アンモニア曝露により誘発された子豚の鼻粘膜の繊毛機能不全

Ammonia Exposure Induced Cilia Dysfunction of Nasal Mucosa in the Piglets.

• Qiankun Wang
• Mengyao Wang
• Chun Liu
• Longhui Huang
• Yun Gao
• Mei Yu
• Shuhong Zhao
• Xiaoping Li

抄録

閉鎖された豚舎で一般的に見られる主要な環境ストレス因子の一つとして、アンモニアは人間と動物の健康に高いリスクをもたらす。本研究では、アンモニア暴露（80ppm、12日間）が子豚の鼻粘膜に及ぼす毒性を評価することを目的とした。まず、アンモニア曝露後、白血球数が有意に増加し、サイトカインIL-4の血清レベルが有意に低下することを見いだした。次に、組織学的解析の結果、曝露群では鼻粘膜の肥厚と粘液の過剰産生が有意に認められた。最後に、RNA-seq解析の結果、アンモニア曝露は鼻粘膜のトランスクリプトームに障害を与え、アップレギュレーションされた遺伝子が176個、ダウンレギュレーションされた遺伝子が426個検出された。その結果、アップレギュレーションされた遺伝子は好中球の走化性と免疫応答に関連していたが、ダウンレギュレーションされた426個の遺伝子のうち80個は微小管細胞骨格と繊毛の形態形成・運動に関連していた。これらの結果から、アンモニア曝露は子豚の鼻粘膜過形成や繊毛機能不全、全身性炎症反応を誘導することが示唆された。これらの結果は、アンモニアが鼻粘膜に与えるダメージのメカニズムを理解するための新たなエビデンスとなった。

As one of the main environmental stressors commonly found in closed pig houses, ammonia poses high risks to the well-being of humans and animals. This study is aimed at assessing the toxicity of ammonia exposure (80 ppm for 12 days) on the nasal mucosa in piglets. Firstly, we found that after ammonia exposure, the number of white blood cells significantly increased and the serum levels of cytokine IL-4 were significantly decreased. Then, histological analyses showed significant thickening of nasal mucosa and excessive mucus production in the exposure group. Finally, RNA-seq analyses demonstrated that the ammonia exposure disturbed the transcriptome of nasal mucosa which revealed 176 upregulated genes and 426 downregulated genes. GO and KEGG pathway enrichment analysis of the DEGs showed that the upregulated genes were mainly related to neutrophil chemotaxis and immune response, while 80 out of the 426 downregulated genes including CCDCs, CFAPs, DNAHs, and TEKTs were enriched in the microtubule cytoskeleton and cilium morphogenesis/movement. All these results indicated that ammonia exposure induces nasal mucosal hyperplasia and cilia dysfunction, as well as a systemic inflammatory response in piglets. These findings provide new evidence for understanding the damage mechanism of ammonia on the nasal mucosa.

Copyright © 2020 Qiankun Wang et al.