注射脐带间充质干细胞对哈萨克公、母羔羊生长性能的影响

2016-01-10赵艳坤王立文武开乐

饲料工业 2016年13期

■邵伟赵艳坤王立文李杨武开乐余雄

(新疆农业大学动物科学学院新疆肉乳用草食动物营养实验室，新疆乌鲁木齐830052)

间充质干细胞(Mesenchymal stem Cells，MSCs)起源于中胚层，具有多项分化功能的一类干细胞，它具有自我更新与多向分化的潜能[1]，近年来，MSCs在各个领域的研究中成为“明星细胞”，而UC-MSCs来源丰富，生长与分化能力强，易于分离、培养和迅速扩增，且其具有特殊的旁分泌和自分泌功能，能够分泌多种细胞因子和生长因子[2-4]，从而起到免疫调节、抑制纤维化和细胞凋亡、促进血管生成和组织修复等，是干细胞移植试验公认的理想型种子细胞。Liechty等[5]向孕早期的羊胚胎中注射人脐带MSCs，在此异种移植过程中，人脐带MSCs能够在羊体内多种组织中存留长达13个月，在此期间，人脐带MSCs在体内定植并能够成功分化成骨髓基质、骨、心肌、胸腺基质、软骨等多种细胞类型。在以往的研究中，认为干细胞仅仅作为一种高度原始的细胞，具有分化为各种组织细胞的功能；而最新的研究发现，干细胞移植并定殖到机体后，可以分泌多种与生长、发育和繁殖相关的生长因子，并能显著改变试验动物的内分泌水平。已有研究证明了MSCs可表达与机体各组织器官的生长或参与其发育功能的各类生长类因子如EGF、IGF-1、GH等[6-10]，赵艳坤等[11]将UC-MSCs移植到荷斯坦公犊体内发现，UC-MSCs可以显著提高试验组公犊体重、体尺指标，加快其生长发育速度。本试验将利用移植干细胞分泌生长因子改变动物内分泌水平的特点，将干细胞移植到动物体内，以此判断外源性干细胞对动物生产性能的影响。UC-MSCs对哈萨克不同性别的羔羊体重和体尺变化的影响。

1 材料与方法

1.1 试验动物

选择体重、年龄差异不显著的60只哈萨克羊，随机分为试验组和对照组，每组30只（各组公羔15只，母羔15只）。

1.2 试验日粮及饲养管理

试验羊为舍饲圈养，且试验组和对照组均为在同一圈舍中。试验羊90 d断奶后转到育肥圈舍。试验羊日粮配方及营养水平见表1。

表1 试验羊饲粮组成及营养水平(干物质基础)

1.3 试验设计

利用前期培养成功并经鉴定的脐带间充质干细胞，试验组按每千克羔羊体重2×105个干细胞用生理盐水稀释至3 ml，经颈静脉注射，对照组注射等量生理盐水。试验从羔羊1月龄注射，到7月龄结束，试验期180 d。每次注射前空腹测体重、体高、体长、管围和腰角宽。

1.4 数据处理

用SPASS18.0软件进行统计分析，检查各处理间差异是否显著，以P＜0.05作为差异显著性判断标准，P＜0.01作为差异极显著判断标准。数据统计的最终结果用“平均值±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 注射脐带间充质干细胞对哈萨克公、母羔羊体重、月增重的影响(见表2)

表2 注射UC-MSCs对哈萨克公、母羔羊体重影响的结果(kg)

注射异源脐带间充质干细胞对绵羊体重的影响见表2。3月、4月龄和5月龄时，试验组平均体重分别比对照组高3.53、3.83和4.44 kg，且差异均为显著（P＜0.05）；6月龄和7月龄时，试验组平均体重分别比对照组高7.63 kg和8.54 kg，且差异均为极显著（P＜0.01）；对照组公羔平均体重均高于母羔，但在1～6月龄时差异均不显著（P＞0.05），到7月龄时对照组公羔平均体重显著高于母羔（P＜0.05）；数据显示，在整个试验期，试验组公羔平均体重高于母羔；5月龄至试验结束，试验组公羔平均体重均极显著高于母羔（P＜0.01）。

表3 注射UC-MSCs对哈萨克公、母羔羊平均月增重影响的结果（kg）

由表3的平均月增重数据可知试验组和对照组羔羊在3月龄时同步出现了生长高峰期，对照组平均月增重5.15 kg，试验组平均月增重达6.80 kg，显著高于对照组（P＜0.05），试验组和对照组公羔的平均月增重均比高于同组的母羔平均月增重，差异并不显著（P＞0.05），但试验组公羔平均月增重显著高于对照组公羔和母羔（P＜0.05）；4月龄时试验组和对照组平均月增重较3月龄都极显著下降（P＜0.01），试验组公羔平均月增重较母羔明显（P＜0.05），到5月龄时达到生长低谷期，但试验组平均月增重仍极显著高于对照组（P＜0.01），且试验组公羔的平均月增重最明显；6月龄对照组平均月增重2.43 kg，极显著低于3月龄平均月增重最高峰值（P＜0.01），试验组平均月增重达5.62 kg，略低于3月龄平均月增重最高峰值；7月龄时，对照组平均月增重继续增加，达到3.68 kg；而试验组略有下降，为4.59 kg，但试验组平均月增重依然极显著高于对照组（P＜0.01），且试验组公羔的平均月增重最高。

