肖曉杰,丁明星,齊智利,胡曼麗,張 鑫*
1.贛南創(chuàng)新與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院/ 心腦血管疾病防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/ 贛南醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院/ 贛南醫(yī)學(xué)院,贛州 341000;2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院,武漢 430070;3.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,武漢 430070
作為人體最大的器官,皮膚是隔離宿主體內(nèi)與外環(huán)境的第一道屏障,同時(shí)擁有豐富的免疫細(xì)胞網(wǎng)絡(luò),對(duì)于維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要[1]。然而,皮膚問題已經(jīng)給全球健康帶來了巨大負(fù)擔(dān),皮膚病是造成非致命性損傷的重要原因之一[2]。作為人類伴侶的寵物,皮膚疾病也是頭號(hào)健康問題,其中寵物瘙癢及皮炎最常見。特應(yīng)性皮炎(atopic dermatitis,AD)是一種由多因素誘導(dǎo)的慢性復(fù)發(fā)性和炎癥性皮膚病,臨床表現(xiàn)以瘙癢為主,研究發(fā)現(xiàn)寵物AD 的臨床、免疫學(xué)、組織學(xué)和病理學(xué)特征與人類相似[3]。隨著我國(guó)寵物數(shù)量井噴式增長(zhǎng),AD 在寵物犬中的發(fā)病趨勢(shì)不斷增加,寵主在寵物皮炎及瘙癢等疾病防治方面承受較大的經(jīng)濟(jì)壓力,開發(fā)有效的寵物皮膚修復(fù)藥物和功能性食品具有重要的寵物臨床意義和社會(huì)意義[4]。本研究自主研發(fā)了一款含有天然植物成分的犬低敏處方糧,為探究其對(duì)犬皮炎的防治調(diào)理效果,采用2, 4-二硝基氯苯(dinitrochlorobenzene,DNCB)誘導(dǎo)建立犬AD 模型,探討低敏處方糧對(duì)犬AD 的功效。
試驗(yàn)動(dòng)物為15 只健康比格犬,年齡為8~10 月齡,12 h 明暗交替飼養(yǎng),自由飲水,溫度22~26 ℃適應(yīng)性飼養(yǎng)1 個(gè)月。所有參加試驗(yàn)的犬均應(yīng)通過一般身體檢查和皮膚病學(xué)檢查,被判斷為健康且沒有接受任何可能影響結(jié)果的藥物治療。定期采集血液樣本進(jìn)行評(píng)估,以確保犬的健康。所有的犬飼養(yǎng)在潔凈環(huán)境中,并且在致敏之前未出現(xiàn)過敏性皮炎的臨床癥狀。本試驗(yàn)經(jīng)贛南醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)研究倫理委員會(huì)審批通過,所有動(dòng)物操作均符合贛南醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)的操作指南。
補(bǔ)骨脂提取物(西安瑞林生物科技有限公司),DNCB(安耐吉化學(xué)),無水乙醇(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司),伊紅(BASO),蘇木素(谷歌生物)。對(duì)照組日糧為試驗(yàn)犬全價(jià)配合糧,犬低敏處方糧由贛南創(chuàng)新與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院和江西惠寵科技有限公司聯(lián)合研發(fā)。
血液分析檢測(cè)儀(美國(guó)Abaxis),3110 全自動(dòng)生化分析儀(日本,Hitachi),石蠟包埋機(jī)(德國(guó)Leica),脫水機(jī)(德國(guó)Leica),切片機(jī)(德國(guó)Leica),Micro 17R 高速離心機(jī)(美國(guó)Thermo)。
