小球藻懸浮液和金藻液對肉雞免疫功能的影響

裴文剛，常秉乾，楊敏敏，王海波，秦士貞 ，史兆國 ，李志勇

（1. 甘肅農業大學動物科學技術學院，甘肅 蘭州 730070；2. 甘肅德福生物科技有限公司，甘肅 定西 744300）

0 引言

【研究意義】維持正常的免疫功能是肉雞抵抗疾病和健康快速生長的基礎，但在集約化養殖模式下，抗生素和其他抗病藥物的大量使用導致肉雞免疫水平普遍低下，抗病力下降，傳染性疾病發病率上升，免疫抑制性疾病危害日益增大，給肉雞養殖行業帶來了巨大挑戰[1]。小球藻是一種單細胞綠藻，在我國分布廣泛，尤其以淡水水域較多，其不僅能利用光能自養，還能在異養條件下利用有機碳源進行生長繁殖，且易于人工培養[2]。小球藻含有豐富的蛋白質、多糖、必需氨基酸、脂肪酸、類胡蘿卜素和礦物元素，具有全面而均衡的營養價值和生物保健功能[3]。小球藻生長因子（CGF）是小球藻獨有的活性成分，具有提高動物生產性能、增強機體免疫力和抗病力等功能[4－5]。金藻液由有效微生物群（EM）和小球藻懸浮液混合發酵而成，通過微生物發酵可以使小球藻達到較好的破壁和脫腥效果，從而提高動物的吸收率和攝入量?！厩叭搜芯窟M展】諸多研究發現，小球藻及其活性成分CGF具有促進動物生長、增強免疫功能、解毒保肝、抗腫瘤和維持動物胃腸道內菌群的均衡等重要作用[6]。飼糧中添加小球藻能改善飼糧中蛋白質和維生素的代謝過程，提高肉雞生產性能，增強免疫力，提高成活率[7]。益生菌發酵小球藻在提高蛋雞的產蛋率、蛋品質、肝臟三酰甘油含量和盲腸菌群分布方面的作用效果顯著高于普通小球藻[8]。近年來，諸多研究人員通過對肉雞進行營養調控或在肉雞飼糧中添加酶制劑、中草藥和微生態制等添加劑的方式代替抗生素以提高肉雞的免疫力和抗病力并取得了不錯的效果[9]。本課題組以良鳳肉雞為試驗動物，其每天定量飼喂小球藻懸浮液、金藻液和二者聯用液。結果表明，三者均能不同程度改善肉雞的生長性能和屠宰性能[10]?！颈狙芯壳腥朦c】隨著我國藻類生物技術的發展，將小球藻干粉作為飼料添加劑在提高動物生產性能和免疫功能方面的研究已有初步探索，但小球藻懸浮液和金藻液在肉雞生產中的應用鮮見報道?！緮M解決的關鍵問題】本研究從小球藻的免疫活性這一研究熱點出發，旨在探究小球藻懸浮液和金藻液對肉雞免疫功能的影響，以期為其在肉雞生產中的合理應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

小球藻懸浮液和金藻液由甘肅德福生物科技有限公司提供。小球藻懸浮液，pH值7.5～8.0，主要有效成分為小球藻活細胞，藻細胞含量＞2.0×107個·mL－1。金藻液由小球藻懸浮液和EM混合發酵而成，pH值3.0～3.5，主要有效成分為CGF（氨基酸；多肽；核苷酸；多糖；維生素等）和EM益生菌（光合細菌；乳酸桿菌；酵母菌；芽孢桿菌；放線菌群），有效活菌數＞1010個·mL－1。發酵過程對小球藻的養分組成也具有改善作用，主要營養成分變化如表1所示。

表1 小球藻和金藻液主要營養成分對比（DM基礎）Table 1 Major differences on nutrients in NCS and FCS (on DM basis) （單位：mg·g－1）

1.2 試驗設計

選擇健康且體重相近的1日齡良鳳肉雞（公雛）480只，隨機分為4組，每組各120只（每組設10個重復，每個重復12只）。以正大肉雞料為基礎飼糧，對照組正常飲水，試驗組肉雞每日分別在飲水中添加30 mL小球藻懸浮液、1 mL金藻液、30 mL小球藻懸浮液+1 mL金藻液。試驗期為70 d。試驗動物處理與分組如表2所示。