2.2 注射UC-MSCs对哈萨克公、母羔羊各项体尺指标的影响(见表4)

表4 注射UC-MSCs对哈萨克公、母羔羊各项体尺指标影响的结果（cm）

由表4可知，注射脐带间充质干细胞之前，试验组和对照组羔羊的各项体尺指标差异不显著（P＞0.05）。从2月龄到7月龄的数据变化可以看出，试验组和对照组羔羊的平均体斜长均呈上升趋势，在2月龄和3月龄时，试验组羔羊平均体斜长略高于对照组，到4、5、6月龄时极显著高于对照组；但从平均体高、管围、腰脚宽的数据变化来看，虽试验组羔羊与对照组相比呈上升趋势，但差异均不显著（P＞0.05）。

3 讨论

3.1 注射UC-MSCs对哈萨克公、母羔羊各项体尺指标体重和月增重的影响

在本次试验中，在注射脐带源间充质干细胞之后，从羔羊5月龄开始到7月龄结束，试验组羔羊的平均体重均极显著的高于对照组，且在整个试验期中，无论是生长高峰期还是低谷期，试验组平均体重和月增重均高于对照组。

试验中4月龄间试验组和对照组绵羊均出现了生长迟缓期，这与贾帅兵等人的研究相符合[12]，据报道，放牧、舍饲和放牧加补饲情况下绵羊均在4～5月龄间出现一次生长迟缓期。本试验中生长迟缓期绵羊生长速度低于前人报道的水平，这可能是因为试验羊4月龄时断奶，日粮结构发生变化而导致的。同时4月龄时天气突然转热，导致采食量急剧下降，对生产速度产生了不利影响。但即使在生长发育迟缓期，试验组平均月增重依然高于对照组。

在本试验中，试验组和对照组日粮配方和管理均相同，唯一不同的是试验组每月注射一次异体脐带源间充质干细胞，而对照组每月注射等量的生理盐水。由此可知，注射脐带源间充质干细胞能够极显著地增加哈萨克羔羊生长发育速度，有效地增加其生产性能，减少应激效应。

同时也可由表2和表3可知，试验组和对照组中公羔平均月增重均高于母羔。试验组从5月龄时到试验结束，公羔平均体重显著高于母羔，而对照组在7月龄时体重才显著高于母羔，但在生长低谷期时，母羔的生长速度变化低于公羔，这是因为公羔生长发育受雄激素影响较大，生长速度高于母羔，但抗逆性弱于母羔，在此方面本试验和前人的研究结果是一致的。另外在本试验中，生长速度排序为试验组公羔＞试验组母羔＞对照组公羔＞对照组母羔，且在7月龄间对照组公母羔体重差4.64 kg，小于试验组间公母羔羊体重差(6.68 kg)。可见注射脐带间充质干细胞后，其对公羔的影响效果大于母羔。

3.2 注射UC-MSCs对哈萨克公、母羔羊各项体尺指标体尺变化的影响

绵羊的体尺变化是衡量其生长发育的重要指标。试验组羔羊注射了脐带间充质干细胞之后，在4、5、6月龄时，试验组羔羊的平均体斜长比对照组分别提高了7.01%、11.88%、9.45%，均表现差异显著(P＜0.01)；试验组平均体高、管围和腰角宽在羔羊生长高峰期时都高于对照组，差异并不显著(P＞0.05)，但总体上优于没有注射脐带间充质干细胞的对照组。这表明注射UC-MSCs能显著提高羔羊的体斜长，有提高羔羊体高等体尺指标的趋势。UC-MSCs具有MSCs的生物学特性，在正常发育的组织中即可迁移分化，在体内可以分化为骨细胞、成骨细胞、软骨细胞等多种细胞类型[13]，而动物在幼龄阶段在体重和体尺方面的发育早于皮、毛等组织[14]，另有研究表明，MSCs主要作用是促进动物组织器官的形成，MSCs在机体内环境中迁移分化的主要方向是向成骨分化[15]。

因此可以说注射UC-MSCs后，其到达体内定位于某些组织或器官中，再通过旁分泌等各种途径增殖、分化，或在体内与GH、IGF-I、BMP-7等与动物生长发育密切相关的生长因子相结合，促进了UC-MSCs向成骨细胞分化，从而使试验组羔羊内环境中软骨、成骨等利于骨骼生成的细胞增多，结合内分泌对各个组织的调控，协同促进了羔羊骨骼的沉积以及体内蛋白质的合成，进而提高了体重和体尺增长，加快羔羊的生长发育速度。赵艳坤[11]通过移植脐带间充质干细胞至荷斯坦公犊体内，得出UC-MSCs可以显著提高试验组公犊各项体尺指标的增长，与本试验结果相似。证实了UCMSCs在促进动物生长发育方面的作用，但其具体作用机制尚未明确，需进一步试验证明。