低敏處方糧配方營(yíng)養(yǎng)值確認(rèn)流程:犬低敏處方糧的配方目標(biāo)營(yíng)養(yǎng)值設(shè)計(jì)參考國(guó)標(biāo)《GB/T 31216-2014 全價(jià)寵物食品-犬糧》和美國(guó)飼料管理協(xié)會(huì)(AAFCO),針對(duì)寵物犬過敏機(jī)制和營(yíng)養(yǎng)需求所制定;選擇低致敏性、高蛋白、低脂肪原料進(jìn)行配方制作,嚴(yán)格控制原料種類,減少過敏原,并保證所有原料和添加劑符合《飼料原料目錄》《飼料添加劑目錄》規(guī)定。
試驗(yàn)用犬低敏處方糧生產(chǎn)流程:使用粉碎機(jī)對(duì)大顆粒原料進(jìn)行粉碎,過孔徑為0.25 mm 篩后按配方進(jìn)行稱取,將物料加入混合機(jī)內(nèi)攪拌均勻。調(diào)整膨化機(jī)的溫度、進(jìn)料速度、轉(zhuǎn)刀速度,進(jìn)行膨化制粒。將擠壓膨化后的顆粒物料放置于烘干機(jī)中,60~70 ℃的條件下干燥3~4 h,使其水分含量降至5%~10%。將干燥好的犬糧裝在真空包裝袋內(nèi),將真空時(shí)間調(diào)整為6 s,使用真空包裝機(jī)進(jìn)行真空抽提包裝。
15 只比格犬隨機(jī)分為3 組:對(duì)照組(n=5)、模型組(n=5)、補(bǔ)骨脂處方糧組(n=5)。所有犬每隔1 d在肩胛區(qū)皮膚中皮內(nèi)接種 0.1 mL 0.1% DNCB,DNCB 用丙二酮溶解,共注射14 次。在完成最后1次注射2 周后,試驗(yàn)犬在腹部區(qū)域的皮膚上接受貼斑試驗(yàn)。犬腹部剃毛后,模型組及處方糧組犬進(jìn)行5%的DNCB 乙醇貼片誘導(dǎo)皮炎模型,每只犬貼片8個(gè),將貼片放置并固定于犬剃毛處,持續(xù)作用24 h,對(duì)照組貼8 片僅含無水乙醇的貼片。貼斑后,將處方糧組的犬糧更換為富含補(bǔ)骨脂的低敏處方糧,模型組和對(duì)照組繼續(xù)喂食普通日糧。對(duì)照組和模型組每天09:00、15:00 進(jìn)行2 次飼喂,飼喂量如表1 所示,持續(xù)喂養(yǎng)4 周。試驗(yàn)期間,記錄每日飲食量。
表1 犬每日飼喂量
1)臨床檢查。在試驗(yàn)前、貼斑前、試驗(yàn)終點(diǎn)進(jìn)行體重評(píng)價(jià)。貼斑試驗(yàn)后每隔1 d 進(jìn)行1 次臨床檢查,持續(xù)2 周。所有犬經(jīng)過專業(yè)獸醫(yī)進(jìn)行的嚴(yán)格臨床檢查,主要對(duì)皮膚炎性病變程度以及犬瘙癢程度進(jìn)行評(píng)分[5]。每天1 次,對(duì)貼斑部位皮膚進(jìn)行宏觀病變?cè)u(píng)分。四分制:0、1、2、3 分,所有觀察到的病變都被拍照并描述其位置、特征和嚴(yán)重程度。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如下:0,無明顯反應(yīng);1 分,紅斑;2 分,紅斑、硬結(jié)或水腫(丘疹);3 分,紅斑伴起泡或反應(yīng)更嚴(yán)重。每天2 次,間隔6 h,觀察犬對(duì)瘙癢的行為表現(xiàn),進(jìn)行瘙癢程度評(píng)分,具體如下:0,沒有瘙癢;1~2 分,輕度瘙癢;3~4 分,中度瘙癢;5 分,持續(xù)而劇烈的瘙癢。
2)血液學(xué)分析。于0 周-24 h(貼斑試驗(yàn)24 h后)和4 周(貼斑后4 周)采集血液進(jìn)行血常規(guī)和血生化分析,血液樣本由惠康動(dòng)物檢測(cè)(武漢)有限公司醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)分析。
3)皮膚組織取材分析。0 周-24 h 和4 周取少量皮膚樣本,并對(duì)取材部位進(jìn)行縫合。采集后立即將組織固定于10%福爾馬林中,用于后期H&E 染色。
