噬菌蛭弧菌代謝產物活性成分對小鼠免疫功能的影響

白 冰,王高學,師長宏,張 海

(1.第四軍醫大學實驗動物中心,西安 710032;2.西北農林科技大學動物科技學院,陜西楊凌 712100)

研究報告

噬菌蛭弧菌代謝產物活性成分對小鼠免疫功能的影響

白 冰1,王高學2,師長宏1,張 海1

(1.第四軍醫大學實驗動物中心,西安 710032;2.西北農林科技大學動物科技學院,陜西楊凌 712100)

目的研究噬菌蛭弧菌代謝產物活性成分對小鼠免疫功能的影響。方法將噬菌蛭弧菌代謝產物的 3種有機溶劑 (石油醚、三氯甲烷、乙酸乙酯)提取物和提取后的剩余液體分別腹腔注射實驗小鼠,分兩次注射,共注射 0.5 mL,注射后連續飼養 28 d,每隔 7 d小鼠采血檢測離體白細胞吞噬活性 (phagocytic activity)、吞噬細胞殺菌活性 (bactericidal activity)、超氧化物歧化酶 (superoxide dismutase,SOD)活性、血清凝集抗體效價、血紅蛋白值和紅細胞數的變化,以研究不同提取物對小鼠免疫功能的影響。結果石油醚提取物組和三氯甲烷提取物組小鼠血清 SOD活性、血清凝集抗體效價、離體白細胞吞噬活性和吞噬細胞殺菌活性增強與對照組相比差異極顯著 (P< 0.01);乙酸乙酯提取物組 SOD活性和血清凝集抗體效價增強與對照組相比差異極顯著(P<0.01),離體白細胞吞噬活性和吞噬細胞殺菌活性增強與對照組相比差異顯著 (P<0.05);石油醚提取物組的血紅蛋白值 (12.64 g/ 100 mL)和紅細胞數(11.32×106/mL)最高。各項指標的峰值均出現在第 7天～第 21天。結論噬菌蛭弧菌代謝產物 3種有機溶劑提取的活性物質具有增強小鼠免疫功能的作用。

噬菌蛭弧菌;代謝產物;活性物質;免疫功能;小鼠

近年來生物活性物質作為飼料添加劑能增強動物機體免疫功能已得到證實,研究發現,微生物代謝及發酵產物比活菌制劑效果更好,是未來畜牧業養殖領域的研究熱點。噬菌蛭弧菌 (B dellovibro bacteriovorus)是一類專門以捕食細菌為生的寄生性細菌,廣泛存在于自然界中[1]。從上世紀 60年代由美國科學家 Stolp和 Starr發現以來,研究表明它在動物養殖上具有防病、治病、保健、促生長等多種功能。已有的報道中,噬菌蛭弧菌及其代謝產物具有增強鯽魚免疫功能的作用[2]。作者以此為基礎對噬菌蛭弧菌代謝產物進行研究,采用大孔樹脂吸附和有機溶劑分離方法,分離活性物質并研究其對小鼠免疫功能的影響,為活性物質定位和以后分離單體物質提供依據。

1 材料和方法

1.1 菌株及試劑

噬菌蛭弧菌由本實驗室提供;SPF級昆明小鼠購于第四軍醫大學實驗動物中心,合格證號 SYXK (軍)2007-020,平均體重 (19.1±0.5)g;大腸桿菌(E.coli)和人源型金黃色葡萄球菌 (Staphylococcus aureus)均由本實驗室保存;MEM培養基、噻唑蘭(MTT)和 SOD試劑盒購于南京建成生物研究所;淋巴細胞分離液 (Ficoll-Hypaque)由上海華精高科技有限公司生產;LSA-10大孔吸附樹脂由西安藍曉科技有限公司生產;TU-1810紫外分光光度計:北京普析通用儀器有限責任公司;Centrifuge 5810R低溫高速離心機:Eppendorf公司。

