注射臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞對(duì)哈薩克公、母羔羊生長(zhǎng)性能的影響

■邵 偉 趙艷坤 王立文 李 楊 武開(kāi)樂(lè) 余 雄

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院新疆肉乳用草食動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室，新疆烏魯木齊830052)

間充質(zhì)干細(xì)胞(Mesenchymal stem Cells，MSCs)起源于中胚層，具有多項(xiàng)分化功能的一類干細(xì)胞，它具有自我更新與多向分化的潛能[1]，近年來(lái)，MSCs在各個(gè)領(lǐng)域的研究中成為“明星細(xì)胞”，而UC-MSCs來(lái)源豐富，生長(zhǎng)與分化能力強(qiáng)，易于分離、培養(yǎng)和迅速擴(kuò)增，且其具有特殊的旁分泌和自分泌功能，能夠分泌多種細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子[2-4]，從而起到免疫調(diào)節(jié)、抑制纖維化和細(xì)胞凋亡、促進(jìn)血管生成和組織修復(fù)等，是干細(xì)胞移植試驗(yàn)公認(rèn)的理想型種子細(xì)胞。Liechty等[5]向孕早期的羊胚胎中注射人臍帶MSCs，在此異種移植過(guò)程中，人臍帶MSCs能夠在羊體內(nèi)多種組織中存留長(zhǎng)達(dá)13個(gè)月，在此期間，人臍帶MSCs在體內(nèi)定植并能夠成功分化成骨髓基質(zhì)、骨、心肌、胸腺基質(zhì)、軟骨等多種細(xì)胞類型。在以往的研究中，認(rèn)為干細(xì)胞僅僅作為一種高度原始的細(xì)胞，具有分化為各種組織細(xì)胞的功能；而最新的研究發(fā)現(xiàn)，干細(xì)胞移植并定殖到機(jī)體后，可以分泌多種與生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖相關(guān)的生長(zhǎng)因子，并能顯著改變?cè)囼?yàn)動(dòng)物的內(nèi)分泌水平。已有研究證明了MSCs可表達(dá)與機(jī)體各組織器官的生長(zhǎng)或參與其發(fā)育功能的各類生長(zhǎng)類因子如EGF、IGF-1、GH等[6-10]，趙艷坤等[11]將UC-MSCs移植到荷斯坦公犢體內(nèi)發(fā)現(xiàn)，UC-MSCs可以顯著提高試驗(yàn)組公犢體重、體尺指標(biāo)，加快其生長(zhǎng)發(fā)育速度。本試驗(yàn)將利用移植干細(xì)胞分泌生長(zhǎng)因子改變動(dòng)物內(nèi)分泌水平的特點(diǎn)，將干細(xì)胞移植到動(dòng)物體內(nèi)，以此判斷外源性干細(xì)胞對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)性能的影響。UC-MSCs對(duì)哈薩克不同性別的羔羊體重和體尺變化的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物

選擇體重、年齡差異不顯著的60只哈薩克羊，隨機(jī)分為試驗(yàn)組和對(duì)照組，每組30只（各組公羔15只，母羔15只）。

1.2 試驗(yàn)日糧及飼養(yǎng)管理

試驗(yàn)羊?yàn)樯犸暼︷B(yǎng)，且試驗(yàn)組和對(duì)照組均為在同一圈舍中。試驗(yàn)羊90 d斷奶后轉(zhuǎn)到育肥圈舍。試驗(yàn)羊日糧配方及營(yíng)養(yǎng)水平見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)羊飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

利用前期培養(yǎng)成功并經(jīng)鑒定的臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞，試驗(yàn)組按每千克羔羊體重2×105個(gè)干細(xì)胞用生理鹽水稀釋至3 ml，經(jīng)頸靜脈注射，對(duì)照組注射等量生理鹽水。試驗(yàn)從羔羊1月齡注射，到7月齡結(jié)束，試驗(yàn)期180 d。每次注射前空腹測(cè)體重、體高、體長(zhǎng)、管圍和腰角寬。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用SPASS18.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，檢查各處理間差異是否顯著，以P＜0.05作為差異顯著性判斷標(biāo)準(zhǔn)，P＜0.01作為差異極顯著判斷標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的最終結(jié)果用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 注射臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞對(duì)哈薩克公、母羔羊體重、月增重的影響(見(jiàn)表2)

表2 注射UC-MSCs對(duì)哈薩克公、母羔羊體重影響的結(jié)果(kg)

注射異源臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞對(duì)綿羊體重的影響見(jiàn)表2。3月、4月齡和5月齡時(shí)，試驗(yàn)組平均體重分別比對(duì)照組高3.53、3.83和4.44 kg，且差異均為顯著（P＜0.05）；6月齡和7月齡時(shí)，試驗(yàn)組平均體重分別比對(duì)照組高7.63 kg和8.54 kg，且差異均為極顯著（P＜0.01）；對(duì)照組公羔平均體重均高于母羔，但在1～6月齡時(shí)差異均不顯著（P＞0.05），到7月齡時(shí)對(duì)照組公羔平均體重顯著高于母羔（P＜0.05）；數(shù)據(jù)顯示，在整個(gè)試驗(yàn)期，試驗(yàn)組公羔平均體重高于母羔；5月齡至試驗(yàn)結(jié)束，試驗(yàn)組公羔平均體重均極顯著高于母羔（P＜0.01）。