表2 試驗動物處理與分組Table 2 Treatments and groups of broilers for experimentation

1.3 飼養管理

試驗肉雞采用籠養方式，試驗期間自由采食和飲水，白天自然光照，夜間輔以人工補光，常規免疫。雞舍通風良好，舍內溫度與濕度保持穩定且適宜。

1.4 測定指標

1.4.1 血液免疫指標 70日齡，每組選取5只體重接近該組平均水平的肉雞活體翅下靜脈采血，血液3 500 r·min－1離心15 min，取上層血清，用酶聯免疫吸附法（ELISA）分別對血清中IgA、IgG、IgM及免疫相關的細胞因子IL-1β、IL-2、IL-4、IL-6、TNF-α和 IFN-γ的濃度進行測定（北京英華生物），詳細實驗 步驟參考試劑盒說明書。

1.4.2 免疫器官指數 試驗肉雞進行空腹屠宰。摘取脾臟和胸腺，用吸水紙擦干后稱重，計算免疫器官指數。

胸腺指數=胸腺重（g）/活重（kg） 脾臟指數=脾臟重（g）/活重（kg）

1.4.3 組織切片制備及觀察 稱重后的脾臟和胸腺放入4%多聚甲醛固定液中固定。固定超過24 h后，對組織進行修塊、脫水、透明、浸蠟、包埋，切片。脾臟與胸腺切片厚度均為6 μm，每隔20刀取一張切片，每個樣品做10張重復。隨后HE染色；蘇木精染色40 s，伊紅染色1 min；最后用中性樹脂封片。選取5個視野進行圖片采集。制作好的切片用Olympus系統顯微鏡分別在不同放大倍數下觀察脾臟和 胸腺組織結構，每張切片均勻。

1.5 數據處理

利用Excel對試驗數據進行整理，SPSS 21.0軟件單因素方差分析差（One-way ANOVA）進行顯著性分析，差異顯著者，以LSD法比較平均數間的差異顯著性。以P＜0.05為差異顯著性標志，試驗結果用 “平均值±標準差”表示。

2 結果與分析

2.1 小球藻懸浮液和金藻液對肉雞免疫器官發育的影 響

2.1.1 小球藻懸浮液和金藻液對肉雞免疫器官指數的影響 如表3所示，添加小球藻懸浮液、金藻液及聯用液對試驗肉雞的胸腺指數產生了顯著影響（P＜0.05），對脾臟指數無顯著影響（P＞0.05）。與對照組相比，試驗組胸腺指數顯著升高（P＜0.05），金藻液組與聯用組顯著高于小球藻組（P＞0.05），但金藻液組與聯用組差異不顯著（P＞0.05）。小球藻組、金藻液組和聯用組脾臟指數與對照組無顯著差異（P＞0.05）。

表3 小球藻懸浮液和金藻液對肉雞免疫器官指數的影響Table 3 Effects of NCS and FCS on broiler immune organ indices

2.1.2 小球藻懸浮液和金藻液對肉雞免疫器官組織結構的影響 如圖1所示，對照組視野內脾小結數量較少，紅髓占據面積居多（圖1-A）；脾動脈周圍淋巴鞘松散不發達，輪廓不清晰，脾小結形狀不規則（圖1-E）。與對照組相比，小球藻組脾小結數目較多，形狀呈規則的圓形或橢圓形，白髓和紅髓交界區域較明顯（圖1-B）；脾動脈周圍淋巴鞘發達且輪廓較清晰（圖1-F）。金藻液組脾小結形狀規則，白髓和紅髓界限明顯，脾動脈周圍淋巴鞘發達（圖1-G）。聯用組脾小結數量較多，形狀規則，脾動脈周圍淋巴鞘很發達（圖1-H）。對照組胸腺小葉的皮質部較薄，面積偏小，髓質占總面積比例較大（圖1-I）；皮質和髓質分界不明顯，皮質部小葉間隔不清晰，間隔內僅見小的毛細血管分布，髓質內毛細血管不發達（圖1-M）。與對照組相比，小球藻組皮質厚度有所增加，與髓質界限較為清晰（圖1-J）；小葉間隔較明顯，髓質內毛細血管較發達（圖1-N）。金藻液組胸腺皮質厚度較對照組有所增加（圖1-K）；皮質邊緣淋巴細胞排列密集，髓質內毛細血管發達，可見典型胸腺小體（圖1-O）。聯用組胸腺小葉明顯增大，間隔明顯，皮質厚度較對照組和其他試驗組均增加（圖1-L）；皮質邊緣淋巴系統發達，髓質內小體數目增多，毛細血管網非常發達（ 圖1-P）。

