【摘 要】
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光暗周期是介导昼夜节律振荡的重要因素而Period2（Per2）对于生物钟节律的调节具有重要作用,该基因的突变可导致睡眠节律紊乱、免疫和行为节律改变甚至致癌。但是Per2在生物钟调节中的具体作用及其机制尚不明确。因此,本研究通过设立不同光照时间模拟光暗周期,探讨不同光暗周期对于小鼠行为及免疫的影响以及周期蛋白Per2介导光暗周期对小鼠免疫性能的影响。试验一 不同光暗周期对小鼠行为和免疫性能的影响本
【基金项目】
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国家自然基金面上项目（编号:31672446）; 动物营养学国家重点实验室开放课题（编号:2004DA125184F1715）; 省部共建绵羊遗传改良与健康养殖国家重点实验室重大项目（编号:2021ZD07）
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光暗周期是介导昼夜节律振荡的重要因素而Period2（Per2）对于生物钟节律的调节具有重要作用,该基因的突变可导致睡眠节律紊乱、免疫和行为节律改变甚至致癌。但是Per2在生物钟调节中的具体作用及其机制尚不明确。因此,本研究通过设立不同光照时间模拟光暗周期,探讨不同光暗周期对于小鼠行为及免疫的影响以及周期蛋白Per2介导光暗周期对小鼠免疫性能的影响。试验一 不同光暗周期对小鼠行为和免疫性能的影响本部分试验通过测定小鼠日常行为、敞箱实验（Open-fieldtest,OFT）、血清皮质酮水平、血常规、血生化及胸腺指数、脾脏指数,研究在不同光暗周期处理后,小鼠性情行为和免疫性能的变化情况。试验选用30只8周龄小鼠,分为A组0h:24h（0h光照:24h 光暗）、B 组 8h:16h（8h 光照:16h 光暗）、C 组 12h:12h（12h 光照:12h 光暗）、D组16h:8h（16h光照:8h光暗）、E组24h:0h（24h光照:0h光暗）五个组,除光照外,其余饲养条件均相同,观察测定采食、饮水、舔舐、站立等日常行为活动、OFT,测量小鼠血清皮质酮水平、血常规和血生化、胸腺指数、脾脏指数。结果表明:（1）当光暗周期达到16h:8h时,该组试验小鼠在OFT中停留于中央区域的时长显著高于其他组小鼠（P＜0.05）,且血清皮质酮含量显著高于光暗周期为12h:12h的小鼠（P＜0.05）;（2）当光暗周期达到24h:0h时,该组试验小鼠日常行为指标中站立次数以及在OFT中跨入中央区域次数、站立次数显著高于其他小鼠（P＜0.05）,且血清皮质酮含量显著高于光暗周期为12h:12h及0h:24h的小鼠（P＜0.05）;（3）A组和B组的白细胞数显著低于C组、D组和E组（P＜0.05）,而对于淋巴细胞百分比和白蛋白、球蛋白含量,A组显著高于B组、C组、D组和E组（P＜0.05）;（4）胸腺指数、脾脏指数表现为E组显著高于另外4组（P＜0.05）。综上表明,为减缓小鼠应激反应的发生,应控制饲养时的光暗周期低于16h:8h。不同光照周期对小鼠免疫有显著影响,全暗处理下的小鼠各项免疫数据及免疫器官指数低于其他组,免疫性能较弱,而正常光照组免疫较强。试验二 Period2基因敲除及光暗周期对小鼠免疫性能的影响本部分试验主要探究节律基因介导光暗周期对小鼠免疫性能的影响,选择全身性PER2基因敲除的纯合型（KO）和野生型（CON）小鼠,在正常光照（NLD 12h光照:12h光暗）与短光照（SL 8h光照:16h光暗）周期下饲养,观察测定每组小鼠的血常规、肝肾功能、血脂、Toll样受体（TLR）、白介素（IL）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）、核因子κB（NF-κB）、髓样分化因子88（MYD88）等因子的表达情况,测量并对比各组胸腺指数。试验结果表明:PER2基因敲除后,小鼠中性粒细胞水平明显降低（P＜0.05）,血糖明显升高,结肠上皮组织中TLR2、NF-κB和TNF-α表达增加（P＜0.05）,盲肠上皮组织中TLR2和TLR4表达增加（均P＜0.05）,但不影响IL-6和MYD88的表达。整体而言,短光照不影响结肠或盲肠上皮中炎症因子的表达,但与正常光照组相比,短光照组野生小鼠的盲肠上皮中TNF-α基因表达明显升高（P＜0.05）。综上表明,小鼠全身性PER2基因敲除后导致小鼠免疫指标降低,血糖和结肠盲肠炎症因子升高。同时,短光照条件下,小鼠盲肠炎症因子表达增加,提示短光照可能导致小鼠肠道免疫功能异常但影响较小。综上所述,不同光照周期对小鼠免疫有显著影响,全暗处理下的小鼠各项免疫数据及免疫器官指数低于其他组,免疫性能较弱,而正常光照组免疫较强。主要表现为随着光照时间的延长,小鼠在OFT中停留于中央区域的时长增加且血清皮质酮显著增加,全光暗组和短光照组的白细胞数、胸腺指数和脾脏指数明显降低。另外,PER2基因敲除后可能影响小鼠的糖代谢及免疫功能,具体表现为正常光照和短光照条件下,敲除组小鼠的中性粒细胞水平明显降低,血糖升高明显。在炎症和屏障功能方面,PER2敲除后增加了结肠上皮组织中TLR2、NF-κB和TNF-α的表达,且盲肠上皮组织中TLR2和TLR4表达增加,但不影响IL-6和MYD88的表达。这些改变可能会导致大肠发生炎症,短光照可能导致小鼠肠道免疫功能异常但影响较小。
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