4)Q-PCR 試驗(yàn)檢測(cè)炎癥因子表達(dá)。0 周-24 h和4 周取皮膚樣本,樣品液氮速凍后保存,用于RNA 提取及Q-PCR 檢測(cè)分析。設(shè)計(jì)犬的炎癥因子引物,分析處方糧組、模型組與對(duì)照組之間的基因表達(dá)差別,引物如下:白細(xì)胞介素6(IL-6),F(xiàn):CTCCTGACCCAACCACAGAC R:TCCTGACCCAACCACAGAC R:GGAAATCCTCCAGACTCCGC;白細(xì)胞介素4 (IL-4),F(xiàn):CCTCACAGCGAGAAACGACT,R:ATCTGCCGCAGTACAGTAGC;腫瘤壞死因子-α(Tnf-α)F:AAGAGCTCCCAAATGGCCTC,R:CTCAGCTTCGGGGTTTGCTA。
應(yīng)用SPSS 21.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)比較,數(shù)據(jù)指標(biāo)分析采用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示,組間采用雙尾t檢驗(yàn)或Wilcoxon 秩和檢驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,P<0.05 認(rèn)為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
如圖1 所示,比格犬在接受0.1% DNCB 致敏后,模型組和處方糧組采用高濃度5% DNCB 進(jìn)行貼斑誘導(dǎo)皮膚超敏反應(yīng),對(duì)照組只貼含對(duì)照溶劑的貼斑。貼斑后,對(duì)照組和模型組繼續(xù)喂食普通日糧,處方糧組更換飼料為補(bǔ)骨脂處方糧,直至試驗(yàn)結(jié)束。
表2 為低敏處方糧各營(yíng)養(yǎng)成分含量。
表2 低敏處方糧營(yíng)養(yǎng)成分含量
1)低敏處方糧對(duì)皮炎模型犬體重的影響。在試驗(yàn)前、貼斑前及終末時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行犬體重評(píng)價(jià),結(jié)果發(fā)現(xiàn)對(duì)照組、模型組、處方糧組組間體重均一,且不同時(shí)間點(diǎn)動(dòng)物體重穩(wěn)定,各組間無顯著差異(表3)。
表3 試驗(yàn)動(dòng)物體重 kg
2)低敏處方糧對(duì)犬皮炎模型血常規(guī)的影響。如表4,在試驗(yàn)前后分析犬血常規(guī),處方糧喂養(yǎng)對(duì)犬血液指標(biāo)改變不顯著,也證實(shí)處方糧的安全性。
表4 0 周-24 h 與4 周各組血液學(xué)檢測(cè)結(jié)果
3)低敏處方糧對(duì)犬皮炎模型血生化的影響。由表5 可知,與對(duì)照組及模型組相比,處方糧組0 周和4 周時(shí)大部分血生化指標(biāo),特別是肝腎功能指標(biāo)均未見明顯異常,結(jié)合整個(gè)試驗(yàn)中的體重變化,說明低敏處方糧對(duì)犬的生理指標(biāo)無顯著影響,進(jìn)一步證實(shí)處方糧的安全性。
表5 0 周-24 h 和4 周各組血生化檢測(cè)結(jié)果
4)低敏處方糧對(duì)犬皮炎模型炎癥反應(yīng)的影響。試驗(yàn)犬在貼斑后24 h 開始出現(xiàn)皮膚紅腫、瘙癢等癥狀,且皮膚紅腫處在貼斑后7 d 出現(xiàn)皮膚皰疹、大量滲出物等嚴(yán)重皮炎現(xiàn)象,而后逐漸出現(xiàn)結(jié)痂的皮炎癥狀。同模型組相比,低敏處方糧組犬在連續(xù)喂食5~7 d 后皮炎表現(xiàn)減輕,具體評(píng)價(jià)指標(biāo)為皮炎病變?cè)u(píng)分(圖2-a)以及皮膚瘙癢評(píng)分(圖2-b)明顯降低。