1.2 菌懸液的制備

將試驗中使用的大腸桿菌、人源型金黃色葡萄球菌分別接種普通肉湯培養,平板計數法計數后用生理鹽水稀釋至 1×108CFU/mL。取 10 mL人源型金黃色葡萄球菌稀釋液,加入 10%甲醛液滅活 24 h,4℃保存備用。

1.3 發酵產物活性部位的追蹤分離

將噬菌蛭弧菌接種于 5000 mL普通肉湯,于35℃恒溫水浴搖床培養 7 d,將發酵液于 4℃6000 r/min離心 10 min,收集上清液,重復離心1次,取上清液備用。

通過預試驗,選擇LSA-10大孔吸附樹脂對上述上清液進行活性成分的吸附,并將其裝填入層析柱中,調整至一定的流速。待水液流完后,用甲醇溶液洗柱,收集甲醇,蒸餾回收甲醇,反復幾次用甲醇洗柱,收集合并各餾分并低溫減壓濃縮,分別采用石油醚、三氯甲烷、乙酸乙酯,按極性由低到高進行提取,經濃縮、低溫干燥,將所得的 4種提取物用食用油分別按 5 mL/mL定容。

1.4 發酵產物活性部位的追蹤測定

1.4.1 實驗動物分組 :將昆明系小白鼠隨機分為 5組(提取完后剩余液組、乙酸乙酯提取物組、三氯甲烷提取物組、石油醚提取物組和對照組),每組 12只,相同條件飼養管理。將上述4中提取物分別給小白鼠進行腹腔注射,首次注射 0.3 mL,2 d后分別再注射 1次,劑量為 0.2 mL。對照組以相同方法注射同等劑量的食用油。每隔 7 d采血 1次,測定其免疫指標。

1.4.2 血紅蛋白值和紅細胞數的測定 :血紅蛋白測定采用沙利氏比色法。紅細胞計數采用試管稀釋法,用沙利氏吸血管取 10μL全血樣品吹入含 2 mL紅細胞稀釋液的試管底部,吸吹數次混勻,用血細胞計數板在顯微鏡下計數。

1.4.3 SOD活性的測定: 參照 SOD試劑盒說明進行,用紫外分光光度計測定 SOD活性。

1.4.4 血清凝集抗體效價的測定: 取 0.4 mL小鼠血液置于離心管中,2 000 r/min離心 6 min分離血清,以滅活的人源型金黃色葡萄球菌為反應抗原,采用血凝板法進行血清凝集抗體效價的測定。

1.4.5 白細胞懸液的制備:采用摘眼球采血法,取0.5 mL肝素鈉抗凝血樣置于含 0.8 mL淋巴細胞分離液的離心管中,按照李凡[3]的方法,以 2 500 r/ min離心 15 min,吸取白細胞層,用 Hank’s液調整細胞濃度為 1×107個 /mL,并按照司徒鎮強[4]的方法檢測白細胞活性率,活細胞不少于 90%。

1.4.6 白細胞吞噬活性的測定:取制備的 100μL白細胞懸液,參照文獻[5]方法用大腸桿菌進行白細胞吞噬活性的測定。

1.4.7 吞噬細胞殺菌活性的測定:取400μL白細胞懸液(細胞數為1×106個)參照文獻[5]方法用大腸桿菌(細菌個數為 1×105個)進行殺菌活性的測定。

1.4.8 統計方法:利用 SPSS13.0統計軟件用方差分析及 p檢驗方法對數據進行處理。

2 結果

2.1 血紅蛋白值和紅細胞數

小鼠腹腔注射不同提取物后,其血紅蛋白值有不同程度的變化。石油醚提取物組和剩余液組在第 21天時達最大值,分別為 (12.64±0.08)g/100 mL和(12.11±0.04)g/100 mL,對照組在第 14天、乙酸乙酯組和三氯甲烷組在第 21天達最大值,分別為 11.25±0.02、11.33±0.12和 11.51±0.07,而在第 28天后,所有試驗組血紅蛋白值均趨于正常水平(表 1)。小鼠腹腔注射不同提取物后,紅細胞數在一定的時間內有明顯的增加,一般在第 14～21天出現峰值,最大值為石油醚提取物組第 14天 (11.32 ×106/mL),見表 2。

