钙含量显著降低。Rama等[18]研究表明,血清钙和磷的含量随饲粮维生素D水平的增加逐渐升高。王爽等[10, 19]研究表明,北京鸭血清钙含量在饲粮维生素D水平为2 000 IU/kg时达到最大值。本试验结果表明,饲粮维生素D3添加水平为400 IU/kg时血清钙含量达到最大值,维生素D3过多添加血清钙含量变化不显著,说明维生素D3对血清钙含量起到了重要的调节作用。
闫素梅等[20]研究表明,饲粮维生素D水平在500~5 000 IU/kg对肉鸡血清磷含量无显著影响。本试验结果表明,饲粮中添加800 IU/kg维生素D3显著提高了鹅血清磷含量,血清磷含量随饲粮维生素D3添加水平的增加先增高后降低,当饲粮维生素D3添加水平达到800 IU/kg时,血清磷含量最高,这与闫素梅等[20]的研究结果不同,可能与试验动物或养殖方式有关。关于鹅饲粮维生素D3添加水平与其血清钙和磷含量的相关关系还有待继续研究。
AKP是一组同工酶,它是一种含锌的糖蛋白,在碱性环境中可以水解各种天然及人工合成的磷酸单酯化合物底物。CaBP是一种对钙离子有高度亲和性的蛋白质,主要的生物学功能是参与钙的运载,从而也促进钙的吸收。CT是由甲状腺的滤泡旁细胞制造,主要功能是降低血钙。BGP又称骨γ-羧谷氨酸包含蛋白,由成骨细胞合成并分泌的,BGP含量随年龄的变化以及骨更新率的变化而不同,骨更新率越快,BGP含量越高,反之降低。PTH是甲状旁腺主细胞分泌的碱性单链多肽类激素,主要功能是调节脊椎动物体内钙和磷的代谢。
解新霞[12]研究表明,饲粮维生素D的添加水平对肉鸡血清AKP活性及CaBP、BGP、CT、PTH和维生素D3含量均无显著影响。郭晓宇等[21]研究表明,随饲粮维生素D添加水平的增加,雄性肉鸡血清CaBP含量呈现线性增加趋势,其中,以5 000 IU/kg维生素D组最高。曹平等[22]研究表明,随饲粮维生素D水平的增加,血清维生素D3和BGP含量呈线性增加趋势,其中,以2 500和5 000 IU/kg时较高,5 000 IU/kg时最高。王松艳等[23]研究表明,维生素D缺乏时血清AKP活性显著升高。本研究结果表明,添加维生素D3显著降低了鹅的血清AKP活性。另外,维生素D3添加水平为1 600和3 200 IU/kg时,血清维生素D3含量显著高于0和200 IU/kg时,这与曹平等[22]和王松艳等[23]的研究结果一致。本研究还表明,维生素D3添加水平对血清CaBP、BGP、CT、PTH含量均无显著影响,这与解新霞[12]的研究结果一致。关于维生素D3添加水平对鹅血清CaBP、BGP、CT、PTH含量的影响及其相互调控关系还有待于继续研究。
3.2 维生素D3对鹅免疫性能的影响关于维生素D3对免疫性能的影响,目前已有较多研究。王丽等[24]研究表明,饲粮中添加维生素D3对金定鸭育成期脾脏指数、法氏囊指数影响不显著,但均有所改善,对机体的免疫功能有一定的增强作用。解俊美等[25]研究表明,饲粮添加550 IU/kg维生素D可显著提高金定蛋雏鸭的胸腺指数和脾脏指数,对法氏囊指数影响不显著。张淑云等[26]研究表明,维生素D对爱拔益加(AA)肉鸡胸腺指数和脾脏指数作用显著,维生素D添加水平达到5 000 IU/kg时,生长肉鸡免疫器官指数增强,但对法氏囊指数影响不显著。郭晓宇等[21]研究表明,饲粮维生素D的添加水平在500~5 000 IU/kg时,AA肉鸡免疫器官指数的组间差异均不显著,但维生素D添加水平增加至5 000 IU/kg时,各指标均呈现降低的趋势。