去甲肾上腺素参与乳酸菌对疫苗免疫增强作用的机制研究

作     者：孙天智 

作者单位：东北农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：葛俊伟

授予年度：2022年

学科分类：090603[农学-临床兽医学] 09[农学] 0906[农学-兽医学] 

主      题：微生物内分泌学 乳酸菌 疫苗免疫 去甲肾上腺素 机制 

摘      要：随着畜牧养殖业的蓬勃发展,疫苗免疫几乎成为养殖过程中必不可少的一环,适时的疫苗免疫在很大程度上降低了畜禽患病率,带来了更高的经济效益。然而,常规的疫苗免疫仍然存在一些不足,比如产生有效抗体的时间相对较长,需要多次免疫才能达到较好的免疫效果,疫苗免疫使动物出现强烈应激反应等等,都会导致疫苗的免疫效果不尽如人意。因此,如何进一步提升疫苗免疫效果成了亟待解决的科学问题。越来越多的研究表明,乳酸菌或许有潜力成为一类廉价又有效的疫苗免疫增强剂。在很多研究中显示,特定乳酸菌菌株表现为能够提升疫苗的免疫效力,但在大规模队列分析中却表现不一,该现象提示其中存在着复杂的作用机制尚待解析。微生物内分泌学作为一门新兴学科,在微生物、神经因子、免疫系统之间复杂的相互作用方面展开研究,这将为解析乳酸菌影响疫苗免疫效力的作用机制开启新的视角。实验室前期研究发现,儿茶酚胺类激素对产肠毒素大肠杆菌的生长、耐药性、毒力基因表达、生物被膜形成能力等均有显著影响,对乳酸菌的生长能力、抑菌能力和抗感染作用等也产生影响。基于前人的研究和实验室前期发现,我们提出假设:乳酸菌影响疫苗免疫效果的过程,可能与神经递质的参与有关。在本研究中,我们选择了儿茶酚胺类激素中的去甲肾上腺素(NE)作为神经递质代表,对其在乳酸菌影响疫苗免疫效力过程中的参与情况进行探索性研究。我们首先对益生乳酸菌短乳杆菌23017对四种疫苗免疫效力的影响情况进行评价,而后,从中挑选出增强效果较为明显的一种疫苗作为后续机制探索的工具。在接下来的试验中,我们设计实验,证实NE在乳酸菌增强疫苗免疫效果的过程中的确参与其中,为进一步探究乳酸菌免疫增效作用机制奠定基础。最后,我们设计实验,将ɑ和β肾上腺素能受体拮抗剂分别/一同与乳酸菌及疫苗共同作用于小鼠,试图通过阻断NE与相应受体的结合,影响各项检测结果,以此进一步证实乳酸菌影响疫苗免疫效果中NE的参与,并探究这一作用是NE通过与哪种肾上腺素能受体结合起效的。本研究主要结果如下:(1)短乳杆菌23017可在一定程度上提高猪圆环病毒2型灭活疫苗、猪丹毒活疫苗、兔产气荚膜梭菌病(A型)灭活疫苗以及鸡新城疫活疫苗的疫苗免疫效果。(2)短乳杆菌23017可显著增强猪圆环病毒2型灭活疫苗的免疫效果,表现为:a显著升高小鼠特异性Ig G抗体和特异性Ig A抗体水平,以及肠道内总s Ig A水平,显著提升血清中和活性。b显著降低攻毒后小鼠脏器病毒载量。c显著提高小鼠脾脏淋巴细胞增殖能力。d可在一定程度上提高小鼠体内免疫相关细胞因子水平。(3)在短乳杆菌23017提高猪圆环病毒2型灭活疫苗免疫效果的过程中,小鼠血清中NE含量升高,而适度给与生理水平的NE作用于小鼠,也可以在一定程度上提高疫苗免疫效力,这与先服用乳酸菌后疫苗免疫的结果相似。这也提示了乳酸菌可以通过刺激机体产生NE,促进疫苗的免疫应答。(4)进一步探究乳酸菌影响疫苗免疫效果中NE在其中的参与程度与作用机制,动物实验结果如下:a给予β肾上腺素能受体拮抗剂会显著降低乳酸菌增强疫苗免疫所引起的血清中特异性Ig G抗体含量升高效果。b给予β肾上腺素能受体拮抗剂会影响乳酸菌与疫苗作用时所产生的攻毒保护效果,具体表现为脏器病毒载量相对较高。c拮抗β肾上腺素能受体对疫苗在机体免疫效果上的影响,也可以通过脾脏淋巴细胞增殖试验中刺激指数的差异体现出来。(5)细胞模型试验结果显示:乳酸菌可以明显促进派氏结(peryer’patch)细胞分泌Ig A,且在该过程中可以检测到NE水平上升;添加β肾上腺素能受体拮抗剂后,乳酸菌所促进的Ig A的分泌也会受到一定程度的影响。综上,短乳杆菌23017可以提高接种猪圆环病毒2型灭活疫苗小鼠的抗体水平,降低攻毒后小鼠脏器的病毒载量,提高小鼠脾脏淋巴细胞增殖能力,且证实了在乳酸菌增强疫苗免疫效果的过程中,NE的确参与其中,并且可能是通过与细胞表面的β肾上腺素能受体结合发挥作用的,提示儿茶酚胺类激素在免疫系统中可能发挥着的重要作用,这为研究人员在今后对乳酸菌作为疫苗免疫增强剂的开发和相关机制的探索提供了新的研究方向。