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非洲鸵鸟(Struthio camelus)长达90天的育雏阶段是养殖过程中决定成败和经济效益的关键时期。此阶段雏鸵鸟肠管发育和黏膜免疫功能不完善,易遭受各种肠管疾病的侵袭而使鸵鸟生长性能降低甚至造成死亡,从而使鸵鸟养殖企业蒙受损失。而硼是一种具有多种生物活性的微量元素,对动物生长性能、器官的发育、免疫功能和微量元素代谢等方面具有重要的功能。但目前为止,硼对于非洲鸵鸟肠管的生理作用和功能鲜有报道。为探明硼对雏鸵鸟肠管的生理功能,本试验将48羽10日龄非洲雏鸵鸟随机分为6组,每组8羽,饲喂相同的预混料,并每天4次固定时间饲喂给每组鸵鸟不同浓度的硼酸水(0、40、80、160、320和640 mg/L),直至90日龄。通过采用HE染色、细胞特异性染色、免疫组织化学、细胞凋亡、ELISA技术和实时荧光定量PCR等手段研究硼对非洲雏鸵鸟肠管发育、肠管黏膜免疫功能、肠管细胞增殖和凋亡及Notch1/Jagged1/Hes-1信号通路的影响,为育雏期鸵鸟饲养管理、生理机能研究和疾病防治提供可靠的形态数据支持和理论指导。研究结果如下:1.硼对雏鸵鸟肠管发育和形态结构的影响在40、80和160 mg/L组中肠管(十二指肠、空肠和回肠)相对重量有所增加;肠管绒毛高度和绒毛高度/隐窝比增加,并在80 mg/L组中显著增加(P<0.05或P<0.01);在高剂量组,尤其是640 mg/L组中肠管相对重量和绒毛高度、绒毛高度/隐窝比都显著降低(P<0.05或P<0.01)。在组织形态学方面,低剂量组中肠管的组织学结构完整,发育良好;而在高剂量组中十二指肠和空肠绒毛形态不甚规则,绒毛顶端上皮组织出现有肿胀、破损现象,并且绒毛上皮组织脱落明显,部分脱落组织集结成块状。固有层的结缔组织水肿明显,上皮下基膜破裂;但回肠在高剂量硼下,其组织结构相对受到影响相对较小。结果表明低剂量硼能有效改善肠管的组织学结构,促进雏鸵鸟肠管的吸收功能和生长发育;而高剂量的硼(320、640 mg/L)则会影响肠管的生长发育,破坏肠管的形态组织学结构,抑制肠管的吸收能力。2硼对雏鸵鸟肠管黏膜免疫的影响通过HE染色、PAS染色、甲苯胺蓝染色和ELISA技术分别对肠管相关免疫细胞(上皮内淋巴细胞、杯状细胞和肥大细胞)染色和主要免疫效应分子SIg A含量测定发现:肠管中上皮内淋巴细胞、杯状细胞、肥大细胞的数目和SIg A的含量在低剂量组中有增加的趋势,其中杯状细胞、肥大细胞和SIg A在40和80 mg/L显著性增加(P<0.05或P<0.01);而在高剂量组中上皮内淋巴细胞、杯状细胞和肥大细胞的数目和SIg A的含量降低,尤其在在最高剂量640 mg/L中肠道相关免疫细胞和SIg A含量都显著降低(P<0.05或P<0.01)。结果表明了适量硼通过增加肠管内相关免疫细胞数目(杯状细胞和肥大细胞显著增加)和主要免疫效应分子SIg A在肠管黏膜中的含量,从而加强雏鸵鸟肠管黏膜免疫功能,其中80mg/L最为适宜;而高剂量的硼会抑制肠管黏膜免疫,降低肠管的黏膜免疫功能。3硼对雏鸵鸟空肠细胞增殖和凋亡的影响分别采用PCNA免疫组化和TUNEL技术对研究对鸵鸟空肠细胞增殖和凋亡检测发现:在对照组中与40、80和160 mg/L组,PCNA主要表达在空肠的隐窝和肠腺细胞的细胞核中,少量表达在上皮细胞的细胞核中;但是在高剂量硼320和640mg/L组中,PCNA阳性细胞大量在肠管隐窝和肠腺细胞的细胞核表达,并在固有层和上皮组织的细胞核也较多表达。相对于对照组,增殖指数在80、160、320和640mg/L组显著性增长(P<0.01)。凋亡细胞在对照组、40、80和160 mg/L组中主要表达在肠管的固有层中的细胞核,并且在80 mg/L组显著降低(P<0.05);而在高剂量320和640 mg/L组中,除了在固有层中的细胞有少量的表达,在上皮组织基底部位的细胞大量凋亡,并且凋亡细胞显著升高(P<0.01)。同时,对肠道黏膜中的凋亡关键基因caspase-3基因表达水平进行相对定量测定发现,与对照组相比,80和160 mg/L组中caspase-3基因表达水平显著降低(P<0.05),而在高剂量组320和640mg/L硼剂量组caspase-3基因表达水平显著增加(P<0.01)。4硼对Notch1/Jagged1/Hes-1信号通路的影响为了明确Notch1/Jagged1/Hes-1信号通路是否参与硼对鸵鸟肠管黏膜中细胞的分化和增殖,通过定量PCR技术进行分别检测Notch1、Jagged1和Hes-1基因的表达水平发现:与对照组相比,40和80mg/L组中的Notch1、Jagged1和Hes-1基因都有都有不同水平的降低,而在640 mg/L组中显著升高(P<0.05或P<0.01)。这表明了低剂量的硼可以抑制Notch1/Jagged1/Hes-1信号通路的过表达,并使上皮细胞向分泌细胞系分化;而高剂量的硼促进Notch1/Jagged1/Hes-1信号通路的表达,使上皮细胞向吸收细胞系分化。这可能是为弥补由于高剂量硼引起上皮细胞凋亡和脱落而造成吸收功能下降而产生的一种适应性代偿机制。