表3 注射UC-MSCs對(duì)哈薩克公、母羔羊平均月增重影響的結(jié)果（kg）

由表3的平均月增重?cái)?shù)據(jù)可知試驗(yàn)組和對(duì)照組羔羊在3月齡時(shí)同步出現(xiàn)了生長(zhǎng)高峰期，對(duì)照組平均月增重5.15 kg，試驗(yàn)組平均月增重達(dá)6.80 kg，顯著高于對(duì)照組（P＜0.05），試驗(yàn)組和對(duì)照組公羔的平均月增重均比高于同組的母羔平均月增重，差異并不顯著（P＞0.05），但試驗(yàn)組公羔平均月增重顯著高于對(duì)照組公羔和母羔（P＜0.05）；4月齡時(shí)試驗(yàn)組和對(duì)照組平均月增重較3月齡都極顯著下降（P＜0.01），試驗(yàn)組公羔平均月增重較母羔明顯（P＜0.05），到5月齡時(shí)達(dá)到生長(zhǎng)低谷期，但試驗(yàn)組平均月增重仍極顯著高于對(duì)照組（P＜0.01），且試驗(yàn)組公羔的平均月增重最明顯；6月齡對(duì)照組平均月增重2.43 kg，極顯著低于3月齡平均月增重最高峰值（P＜0.01），試驗(yàn)組平均月增重達(dá)5.62 kg，略低于3月齡平均月增重最高峰值；7月齡時(shí)，對(duì)照組平均月增重繼續(xù)增加，達(dá)到3.68 kg；而試驗(yàn)組略有下降，為4.59 kg，但試驗(yàn)組平均月增重依然極顯著高于對(duì)照組（P＜0.01），且試驗(yàn)組公羔的平均月增重最高。

2.2 注射UC-MSCs對(duì)哈薩克公、母羔羊各項(xiàng)體尺指標(biāo)的影響(見(jiàn)表4)

表4 注射UC-MSCs對(duì)哈薩克公、母羔羊各項(xiàng)體尺指標(biāo)影響的結(jié)果（cm）

由表4可知，注射臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞之前，試驗(yàn)組和對(duì)照組羔羊的各項(xiàng)體尺指標(biāo)差異不顯著（P＞0.05）。從2月齡到7月齡的數(shù)據(jù)變化可以看出，試驗(yàn)組和對(duì)照組羔羊的平均體斜長(zhǎng)均呈上升趨勢(shì)，在2月齡和3月齡時(shí)，試驗(yàn)組羔羊平均體斜長(zhǎng)略高于對(duì)照組，到4、5、6月齡時(shí)極顯著高于對(duì)照組；但從平均體高、管圍、腰腳寬的數(shù)據(jù)變化來(lái)看，雖試驗(yàn)組羔羊與對(duì)照組相比呈上升趨勢(shì)，但差異均不顯著（P＞0.05）。

3 討論

3.1 注射UC-MSCs對(duì)哈薩克公、母羔羊各項(xiàng)體尺指標(biāo)體重和月增重的影響

在本次試驗(yàn)中，在注射臍帶源間充質(zhì)干細(xì)胞之后，從羔羊5月齡開(kāi)始到7月齡結(jié)束，試驗(yàn)組羔羊的平均體重均極顯著的高于對(duì)照組，且在整個(gè)試驗(yàn)期中，無(wú)論是生長(zhǎng)高峰期還是低谷期，試驗(yàn)組平均體重和月增重均高于對(duì)照組。

試驗(yàn)中4月齡間試驗(yàn)組和對(duì)照組綿羊均出現(xiàn)了生長(zhǎng)遲緩期，這與賈帥兵等人的研究相符合[12]，據(jù)報(bào)道，放牧、舍飼和放牧加補(bǔ)飼情況下綿羊均在4～5月齡間出現(xiàn)一次生長(zhǎng)遲緩期。本試驗(yàn)中生長(zhǎng)遲緩期綿羊生長(zhǎng)速度低于前人報(bào)道的水平，這可能是因?yàn)樵囼?yàn)羊4月齡時(shí)斷奶，日糧結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而導(dǎo)致的。同時(shí)4月齡時(shí)天氣突然轉(zhuǎn)熱，導(dǎo)致采食量急劇下降，對(duì)生產(chǎn)速度產(chǎn)生了不利影響。但即使在生長(zhǎng)發(fā)育遲緩期，試驗(yàn)組平均月增重依然高于對(duì)照組。