5)低敏處方糧對(duì)犬皮炎模型皮膚病理的影響。貼斑后24 h(0 周-24 h),與對(duì)照組相比,模型組與處方糧組皮膚出現(xiàn)病理結(jié)構(gòu)改變,主要包括角質(zhì)層不完整,顆粒層細(xì)胞排列不規(guī)則,真皮層炎性細(xì)胞浸潤(rùn),主要以淋巴細(xì)胞為主。貼斑后4 周,模型組犬皮膚角質(zhì)層顯著增厚,表皮層增厚,炎性細(xì)胞浸潤(rùn)較之前減輕,處方糧喂養(yǎng)4 周后真皮層增厚及炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)情況有所改善(圖3)。
6)低敏處方糧對(duì)犬皮炎模型炎癥基因表達(dá)的影響。如圖4 所示,與對(duì)照組比較,模型組犬皮膚組織中炎性因子的表達(dá)顯著升高,處方糧喂食4 周后IL-4、IL-6、TNFα等炎癥基因表達(dá)顯著下調(diào),說明處方糧喂養(yǎng)能改善皮膚組織的炎癥反應(yīng),降低敏感性。
特應(yīng)性皮炎(atopic dermatitis,AD)是一種由多因素誘導(dǎo)的慢性復(fù)發(fā)性和炎癥性皮膚病,臨床表現(xiàn)以瘙癢為主,AD 是人類和寵物皮膚病中最常見的疾病[6]。目前認(rèn)為,犬AD 受遺傳和環(huán)境因素影響,是皮膚表皮屏障受損和對(duì)環(huán)境過敏原/抗原的異常免疫反應(yīng)以及皮膚微生物組改變相互作用的結(jié)果[7]。犬AD 的進(jìn)展與皮膚及循環(huán)淋巴細(xì)胞群的變化有關(guān),在急性炎癥中,促炎因子能誘導(dǎo)Th2 細(xì)胞反應(yīng),在慢性反應(yīng)時(shí),可以觀察到CD4、CD8 細(xì)胞的改變而引起Th1/Th2 失衡[8]。當(dāng)前,針對(duì)AD 往往采用包括皮膚屏障修復(fù)、抗炎、免疫治療在內(nèi)的多模式治療,但相關(guān)治療方案仍缺少有力的科研論證[9]。已有證據(jù)表明,富含有必需氨基酸、益生菌、益生元、酶解蛋白成分等的膳食補(bǔ)充劑對(duì)犬AD 具有保護(hù)作用[10]。有證據(jù)表明,口服益生菌在AD 患者中能起到積極作用,揭示了腸道-皮膚軸的存在,為AD 的預(yù)防及治療提供思路[11],提示飲食因素能夠改變腸道微生物群而增強(qiáng)皮膚健康[12],為皮膚健康問題的保護(hù)、預(yù)防和治療提供了新思路。筆者所在課題組研發(fā)了一款低敏處方糧,原料上選擇低敏且經(jīng)過水解的蛋白,降低食物過敏發(fā)生率;其次,營(yíng)養(yǎng)組成上采用易消化蛋白、適宜脂肪、低纖維、高能量濃度,減少犬貓采食量,減輕腸道負(fù)擔(dān);同時(shí),添加不飽和脂肪酸,強(qiáng)化皮膚屏障,支持敏感犬貓的皮膚健康。在試驗(yàn)過程中,模型組和處方糧組每只試驗(yàn)犬的飼喂量都經(jīng)過計(jì)算,保證滿足每只犬的每日靜止能量需求,在完全采食的情況下,模型組試驗(yàn)犬體重稍有降低,可能是炎癥反應(yīng)影響了腸胃功能。而處方糧組的犬體重未有下降,可能原因是試驗(yàn)糧選用了易消化的水解蛋白,通過調(diào)整高能量密度降低了采食量和腸道負(fù)擔(dān),并在此基礎(chǔ)上添加不飽和脂肪酸和B 族維生素強(qiáng)化了腸道屏障,因此,能在同樣滿足能量需求的情況下保持體重。
補(bǔ)骨脂(Psoralea corylifoliaLinn.)是豆科植物補(bǔ)骨脂的成熟果實(shí),是中醫(yī)常用的藥材,具有抗炎、抗菌、抗腫瘤、抗風(fēng)濕等活性,臨床上常用來治療白癜風(fēng)、牛皮癬等皮膚疾病[13-14]。補(bǔ)骨脂中主要含有香豆素、單萜酚、黃酮、苯并呋喃類等活性成分,其中補(bǔ)骨脂素(psoralen)屬于其中的呋喃香豆素類化合物,能夠調(diào)節(jié)Th1/Th2 淋巴細(xì)胞平衡,促進(jìn)TNF-α、IL-6、IL-1β 釋放,發(fā)揮顯著的抗炎和免疫調(diào)節(jié)作用[15]。補(bǔ)骨脂作為常用的飼料植物類添加物,廣泛用于獸用功能性飼料的開發(fā)[16]。本研究采用AD 犬模型,證實(shí)了含補(bǔ)骨脂低敏處方糧在長(zhǎng)期喂食過程中對(duì)犬AD 的炎癥癥狀具有明顯的改善作用,提示基于營(yíng)養(yǎng)學(xué)、抗炎、抗免疫等的食品開發(fā)具有較好的前景。