雞生殖器官β-防御素研究進展

付義凱,韓麗,2,胡建和,王三虎,李月濤

雞生殖器官β-防御素研究進展

付義凱1,韓麗1,2,胡建和1,王三虎1,李月濤1

（1.河南科技學(xué)院動物科技學(xué)院,河南新鄉(xiāng)453003；2.石河子大學(xué)動物科技學(xué)院,新疆石河子100081）

家禽的抗菌肽主要以β-防御素為主,禽類β-防御素具有保護組織免受不可預(yù)見的致病微生物感染的功效.禽類的卵巢和輸卵管是內(nèi)分泌調(diào)節(jié)的獨特器官,禽類β-防御素在卵巢和輸卵管中受到卵巢分泌的促性腺激素和性腺激素的作用,所以禽類β-防御素在殺滅雞生殖道內(nèi)致病微生物,保護精子的作用方面具有一定的特殊性.綜述了禽類β-防御素在雞生殖道的作用,并對β-防御素在雞生殖器官先天免疫系統(tǒng)中的表達機制以及對β-防御素有影響的物質(zhì)進行了論述.

雞；生殖器官；禽類β-防御素；脂多糖

抗菌肽廣泛存在于植物、昆蟲、魚類和鳥類等體內(nèi),具有廣譜的抗菌活性,并且不像抗生素那樣容易產(chǎn)生耐藥性.禽類中提取抗菌肽主要是指β-防御素——富含半胱氨酸的內(nèi)源性抗菌肽[1].近年來,對于禽類抗菌肽的研究取得了許多新的進展,本文擬介紹近期雞生殖道β-防御素的研究進展.

1 β-防御素在母雞生殖道的作用

母雞臨近性成熟時,卵巢活動劇烈,卵細胞由于營養(yǎng)物質(zhì)積累的增加,形成大小不同的卵泡.隨著卵黃的積累,排的卵進入輸卵管,然后形成蛋白、蛋殼膜和蛋殼.在雞蛋形成的過程中,母雞的卵巢和輸卵管易受各種細菌和病毒的影響.在受感染情況下,不僅這些器官會出現(xiàn)功能障礙,還有可能導(dǎo)致雞蛋內(nèi)部被微生物污染.細菌和病毒感染了母雞的卵巢和生殖道后,母雞的陰道先天免疫系統(tǒng)就會發(fā)揮作用.先天免疫系統(tǒng)起著防止器官感染的重要作用,由于生殖器官的生長和消退受內(nèi)分泌控制,因此在免疫活性調(diào)節(jié)的機制方面,與其他器官存在一些差異.卵巢的卵泡壁和輸卵管粘膜含有許多免疫活性細胞,包括巨噬細胞,MHC II類+抗原呈遞細胞（APC）,CD3+、CD4+輔助細胞,CD8+細胞毒素,TCR-γδ+的T細胞亞群, Bu-1+和免疫球蛋白（Ig）+B細胞等.生殖器官在性成熟過程中發(fā)育時,這些免疫活性細胞的種群會增加,雌二醇在其增殖中起了關(guān)鍵作用[2].血清中循環(huán)的IgY在卵泡局部組織中合成的B細胞不僅可以防止卵泡感染,而且可以作為母體抗體被卵黃吸收[3].

禽類β-防御素在先天免疫應(yīng)答中起到了很重要的作用.母雞的卵巢和輸卵管存在表達Toll樣受體（TLR）-1,-2,-3,-4,-5,-7,-15和-21等多種類型.TLR-1與TLR-2能形成異二聚體,并識別革蘭氏陽性細菌細胞壁的肽聚糖、脂磷壁酸和脂蛋白,這是禽類β-防御素殺滅母雞陰道中病原性細菌的機制；而TLR-3受感染性病毒雙鏈RNA的刺激,TLR-5和TLR-7分別與細菌鞭毛蛋白和真菌的單鏈RNA相互作用,產(chǎn)生相關(guān)的細菌和真菌蛋白酶,殺滅存在于母雞陰道的細菌和真菌；TLR-15是一種獨特的TLR,它能夠識別革蘭氏陰性和革蘭氏陽性細菌的非沉淀和熱穩(wěn)定性成分[4].

