黑线仓鼠种群季节性动态的生理免疫机制

Research on the mechanism of population dynamics in small mammals has been a focus in population ecology all along. Striped hamsters (Cricetulus barabensis) which distribute mainly in northern China are primary agricultural pest rodents. Their population dynamics demonstrates evident seasonal and annual fluctuations, hence striped hamsters are good model systems to investigate the mechanism of population dynamics. By using immunological methods, we will examine seasonal changes of the immunological parameters such as innate, humoral and cellular immunity and thermogenic capacity in striped hamsters in the field. Their relationship with the population size will also be studied. At the same time, the winter immunoenhancement hypothesis will be testified. By simulating seasonal transition from spring and summer (normal temperature and plentiful food) to autumn and winter (low temperature and food shortage) and carrying out the subsequent corticosterone and leptin administration experiments in the laboratory, we are to elucidate the neuroendocrine mechanism of the influence of temperature and food resources on immunity and thermogenic capacity in striped hamsters. Our hypothesis that seasonal changes of immune function and thermogenesis underlie the seasonal population fluctuation of striped hamsters will be testified. Our findings will unravel the mechanism of population dynamics in small mammals from the perspective of ecoimmunology.

动物种群数量变化和动态调节机制，一直是种群生态学关注的核心问题。黑线仓鼠(Cricetulus barabensis)是分布于我国北方的重要农业害鼠，其种群数量存在明显的季节性和年度变化，是研究种群动态机理的好模型。我们通过采用免疫学方法，对野外黑线仓鼠天然免疫、体液免疫、细胞免疫、细胞因子等免疫指标与产热能力的季节性变化进行测定,同时研究它们与种群数量的关系，并对冬季免疫能力增强假说进行检验；通过实验室内模拟春夏季节(常温、食物充足)向秋冬季节(低温、食物缺乏)转变以及补充外源皮质酮和瘦素实验，明确温度和食物资源对免疫、产热能力的影响及其作用的神经内分泌机制，进而阐明黑线仓鼠种群季节性变化的生理免疫机制，验证免疫、产热能力的季节性变化是种群季节性变化的原因的假说。研究结果将从生态免疫学的视角揭示小型哺乳动物种群动态调节机制。

研究不同生态因子对反映动物存活能力的免疫等生理指标的影响及其作用机制，有助于理解不同环境条件下动物的生存状态，进而为理解动物种群动态的调节机制等生态学核心问题奠定基础。本项目以分布于我国北方的重要农业害鼠黑线仓鼠（Cricetulus barabensis）为研究对象，主要研究了野外和半自然条件下黑线仓鼠生理免疫功能季节性变化的模式、与季节性变化相关的生态因子包括温度、食物、光周期以及笼养密度对黑线仓鼠生理免疫功能的影响，通过补充外源皮质酮和瘦素（leptin）实验，以期明确低温、食物资源短缺、高密度等应激条件对黑线仓鼠生理免疫作用的神经内分泌机制。野外和半自然条件下黑线仓鼠的细胞免疫冬季最高，支持“冬季免疫功能增强”假说；白细胞数、淋巴细胞数、中间细胞数、中性粒细胞数、免疫球蛋白IgG和IgM浓度、IL4和IFNγ水平均存在季节性变化。低温抑制了黑线仓鼠体液免疫和细胞免疫，短光照降低了黑线仓鼠细胞免疫，限食对大多数免疫指标均没有显著影响；笼养密度对黑线仓鼠免疫功能的影响具有性别差异，高密度抑制雌性动物的细胞免疫，但对雄性的没有显著影响，雌性的血糖、瘦素和皮质酮水平均不受密度影响，而随密度的增加雄性血糖水平下降，而皮质酮水平增加，此外，雄性体液免疫受密度的影响显著。补充皮质酮能降低黑线仓鼠IgG、IL-2和TNFα水平，但不影响细胞免疫、IL-4水平；补充瘦素能影响黑线仓鼠的体液免疫，但对细胞免疫没有影响，因此，皮质酮和瘦素浓度的变化只能解释部分免疫指标的变化。这些结果有助于我们理解不同环境条件下黑线仓鼠存活能力的变化，为理解种群季节性动态的生理免疫机制奠定基础，同时促进生态免疫学的发展。