冯永淼等[27]研究表明,饲粮维生素D水平对肉鸡的免疫器官指数影响不显著,当饲粮添加500~2 500 IU/kg维生素D时,可刺激肉鸡免疫器官的发育,而高剂量(5 000 IU/kg)的维生素D可能抑制免疫器官的发育。本研究表明,饲粮维生素D3添加水平在400 IU/kg时,鹅胸腺指数显著提高;饲粮维生素D3添加水平对鹅法氏囊指数有逐渐提高趋势,但是差异不显著。表明1~4周龄饲粮维生素D3添加水平对鹅胸腺和脾脏发育有促进作用,而对法氏囊发育影响较小。
Quarterman等[28]研究表明,维生素D3可增强溶菌酶的免疫活性。倪传源等[29, 30]研究表明,大鼠注射维生素D3后溶菌酶活性增加,且刺激作用随着注射剂量的增加而愈加明显,这说明维生素D3能够增强单核-巨噬细胞的分泌功能。李德发等[31]研究发现,每日维生素D3摄入量为1.5×105 IU可增加断奶仔猪血清溶菌酶活性。本试验结果表明,饲粮维生素D3添加水平对鹅血清溶菌酶活性无显著影响,这可能与维生素D3添加水平或试验对象有关,具体原因有待于进一步研究。
3.3 维生素D3对鹅VDR mRNA表达量的影响VDR为亲核蛋白,在体内主要介导维生素D发挥其生物学功能。游离的1,25-(OH)2-D3以弥散方式进入细胞后迅速转移至核内,结合VDR引起构象变化和磷酸化,从而使VDR转化为活化形式,继而与靶基因中的特定DNA序列结合,调控靶基因的转录表达。目前,关于维生素D与VDR mRNA表达量的研究多集中在大鼠上。吴越[32]研究表明,饲喂不含维生素D饲料的大鼠,VDR mRNA表达量低于正常组,孕鼠维生素D缺乏可下调子代鼠长骨中VDR mRNA表达量。王介毅等[13]研究表明,摘除卵巢的大鼠肾脏VDR mRNA表达量显著低于活性维生素D3治疗组。顾海燕等[33]研究表明,1,25-(OH)2-D3可提高小鼠成骨细胞VDR mRNA表达量。陈凌燕等[14]研究表明,孕期及哺乳期补充适量维生素D3可减少子代大鼠哮喘模型VDR mRNA表达量,而过量补充维生素D3则增加VDR mRNA表达量。张巍等[34]研究结果表明,饲料缺乏维生素D对大鼠肾脏VDR mRNA表达量影响不显著。董航明等[35]研究表明,不同处理水平的1,25-(OH)2-D3对人支气管上皮细胞VDR mRNA表达量无显著影响。
本研究结果表明,试验组的肝脏VDR mRNA表达量随饲粮维生素D3添加水平的增加呈现先增高后降低的趋势,并在饲粮维生素D3添加水平为800 IU/kg时达到最高,这与陈凌燕等[14]的研究相似,但与吴越[32]、王介毅等[13]的研究存在一定分歧。这可能与试验对象和维生素D3添加水平及方式有关。关于VDR mRNA对鹅机体的调控相关机制有待于继续研究。
4 结 论① 饲粮添加维生素D3对血清AKP活性及钙、磷、TP含量有显著影响,对血清CaBP、BGP、CT和PTH含量无显著影响。
② 饲粮维生素D3添加水平为400 IU/kg时,胸腺指数、脾脏指数、法氏囊指数及血清溶菌酶活性最高。
③ 饲粮维生素D3添加水平为800 IU/kg时,对免疫后7、14 d血清禽流感抗体效价有显著影响,VDR mRNA表达量最高。
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