卵巢和輸卵管TLR識別微生物相關(guān)分子模式,并表達和產(chǎn)生作為抗微生物肽的禽類β-防御素. TLR與其配體的相互作用上調(diào)了禽類β-防御素和促炎細胞因子的表達,促炎細胞因子也誘導(dǎo)了禽類β-防御素的表達,合成的禽類β-防御素能殺死微生物.禽類的繁殖系統(tǒng)具有較高合成抗菌肽的能力.促性腺激素和性腺激素對卵巢和輸卵管提高局部防御功能起到了重要的作用,病原體識別和禽類β-防御素合成機制是生殖器官免疫防御功能實現(xiàn)的主要因素[5].

2 脂多糖對母雞β-防御素在輸卵管中的表達

2.1 防御素的類型

禽類β-防御素含有6個半胱氨酸殘基,在牛、綿羊、豬等動物和人身上都被檢出.這些多肽能廣泛殺死微生物,包括革蘭氏陽性和革蘭氏陰性細菌、真菌和酵母.歸類為β-防御素的禽類抗菌肽以前被稱為膽堿酯酶,現(xiàn)在已經(jīng)統(tǒng)一使用它們的基因名稱——禽類β-防御素.到目前為止,已經(jīng)確定了13個禽β防御素基因.據(jù)報道,膽堿酯酶基因Gal-1至-7主要在骨髓和呼吸道中表達[6],Gal-8至-13僅在肝臟和泌尿生殖道中表達.卵泡的卵泡膜中表達6種類型,顆粒層中表達4種類型.卵巢基質(zhì)則表達12種類型,為Gal-1至-12[7].通過研究雞腸道中Gal-4,-7和-9的抗菌活性,發(fā)現(xiàn)膽堿作為抗微生物劑可以成為禽類宿主先天防御體系的組成部分.

2.2 脂多糖機制

脂多糖（LPS）是革蘭陰性細菌外膜的主要成分,由類脂A、核心多糖和O-抗原3部分組成.類脂A是脂多糖的毒性和生物活性核心,由2分子葡萄胺、磷酸鹽和一定量的脂肪酸構(gòu)成[8].脂多糖在革蘭氏陰性細菌感染及疾病演化的過程中起到了重要作用,也被認為是造成全身性炎癥綜合征的主要原因.脂多糖具有十分復(fù)雜的生物學(xué)活性,是一種很好的免疫增強劑[9].它能激活T淋巴細胞、B淋巴細胞和巨噬細胞等免疫細胞,促進細胞因子生成,活化補體,增強免疫活性.

2.3 脂多糖對β-防御素的作用

通過將已知的禽類陰道中的12種防御素用脂多糖進行處理,然后和未處理的防御素分別進行編號,通過逆轉(zhuǎn)錄PCR在不同的時間測定mRNA表達譜的變化,檢測脂多糖對禽類的β-防御素是否具有促進作用.試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),添加有脂多糖的幾組治療效果顯著增加,其他組無顯著變化.研究發(fā)現(xiàn),在已知的禽類12種防御素中,脂多糖對部分種類的β-防御素具有增強作用,也表明了脂多糖在母雞陰道內(nèi)具有積極的治療和殺菌效果[10].

3 精子表達的禽類β-防御素3（AvBD-3）

3.1 禽類β-防御素對精子的作用

公雞精液中的精子通過附睪管和輸精管進入母雞輸卵管,然后長時間儲存在子宮與陰道交界處（UVJ）的精子儲存管（SST）中,與卵子發(fā)生受精作用.微生物可能侵襲雄性和雌性的生殖器官并附著于精子,將會導(dǎo)致精子的生存能力和繁殖能力的下降.在不同種類動物雄性生殖道中的細胞和精子表面表達了β-防御素.這些防御素不僅起到了先天免疫的作用,而且對雄性生殖能力、精子的存活和精子與卵子相互作用也起到了一定的增強作用[11].