圖1 小球藻懸浮液與金藻液對肉雞免疫器官組織結構的影響Fig. 1 Effect of NCS and FCS on tissue structures of broiler immune organs

2.2 小球藻懸浮液和金藻液對肉雞血液免疫指標的影 響

2.2.1 小球藻懸浮液和金藻液對肉雞血清中免疫球蛋白含量的影響 由表4可知，添金藻液和聯用液對肉雞血清中IgG含量產生了顯著影響（P＜0.05），對IgA和IgM含量無顯著性影響（P＞0.05）。與對照相比，金藻液組與聯用組IgG含量顯著升高（P＜0.05），小球藻組無顯著差異（P＞0.05）。小球藻組、金藻液組和聯用組IgA含量與對照組無顯著差異（P＞0.05）。金藻液組、聯用組和對照組兩兩相比 差異不顯著（P＞0.05）。

表4 小球藻懸浮液和金藻液對肉雞血清免疫球蛋白含量的影響Table 4 Effects of NCS and FCS on serum immunoglobulin in broilers

2.2.2 小球藻懸浮液和金藻液對肉雞血清中細胞因子含量的影響 由表5可知，添加小球藻懸浮液、金藻液和聯用液對肉雞血清中TNF-α、IFN-γ、IL1-β、IL-2、IL-4、IL-6的含量產生了顯著影響（P＜0.05）。與對照組相比，聯用組血清中TNF-α、IFN-γ、IL-1β、IL-2、IL-6含量顯著降低（P＜0.05），IL-4含量顯著升高（P＜0.05）。金藻液組血清中IL-1β、IL-6含量相比對照組顯著降低（P＜0.05），IL-4含量顯著升高（P＜0.05），TNF-α、IFN-γ、IL1-β、IL-2、IL-6含量與對照組相比差異不顯著（P＞0.05）。小球藻組除了IL-2以外，其他細胞因子含量較對照組均降低，但差異不顯著（P＞0.05）。

表5 小球藻懸浮液和金藻液對肉雞血清細胞因子含量的影響Table 5 Effects of NCS and FCS on serum cytokine in broilers

3 討論

3.1 小球藻懸浮液和金藻液對肉雞免疫器官發育的影響

免疫器官指數是反應動物免疫功能的一個重要標志，通常認為，免疫器官指數增加是免疫器官發育良好，機體免疫功能增強的表現，而免疫器官指數下降是免疫器官發育不良，機體免疫受到抑制的表現[11]。免疫器官的組織結構也是反應免疫器官發育的一個重要指標，脾臟和胸腺組織的完全發育為淋巴細胞及行使其免疫功能提供了充分的組織基礎，其發育的強弱，直接決定著禽類全身的免疫水平[12]。小球藻（干物質基礎）蛋白質含量高達55%～65%，但具有細胞壁，因此動物對其蛋白的利用效率并不高[13]。有研究發現，小球藻通過微生物發酵不僅可以達到破壁效果，且通過益生菌代謝過程可將小球藻蛋白質分解轉化為多肽和氨基酸，使發酵液中多肽、總氨基酸和必需氨基酸含量顯著升高，從而使氨基酸利用率大幅度提高[14]。小球藻生長因子（CGF）中含有多種游離氨基酸、多肽、小球藻水溶性多糖（CWSP）、糖蛋白、維生素等成分，其中CWSP可促進機體器官細胞的生長和分裂，進而促進免疫器官的發育，增強機體的免疫能力[15－16]。EM由光合細菌、乳酸菌、酵母菌等多種益生菌組成，具有改善動物腸道菌群、促進動物的生長和提高免疫力等功能[17]。研究發現，給小鼠每天口腔灌服150 mg·（kg·BW）－1和75 mg·（kg·BW）－1的CGF，可增加小鼠胸腺和脾臟的重量[18]。本研究結果表明，小球藻懸浮液、金藻液和聯用液均顯著提高了肉雞的胸腺指數，且改善了胸腺和脾臟的組織結構，與上述研究結果基本一致。其主要原因可能與小球藻和金藻液所含的CGF發揮的作用有關。本試驗中金藻液組和聯用組肉雞的胸腺指數高于小球藻組，其主要原因可能有兩個方面，一方面是因為金藻液中含有大量的益生菌，肉雞飼糧中添加益生菌可以有效增強肉雞的免疫功能，對免疫器官的發育也有顯著的促進作用[19]。另一方面是因為金藻液中各種氨基酸含量遠高于小球藻懸浮液，研究發現通過營養調控增加肉雞飼糧中蛋氨酸、精氨酸和蘇氨酸等的含量均可以促進免疫器官發育，增強肉雞的免疫調節能力[20]。但具體原因有待進一步研究。

