肉桂醛对沙门菌诱导的雏鸡肝损伤的保护作用

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鸡沙门菌病是由沙门氏菌引起的一种常见细菌性疾病,严重危害养鸡业的健康发展,并给养鸡业带来了巨大的经济损失,尤其是在育雏阶段。鸡沙门氏菌感染常导致鸡肝脏发生严重的病理变化。由于抗生素的不合理使用及大量使用,临床上已经出现了多重耐药沙门氏菌菌株,而且抗生素在畜牧养殖过程中的使用受到限制。因此,迫切需要开发治疗鸡沙门氏菌感染的新药和新治疗策略,尤其是针对耐药性细菌感染。天然化合物已被证明对治疗这种细菌感染是有效的。肉桂醛为肉桂油中的主要有效成分,常用于防控畜禽细菌性疾病。现代研究表明肉桂醛具有抗菌、抗炎和抗氧化等药理作用。而肉桂醛对鸡沙门氏菌感染引起的雏鸡肝脏损伤的作用及机制尚不清楚。因此,本研究探讨了肉桂醛对鸡沙门氏菌腹腔感染诱导的雏鸡肝脏损伤的保护作用。本研究分为以下几个部分:1.肉桂醛对鸡沙门氏菌感染雏鸡的肝损伤及炎症反应的影响90只1日龄雏鸡,随机平均分成3组,分别为对照组(CON)、攻毒组(SG)和处理组(SG+CA)。在4日龄时(0 DPI),SG和SG+CA组每只鸡腹腔注射3×10~7CFU/m L及沙门氏菌菌液0.3 ml,SG+CA组再口服肉桂醛150 mg/kg。连续给药3天。其中CON组口服生理盐水。在1、3、5 DPI每组分别采集10只雏鸡的血液样本,并于当日处死采集肝脏样本。通过检测沙门氏菌在肝组织的定植、血清中ALT和AST水平、肝脏中相关细胞炎症因子的基因(IL-1β、IL-6、IL-12、NF-кB、TNF-α、My D-88、IL-8、IL-10和i NOS)的相对表达量和由鸡沙门菌引起的雏鸡肝脏形态学损伤(H&E染色和透射电镜技术)研究肉桂醛对雏鸡肝脏的保护作用。实验结果显示经肉桂醛处理后,雏鸡的肝脏沙门菌定殖量明显降低(P<0.05),其中感染后第3天雏鸡肝脏中细菌定殖量从SG组的4.08±0.06(Log10 CFU/g)降到了SG+CA组的2.97±0.1(Log10 CFU/g)。血清ALT和AST含量实验结果显示雏鸡感染鸡沙门菌后,两者含量显著升高,肝脏损伤严重,而肉桂醛对肝损伤的保护作用显著。其中,在3DPI,血清ALT和AST浓度分别从29.51±1.7 IU/L(SG组)降到19.36±1.5 IU/L(SG+CA组)和从29.14±1.36 IU/L(SG组)降到15.50±0.94 IU/L(SG+CA组)。肉桂醛还具有一定的抗炎能力,可以显著降低由鸡沙门菌诱导的雏鸡肝脏中促炎因子(IL-1β、IL-6、IL-12、NF-кB、TNF-α和My D-88)的相对表达量,和提高了抗炎因子(IL-8、IL-10和i NOS)的相对表达量。组织病理学结果显示,沙门氏菌感染引起肝组织出血、坏死和免疫细胞浸润,肉桂醛处理组肝细胞结构正常。电镜观察发现,沙门氏菌感染后的肝细胞核膜变形,胞内空泡化,线粒体等细胞器受损,肉桂醛处理组肝细胞形态相对正常。由此可见,肉桂醛对鸡沙门氏菌攻毒雏鸡的炎症反应及肝细胞损伤具有一定的保护作用。2.肉桂醛对鸡沙门氏菌感染的雏鸡肝脏线粒体及细胞能量代谢的影响沙门氏菌感染可损伤细胞线粒体,导致线粒体膜电位下降和活性氧(ROS)的异常,最终导致细胞凋亡。