3.2 β-防御素3的表達

通過對受精母雞輸卵管、子宮陰道交界處以及公雞的睪丸、附睪、輸精管中的精子進行免疫細胞的化學(xué)鑒定,均發(fā)現(xiàn)了禽類β-防御素3.通過逆轉(zhuǎn)錄PCR分析,證實睪丸細胞和精子能合成禽類β-防御素3.通過對連接于生精上皮的細長精子細胞和精液管腔內(nèi)的精子進行鑒定,在附睪管和輸精管中的精子中發(fā)現(xiàn)免疫反應(yīng)產(chǎn)物[12].免疫反應(yīng)產(chǎn)物在精液中主要分布在精子尾部,部分分布在中部和頭部.禽類的β-防御素免疫反應(yīng)產(chǎn)物也在子宮陰道交界處被發(fā)現(xiàn).通過逆轉(zhuǎn)錄PCR分析,β-防御素3的mRNA主要是在睪丸組織中表達,而不是在射精的精子中表達.這些結(jié)果都表明禽類β-防御素3是在睪丸的精子細胞的晚期合成的,在雄性生殖道通過期間和輸卵管的精子儲存管中被精子保留[13].

3.3 禽類β-防御素3的作用

如果病源微生物附著于精子,會導(dǎo)致公雞的生存能力和繁殖力降低.已有研究表明在雄性的生殖器官中,各種細胞（包括精子）表達了β防御素.這些防御素不僅起到了先天免疫的作用,而且對雄性生殖能力、雄性生殖道中的精子存活以及精子與卵子的相互結(jié)合也發(fā)揮了作用[14].在射精的精子中,禽類β-防御素3的免疫標(biāo)記主要在尾部.通過RT-PCR分析未能鑒定出明顯的條帶來顯示禽類β-防御素3的mRNA表達.射精的精子能夠保留在睪丸中合成的禽類β-防御素3,但在射精后不會進一步合成禽類β-防御素3[15].說明禽類β-防御素在睪丸精子細胞的后期合成,且在穿過附睪、輸精管甚至在輸卵管儲存期間都被精子保留,有效防止了精子被微生物感染的風(fēng)險.禽類β-防御素3在保護精子免受微生物感染和精子存活方面發(fā)揮了積極作用.

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（責(zé)任編輯：盧奇）

Research progress ofβ-defensin in chicken reproductive organs

The antimicrobial peptides of poultry are mainly beta defensins,and avian beta defensins have the ability to protect tissues from unforeseen pathogenic microbial infections.The avian ovary and fallopian tube is a unique organ endocrine regulation,avian beta defensins in the ovary and oviduct affected ovarian gonadotropin and gonadotropin secretion function,so the avian pathogenic microorganisms in the reproductive tract in killing hens, protect the sperm has a certain particularity.The avian beta defensins in hen reproductive tract and the role of beta defensins in hen reproductive organs in the innate immune system were reviewed,and expression mechanism of beta defensins influencing material were discussed in this paper.

chicken；reproductive organs；avianβ-defensin；lipopolysaccharide

S852.4

A

1008-7516（2017）02-0040-03

10.3969/j.issn.1008-7516.2017.02.009

2017-03-02

國家自然科學(xué)基金（31672559）；河南省基礎(chǔ)與前沿技術(shù)項目（132300410014）

付義凱（1995―）,男,河南林州人,本科生.

李月濤（1979―）,男,河南長垣人,博士,講師.主要從事動物微生物學(xué)與特種經(jīng)濟動物生產(chǎn)研究.

FU Yikai1,HAN Li1,2,HU Jianhe1,WANG Sanhu1,LI Yuetao1

（1.SchoolofAnimal Science and Technology,Henan Institute ofScience and Technology,Xinxiang 453003,China；2.College of AnimalScience and Veteninary Medicine,ShiheziUniversity,Shihezi 100081,China）