在本試驗(yàn)中，試驗(yàn)組和對(duì)照組日糧配方和管理均相同，唯一不同的是試驗(yàn)組每月注射一次異體臍帶源間充質(zhì)干細(xì)胞，而對(duì)照組每月注射等量的生理鹽水。由此可知，注射臍帶源間充質(zhì)干細(xì)胞能夠極顯著地增加哈薩克羔羊生長(zhǎng)發(fā)育速度，有效地增加其生產(chǎn)性能，減少應(yīng)激效應(yīng)。

同時(shí)也可由表2和表3可知，試驗(yàn)組和對(duì)照組中公羔平均月增重均高于母羔。試驗(yàn)組從5月齡時(shí)到試驗(yàn)結(jié)束，公羔平均體重顯著高于母羔，而對(duì)照組在7月齡時(shí)體重才顯著高于母羔，但在生長(zhǎng)低谷期時(shí)，母羔的生長(zhǎng)速度變化低于公羔，這是因?yàn)楣嵘L(zhǎng)發(fā)育受雄激素影響較大，生長(zhǎng)速度高于母羔，但抗逆性弱于母羔，在此方面本試驗(yàn)和前人的研究結(jié)果是一致的。另外在本試驗(yàn)中，生長(zhǎng)速度排序?yàn)樵囼?yàn)組公羔＞試驗(yàn)組母羔＞對(duì)照組公羔＞對(duì)照組母羔，且在7月齡間對(duì)照組公母羔體重差4.64 kg，小于試驗(yàn)組間公母羔羊體重差(6.68 kg)?？梢?jiàn)注射臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞后，其對(duì)公羔的影響效果大于母羔。

3.2 注射UC-MSCs對(duì)哈薩克公、母羔羊各項(xiàng)體尺指標(biāo)體尺變化的影響

綿羊的體尺變化是衡量其生長(zhǎng)發(fā)育的重要指標(biāo)。試驗(yàn)組羔羊注射了臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞之后，在4、5、6月齡時(shí)，試驗(yàn)組羔羊的平均體斜長(zhǎng)比對(duì)照組分別提高了7.01%、11.88%、9.45%，均表現(xiàn)差異顯著(P＜0.01)；試驗(yàn)組平均體高、管圍和腰角寬在羔羊生長(zhǎng)高峰期時(shí)都高于對(duì)照組，差異并不顯著(P＞0.05)，但總體上優(yōu)于沒(méi)有注射臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞的對(duì)照組。這表明注射UC-MSCs能顯著提高羔羊的體斜長(zhǎng)，有提高羔羊體高等體尺指標(biāo)的趨勢(shì)。UC-MSCs具有MSCs的生物學(xué)特性，在正常發(fā)育的組織中即可遷移分化，在體內(nèi)可以分化為骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞等多種細(xì)胞類型[13]，而動(dòng)物在幼齡階段在體重和體尺方面的發(fā)育早于皮、毛等組織[14]，另有研究表明，MSCs主要作用是促進(jìn)動(dòng)物組織器官的形成，MSCs在機(jī)體內(nèi)環(huán)境中遷移分化的主要方向是向成骨分化[15]。

因此可以說(shuō)注射UC-MSCs后，其到達(dá)體內(nèi)定位于某些組織或器官中，再通過(guò)旁分泌等各種途徑增殖、分化，或在體內(nèi)與GH、IGF-I、BMP-7等與動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育密切相關(guān)的生長(zhǎng)因子相結(jié)合，促進(jìn)了UC-MSCs向成骨細(xì)胞分化，從而使試驗(yàn)組羔羊內(nèi)環(huán)境中軟骨、成骨等利于骨骼生成的細(xì)胞增多，結(jié)合內(nèi)分泌對(duì)各個(gè)組織的調(diào)控，協(xié)同促進(jìn)了羔羊骨骼的沉積以及體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成，進(jìn)而提高了體重和體尺增長(zhǎng)，加快羔羊的生長(zhǎng)發(fā)育速度。趙艷坤[11]通過(guò)移植臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞至荷斯坦公犢體內(nèi)，得出UC-MSCs可以顯著提高試驗(yàn)組公犢各項(xiàng)體尺指標(biāo)的增長(zhǎng)，與本試驗(yàn)結(jié)果相似。證實(shí)了UCMSCs在促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育方面的作用，但其具體作用機(jī)制尚未明確，需進(jìn)一步試驗(yàn)證明。

4 結(jié)論

4.1 注射UC-MSCs可以顯著提高試驗(yàn)羔羊的平均體重和平均月增重，且對(duì)雄性羔羊效果優(yōu)于雌性羔羊，促進(jìn)試驗(yàn)羔羊的生長(zhǎng)速度，提高其生長(zhǎng)性能。

4.2 注射UC-MSCs能極顯著增加試驗(yàn)組羔羊的體斜長(zhǎng)，加快試驗(yàn)羔羊的體尺發(fā)育速度。