大黄素对团头鲂抗嗜水气单胞菌感染的作用机制研究

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:joy197671599
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团头鲂(Megalobrama amblycephala)是我国主要的淡水养殖品种之一。近年来,由嗜水气单胞菌引起的暴发性出血病在团头鲂养殖中时有发生。鉴于此,本研究旨在确定大黄素对嗜水气单胞菌抑菌机制及对团头鲂生长及免疫机能调控的影响,以期为大黄素在水产养殖中的应用提供理论依据。试验内容主要包括以下五个部分:  1.大黄素对嗜水气单胞菌体外抑菌机制的研究  本试验旨在研究大黄素对嗜水气单胞菌的抑菌机理及在生产实践中替代抗生素的可行性。通过研究大黄素、恩诺沙星以及二者(1∶1)配伍对嗜水气单胞菌细胞的抗菌活性、膜渗透性、膜完整性以及菌体细胞的超微结构的影响,确定大黄素对嗜水气单胞菌是否具有抑菌效果及能否替代抗生素。结果显示,大黄素和恩诺沙星对嗜水气单胞菌的最小抑菌浓度(MIC)值分别为100、9.375μg/mL。不同浓度(MIC、2 MIC、3 MIC、4 MIC)的大黄素和恩诺沙星对嗜水气单胞菌生长曲线的影响趋势是相似且持平的,但各组之间无显著差异。嗜水气单胞菌经药物处理后,细胞膜渗透性增加,引起钾离子泄漏;且经配伍组处理的菌体细胞膜渗透性最强。同时流式细胞仪分析,对照组、大黄素组(浓度为2MIC)、恩诺沙星组(浓度为2MIC)及配伍组(浓度为2MIC)的相对荧光强度分别为0.89、11.4、13.98、18.3,这表明经配伍组处理的菌体细胞完整性破坏最为严重。进而用透射电镜观察,经药物处理的菌体细胞超微结构遭到破坏,形态发生变化,造成细胞内容物外泄,从而导致菌体死亡。综上所述,大黄素可通过抑制嗜水气单胞菌的生长,增大菌体细胞膜的渗透性,破坏菌体膜完整性及损坏细菌结构等,引起细胞内容物外漏,最终导致菌体死亡;大黄素在生产实践中可部分替代抗生素(恩诺沙星),建议添加比例为1∶1。  2.日粮中添加大黄素对团头鲂幼鱼生长性能、非特异性免疫及相关抗氧化基因表达的影响  本试验以团头鲂幼鱼为研究对象,旨在研究不同水平大黄素对团头鲂生长、生理反应、免疫力及相关抗氧化基因表达的影响。选择健康、规格基本一致(初均重3.49±0.045 g)的团头鲂幼鱼,随机分为5组,每组3个重复,每个重复25尾鱼,分别以五种试验日粮(大黄素添加量分别为0、15、30、60及120 mg/kg)连续喂养8周。结果显示,0、120 mg/kg大黄素组的增重率和特定生长率显著(P<0.05)低于其它试验组,而15、30、60 mg/kg大黄素组三组之间差异不显著。各组之间肝体比、脏体比及肥满度差异均不显著。120 mg/kg大黄素组的饵料系数与其它组相比显著提高。各组之间的血浆谷丙转氨酶和谷草转氨酶活力、血糖含量及皮质醇水平均无显著差异(P>0.05)。然而随大黄素添加量的升高,血浆总蛋白(TP)含量及碱性磷酸酶(AKP)活力均呈先上升后下降趋势,且30、60 mg/kg大黄素组的TP含量及30 mg/kg组的AKP活力均显著高于对照组。白细胞数、呼吸爆发、超氧化物歧化酶(SOD)和髓过氧化物酶(MPO)活性、丙二醛(MDA)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)含量随大黄素添加量的增加均呈先上升后下降趋势。与0、120 mg/kg大黄素组相比,30 mg/kg大黄素组具有较高的(P<0.05)白细胞数、呼吸爆发活性、SOD活性、TNF-α含量和较低(P<0.05)的MDA含量。在嗜水气单胞菌的攻毒试验中,30、60 mg/kg大黄素组较对照组团头鲂的累计死亡率显著(P<0.05)降低。通过对团头鲂肠道超微结构的观察,结果显示30 mg/kg组的肠道微绒毛显著长于其它各组。此外,随着大黄素添加量的升高,铜锌超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶及过氧化氢酶的mRNA表达量均呈先上升后下降趋势。且30 mg/kg组的三者mRNA表达量最高且显著(P<0.05)高于对照组。综上所述,日粮中添加30 mg/kg大黄素能够促进团头鲂生长及生理代谢反应,提高其非特异性免疫机能以及相关抗氧化基因表达的能力。  3.大黄素投喂模式对团头鲂幼鱼的生长、非特异性免疫及抗嗜水气单胞菌的影响  本试验以团头鲂幼鱼为研究对象,旨在研究大黄素不同投喂模式对团头鲂生长、生理反应、非特异性免疫及抗嗜水气单胞菌的影响。选择健康,规格基本一致(初均重3.47±0.032g)的团头鲂幼鱼,随机分为5组,每组3个重复,每个重复25尾鱼,分别以5种投喂模式(P1、连续喂养基础日粮8周,即对照组;P2、先投喂添加30 mg/kg大黄素的试验日粮,再投喂基础日粮,每1周一交替;P3、先投喂添加30 mg/kg大黄素的试验日粮,再投喂基础日粮,每2周一交替;P4、先投喂添加30 mg/kg大黄素的试验日粮,再投喂基础日粮,每4周一交替;P5、连续投喂添加30 mg/kg大黄素的试验日粮8周)饲养8周。