2.2 SOD活性

石油醚提取物組在第 7、14、21天的 SOD活性與對照組相比差異極顯著 (P<0.01),第 14天達峰值(118.36±0.26)U/mL,乙酸乙酯提取物組在第 14天達峰值(95.78±0.23)U/mL,與對照組相比差異極顯著 (P<0.01),三氯甲烷提取物組在

第 7天達峰值(86.23±0.31)U/mL,剩余液組與對照組相比差異不顯著,第 28天后各組差異不顯著,見表 3。

2.3 血清凝集抗體效價

乙酸乙酯提取物組在注射后第 21天血清凝集抗體效價達峰值為 1:64,三氯甲烷提取物組和石油醚提取物組在第 14天達峰值為 1:128,并隨著時間推移抗體水平呈平穩下降的趨勢,而剩余液組與對照組相比無顯著性差異,見表 4。

表 1 不同提取物注射小鼠后的血紅蛋白值Tab.1 Hemoglobin(Hb)values of the mice injected with the different extractions

表 2 不同提取物注射小鼠后的紅細胞數Tab.2 Erythrocyte(RBC)amounts of the mice injected with the different extractions

表 3 不同提取物注射小鼠后的 SOD活性Tab.3 SOD activities of the mice injected with the different extractions

小鼠血清離體白細胞吞噬活性以 A570nm值表示,數值越大表示活性越大。

乙酸乙酯提取物組最大值出現在第 14天,為0.258±0.023,與對照組比較差異顯著(P<0.05),而三氯甲烷提取物組最大值出現在第 21 d,為0.252±0.017與對照組比較差異顯著 (P<0.05),石油醚提取物組與對照組比較在第 14 d出現最大值 0.275±0.030且與對照組比較差異極顯著 (P< 0.01),剩余液組無明顯變化,見表 5。

2.5 吞噬細胞殺菌活性

小鼠吞噬細胞殺菌活性以 A570nm值表示,數值越小表示活性越大。乙酸乙酯提取物組和三氯甲烷提取物組在第 21天出現峰值為 0.837±0.017(P <0.05)和 0.691±0.022(P<0.01),石油醚提取物組在第 7～21天與對照組比較均有極顯著性差異,峰值為 0.578±0.018(P<0.01),剩余液組與對照組相比差異無顯著性,見表 6。

3 討論

表 4 不同提取物注射小鼠后的血清凝集抗體效價Tab.4 Agglutinating antibody titers of the mice injected with the different extractions

表 5 不同提取物注射小鼠后的離體白細胞吞噬活性變化Tab.5 Changes of phagocytic activity of leucocytes of the mice injected with the different extractions

表 6 不同提取物注射小鼠后的吞噬細胞殺菌活性變化Tab.6 Changes of bactericidal activity of phagocytes of the mice injected with the different extractions

細菌代謝產物作為飼料添加劑用于動物養殖,具有低毒、低殘留的特點,并且微生物本事作為機體內的有益菌群能有效地改善動物體的微生態環境和免疫功能,目前已得到認可并得到廣泛應用。噬菌蛭弧菌雖然在 1961年就由李明典首次在國內介紹,但從 1997年后關于它的研究相對較少。近年來,王高學等[6]將噬菌蛭弧菌代謝產物進行粗分后飼養鯽魚,發現對鯽魚有一定免疫增強功能。還有報道用噬菌蛭弧菌對致病菌攻擊小鼠保護性試驗中揭示噬菌蛭弧菌對防制病菌攻擊,減少死亡率與空白對照組比較有明顯差異 (P<0.05)[7]。研究已證明[8,9],紅細胞是機體免疫系統的重要組成部分,其不僅具有運輸氧氣和二氧化碳的功能,而且具有識別黏附殺傷抗原,清除免疫復合物和參與機體免疫調控的作用。SOD活性與生物體的免疫水平密切相關,對增強巨噬細胞的防御能力和整個機體的免疫功能有重要作用,可用來評判免疫調節劑對機體非特異免疫力的影響。血清凝集抗體效價則從整體上反映機體體液免疫的水平,而白細胞吞噬活性和吞噬細胞殺菌活性則反映機體細胞免疫的水平。因此,上述指標能初步反映噬菌蛭弧菌不同提取物對小鼠免疫功能的影響。