本节研究了肉桂醛对鸡肝细胞ROS生成、细胞膜电位(Ψm)、细胞色素c释放、caspase 3活性和肝脏ATP含量的影响。研究结果显示雏鸡在感染鸡沙门氏菌后,其肝脏中的ROS含量显著升高(P<0.01,与对照相比),而肉桂醛可显著降低鸡沙门菌感染后的雏鸡肝脏中的ROS含量(P<0.05,与攻毒组相比)。同时雏鸡感染鸡沙门氏菌后,肝脏中线粒体损伤严重,其线粒体膜电位和细胞色素c的释放量显著升高(P<0.01,与对照相比),经肉桂醛处理后线粒体膜电位和细胞色素c的释放量明显下降。沙门氏菌可以诱导雏鸡肝脏中的ATP含量增加,经肉桂醛处理后ATP的含量显著下降(P<0.05,与攻毒组相比)。细胞凋亡重要标志物caspase 3的含量48.65±0.3ng/ml)在鸡沙门氏菌感染3天后明显升高,提示感染后雏鸡肝脏的细胞凋亡严重,肉桂醛处理后可以明显降低肝脏细胞凋亡,caspase 3的含量为(36.35±0.9)。肉桂醛对鸡沙门氏菌攻毒雏鸡线粒体健康和肝细胞能量代谢具有保护作用。3.肉桂醛处理鸡肝细胞后鸡沙门氏菌感染的转录组分析为了解鸡沙门氏菌对雏鸡肝脏损伤过程中的分子机制以及肉桂醛对调控机制。通过Hiseq xten/Nova seq 6000测序平台(RNA测序Illumina Platform)对不同时期和不同处理方式的雏鸡肝脏进行转录组分析。高通量RNA测序获得了高质量、测序深度足够的数据。结合GO功能分析和KEGG通路分析,探讨肉桂醛对鸡沙门氏菌诱导的肝细胞代谢变化的作用机制。转录组分析表明,鸡沙门氏菌通过调节AMPK-m TOR通路的基因来维持自身的生存和复制,而肉桂醛处理可减轻这些通路的调节作用。AMPK通路的3个基因ENSGA000007188(SREBP1)、ENSGA0000030034(G6Pase)和ENSGG00000007636(PEPCK1)在攻毒组中下调,在给药组中上调。此外,在m TOR途径中,在攻毒组中下调的2个基因Ens GALG0000016456(Lipin-1)和Ens GALG000041708(Wnt4)在给药组中被发现上调。AMPK途径上调的基因参与糖异生和脂肪酸生物合成。同时,m TOR途径上调的基因参与脂质物质合成。因此,肉桂醛逆转了沙门氏菌引起的AMPK-m TOR途径的调节。沙门氏菌感染鸡肝细胞可下调参与糖异生、脂肪酸和蛋白质合成的基因,而肉桂醛的治疗可促进糖异生、脂肪酸和蛋白质合成。因此,肉桂醛逆转了鸡沙门氏菌引起的AMPK-m TOR途径的调节。结论:肉桂醛通过调控雏鸡的细胞代谢、氧化应激和炎症反应保护鸡沙门氏菌诱导的雏鸡肝损伤。鸡沙门氏菌可通过NF-кB/caspase-3依赖通路诱导雏鸡肝脏炎症和凋亡。此外,鸡沙门菌感染后通过调节AMPK-m TOR通路导致雏鸡细胞代谢发生改变。肉桂醛可通过抑制NF-кB/caspase-3通路改善鸡沙门氏菌引起的雏鸡肝脏炎症和细胞凋亡。肉桂醛通过AMPK-m TOR通路逆转了鸡沙门氏菌感染引起的代谢变化。研究结果为肉桂醛应用于鸡沙门氏菌感染提供科学依据和试验数据,可作为治疗家禽生产中沙门氏菌感染的候选药物。也可通过后续实验研究和基因敲除系统验证肉桂醛在缓解鸡沙门氏菌感染引起的肝损伤中的分子机制。
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