试验结果显示,大黄素的不同投喂模式显著影响团头鲂的增重率(P<0.05)。与其他组相比,P4组鱼的增重率有显著增加(P<0.05)。各试验组与对照组之间的存活率和饲料转换率均无显著差异。白细胞数、呼吸爆发活性、超氧化物歧化酶和髓过氧化酶活性和肿瘤坏死因子-α含量根据投喂模式的不同呈先上升后下降趋势,且在P4模式下其活力或含量显著高于对照组(P<0.05)。与对照组相比,P2及P4组的血浆谷丙转氨酶及谷草转氨酶活性均显著升高(P<0.05),与其它组相比无显著差异。在嗜水气单胞菌的攻毒试验中,P4及P5组的团头鲂累计死亡率较对照组显著降低。综上,本试验建议以先投喂试验日粮(30 mg/kg大黄素),再投喂基础日粮,每4周一交替的投喂模式饲养团头鲂幼鱼。这在一定程度上降低了生产成本并为以后生产实践提供理论基础。  4.大黄素对感染嗜水气单胞菌的团头鲂各组织中气单胞菌属总菌数及非特异性免疫的影响  本试验以团头鲂为研究对象,旨在研究大黄素对团头鲂腹腔感染嗜水气单胞菌后各组织气单胞菌属总菌数及免疫应答的影响。试验采用单因子试验设计,饲料中分别添加0、30、100、150 mg/kg大黄素以此制备4种的等氮、等能饲料。选择健康,规格基本一致(初均重50.4±2.35g)的团头鲂,随机分为5组,每组3个重复,每个重复25尾鱼,以5种治疗方式(1、按体重1%的比例注射生理盐水,饲喂基础饲料,即阴性对照组;2、按相同比例腹腔注射1×106 CFU/mL的菌悬液,注射菌液12小时后,团头鲂出现明显的活力弱、不进食等病症,向鱼体饲喂基础饲料。即阳性对照组;3、按相同比例腹腔注射1×106 CFU/mL的菌悬液,养殖模式的处理同第二组,向鱼体饲喂添加30 mg/kg大黄素饲料。即为30 mg/kg大黄素组;4、按相同比例腹腔注射1×106CFU/mL的菌悬液,养殖模式的处理同第二组,饲喂添加100 mg/kg大黄素饲料。即100 mg/kg大黄素组;5、按相同比例腹腔注射1×106 CFU/mL的菌悬液,养殖模式的处理同第二组,饲喂添加150 mg/kg大黄素饲料。即为150 mg/kg大黄素组)饲养14天并在不同时间点采样。试验结果显示,被嗜水气单胞菌感染的团头鲂肾脏、血液及肝脏组织中气单胞菌属总菌数受大黄素添加量及投喂时间的影响显著。在感染初期,各组织总菌数差异均不显著;投喂饲料1天时,与阴性对照组相比各试验组总菌数显著升高(P<0.05);投喂4天时,添加大黄素组中各组织总菌数均显著降低,其中,100 mg/kg组杀菌效果最佳。此外,腹腔感染嗜水气单胞菌后大黄素对团头鲂的免疫应答反应也有显著影响(P<0.05)。与其它组相比,100、150 mg/kg大黄素组的呼吸爆发活性、肿瘤坏死因子-α和白细胞介素-1含量及白细胞数可在最短时间内恢复至正常水平(P<0.05)。同时,本试验对团头鲂的补体替代途径活力(ACH50)、血浆超氧化物歧化酶活力及丙二醛含量也进行了测定,结果显示日粮中添加100 mg/kg大黄素能显著(P<0.05)提高鱼体ACH50活力及抗氧化能力。综上,日粮中添加100 mg/kg大黄素可通过降低组织中致病菌总菌数,提高相关免疫酶活力及促进细胞因子的分泌等来提高团头鲂抗嗜水气单胞菌感染的能力,以期为生产实践提供一定的理论依据。  5.大黄素对感染嗜水气单胞菌的团头鲂生理反应及相关抗氧化基因表达的影响  本试验采用单因子试验设计,以团头鲂为研究对象,旨在研究腹腔感染嗜水气单胞菌后大黄素对团头鲂生理反应及相关抗氧化基因表达的影响。试验设计同大黄素对感染嗜水气单胞菌的团头鲂各组织气单胞菌属总菌数及非特异性免疫的影响试验。结果显示,被嗜水气单胞菌感染的团头鲂生理反应及相关抗氧化基因表达量均受大黄素添加量及投喂时间的显著影响(P<0.05)。日粮中添加30、100、150 mg/kg大黄素均可抑制受感染团头鲂血浆谷草转氨酶和谷丙转氨酶活力,并能增加总蛋白含量,其中以添加100 mg/kg大黄素的作用效果为最佳;此外,大黄素可显著影响被嗜水气单胞菌感染的团头鲂激素的分泌。与阳性对照组相比,日粮中添加大黄素均可抑制受感染团头鲂皮质醇、三碘甲腺原氨酸及甲状腺素的分泌,且30、100 mg/kg大黄素可在最短时间内使团头鲂激素水平达到平衡;与此同时,腹腔感染后大黄素对团头鲂碱性磷酸酶活力、葡萄糖和甘油三酯含量及相关抗氧化基因表达量均有显著影响(P<0.05),其中以日粮中添加100 mg/kg大黄素为最佳。综上所述,日粮中添加100mg/kg大黄素可通过促进团头鲂生理代谢,提高机体抗氧化能力,维持氧化和抗氧化系统平衡来提高机体抗嗜水气单胞菌感染的能力。
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