3.2 小球藻懸浮液和金藻液對肉雞血清中免疫球蛋白含量的影響

免疫球蛋白是機體免疫系統的重要組成成分，其在血液中的含量是反映動物機體免疫功能的重要標志。IgG是體液免疫應答最主要的抗體，在血液中含量最高，占免疫球蛋白總量的75%；IgA 的主要作用是參與黏膜局部免疫；IgM主要在脾臟中產生，是機體免疫系統中的最大抗體，也是接觸抗原后首先發生反應的第一抗體[21]。Kang等[22]研究發現，在肉雞飼糧中添加1%新鮮小球藻液可以顯著提高血液中白細胞的數量和血清中的IgA、IgG和IgM的含量。復合益生菌制劑可以顯著提高肉雞血清中的免疫球蛋白含量，從而增強肉雞的免疫力[23]。本試驗結果表明，3個試驗組IgG、IgA和IgM含量都有所提高，這可能是小球藻水溶性多糖（CWSP）刺激了淋巴細胞使其對免疫球蛋白的分泌量增加所致[24]。而金藻液組和聯用組IgG含量高于小球藻組，可能與其中益生菌的協同作用有關。

3.3 小球藻懸浮液和金藻液對肉雞血清中細胞因子含量的影響

機體特異性免疫可分為細胞免疫和體液免疫，細胞免疫由T細胞分泌的一系列細胞因子介導完成。T細胞根據其分泌功能不同可分為Th1型和Th2型兩類，Th1細胞分泌IL-2，IFN-γ和TNF-α等細胞因子，主要在炎癥過程、巨噬細胞激活和敏感性延遲等細胞免疫過程中發揮作用。Th2細胞分泌IL-4和IL-10等細胞因子，主要參與抗炎性過程，并輔助B細胞合成抗體。因此，血液中Th1型和Th2型細胞因子的水平可以直接反映動物機體的體液免疫和細胞免疫狀態[25]。諸多研究表明，血液中IL-1、IL-2、IL-6、IL-8和TNF-α等細胞因子含量升高，會誘導氧自由基生成，造成體內重要臟器與組織的氧化損傷，引發炎癥反應，從而降低畜禽的生產性能，而IL-4和IL-10等可抑制促炎性細胞因子的產生，緩解組織氧化損傷和炎癥反應[26－27]。有動物試驗發現，小球藻熱水抽提物（CVE）通過激活巨噬細胞誘導Th1，從而調控細胞免疫過程中IL-2、IFN-γ和TNF-α等細胞因子的分泌，使小鼠的免疫調節能力得到提高[17]。本研究結果表明，試驗組肉雞血清中促炎性因子TNF-α、IFN-γ、IL1-β、IL-2、IL-6含量均降低，抗炎性因子IL-4含量升高。說明添加小球藻懸浮液和金藻液后肉雞的免疫調節能力有所增強，與上述研究結果基本相符。諸多研究表明，EM中的益生菌可以作為非特異性免疫調節因子，誘導T、B淋巴細胞和巨噬細胞等產生細胞因子參與機體免疫調節活動[28]。因此，金藻液和聯用液對肉雞細胞因子的分泌調節機制可能也與其中益生菌調節的作用有關。

4 結論

添加小球藻懸浮液和金藻液均能促進肉雞免疫器官的發育，提高免疫器官指數，改善免疫器官組織結構。提高肉雞血清中免疫球蛋白的含量，抑制炎性細胞因子的產生，促進抗炎性細胞因子的合成，對肉雞免疫功能具有一定的增強和調節作用。