本試驗將噬菌蛭弧菌代謝產物用大孔吸附樹脂分離活性物質,并作用于哺乳動物進行研究,試驗結果表明,從代謝產物中提取的活性物質對增強小鼠免疫功能具有一定的作用。活性物質主要集中在石油醚提取物中,說明活性物質極性與石油醚相似,為以后分離單體成分和化學合成提供了依據。試驗中血紅蛋白值、紅細胞數和血清凝集抗體效價改變不是非常明顯,但都有所提高,說明活性物質具有增強動物機體免疫功能的作用。提高不明顯這可能與注射提取物劑量小有一定關系。SOD活性、吞噬活性和殺菌活性增強與對照組相比差異明顯,說明活性物質對提高小鼠非特異性免疫水平和細胞免疫水平有較為明顯的作用。然而,腹腔注射小鼠后,機體免疫功能雖能在短時間內得到提高,但維持時間較短,到 28 d后實驗組和對照組差別不明顯。作者認為,要想長時間維持增強作用,需要持續對動物給藥,計量可以不用很大,長期低劑量的免疫刺激也許能長時間使動物保持較高免疫水平。另一方面,本實驗并未對活性物質的毒性進行檢測,無法預測長期給藥后是否對機體有毒性作用,這可以作為以后研究的一個方向,為以后研究低毒或無毒產品提供數據。本實驗的意義在于,為今后活性物質定位,分離單體物質和化學合成提供了重要依據,降低濫用抗生素的風險,減少有害物質在動物體內的殘留,最終為生產綠色無公害農產品提供依據。

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Enhancing Effect of Active Components from Bdellovibrio bacteriovorus M etabolites on I mmune Function in M ice

BA IBing1,WANG Gao-xue2,SH IChang-hong1,ZHANG Hai1
(1.LaboratoryAnimal Center,FourthMilitaryMedicalUniversity,Xi’an 710032,China; 2.College ofAnimal Science and Technology,NorthwestAgriculture and ForestryUniversity,Yangling,Shaanxi 712100,China)

ObjectiveTo study the effect of active components from Bdellovibrio bacteriovorus metabolites on immune functions in mice。MethodsTo inject the mice with ethyl acetate extraction(EAE),chloroform extraction (CE),petroleum ether extraction(PEE)and residual liquid(RL)ofBdellovibrio bacteriovorusmetabolites,respectively. The changes of immune functions in the mice were investigated by detection of Hb value,RBC amount,SOD activity, agglutinating antibody titer,phagocytic activity and bactericidal activity every 7 day. Each mouse was injected with extraction 0.5mL twice。ResultsCompared with the mice injected with edible oil in the control group,the mice in CE and PEE groups were very significantly different(P <0.01)in SOD activity,agglutinating antibody titer,phagocytic activity and bactericidal activity.The EAE group had very significantly difference(P <0.01)in SOD activity and agglutinating antibody titer.The EAE group had significantly enhanced phagocytic and bactericidal activities(P<0.05). The maximum of Hb value(12.64 g/100 mL)and the max imum of RBC amount(11.32×106/mL)were found in the PEE group and the climax of every index reached on day 7 to 21 post-injection。Conclusions The active components of Bdellovibrio bacteriovorus could enhance the immune function ofmice.

Bdellovibrio bacteriovorus;Metabolite;Active component; Immune function;Mouse

R-33

A

1671-7856(2010)02-0025-05

2009-08-26

白冰(1980-),男,獸醫師,研究方向:實驗動物免疫學研究。