畜牧兽医学报  2021, Vol. 52 Issue (7): 2052-2058. DOI: 10.11843/j.issn.0366-6964.2021.07.027    PDF    
引用本文
刘迎生, 焦洪超, 林海, 王晓鹃. 早期热应激对肉仔鸡后期生长发育的影响[J]. 畜牧兽医学报, 2021, 52(7): 2052-2058.  
LIU Yingsheng, JIAO Hongchao, LIN Hai, WANG Xiaojuan. Effect of Early Heat Stress on the Growth and Development of Broilers[J]. Acta Veterinaria et Zootechnica Sinica, 2021, 52(7): 2052-2058.  
早期热应激对肉仔鸡后期生长发育的影响
刘迎生1,2, 焦洪超1, 林海1, 王晓鹃1     
1. 山东农业大学动物科技学院, 泰安 271018;
2. 山东海鼎农牧有限公司, 济南 250113
收稿日期：2021-01-03
基金项目：国家自然科学基金（31672441）；国家重点研发计划（2018YFE0128200）；国家现代农业产业技术体系建设专项资金（CARS-40-K09）；泰山学者项目（201511023）；山东省“双一流”奖补资金
作者简介：刘迎生(1986-), 男, 山东临清人, 硕士生, 主要从事家禽营养研究, E-mail: zhesheng2005@163.com.
通信作者：王晓鹃, 主要从事家禽生态营养研究, E-mail: wangxj@sdau.edu.cn.
摘要：旨在研究早期热应激对肉仔鸡后期生长发育及骨骼肌中相关信号通路基因表达的影响。本研究选取健康、体重相近的刚出壳AA肉仔鸡192只（公母各半），随机分成2组（每组4个重复，每个重复24只鸡），饲喂至3日龄时，分别给予36℃热应激处理24 h（热应激组）和正常温度（33℃）饲喂（对照组）。42日龄时每个处理选取8只鸡采取血浆，屠宰后测定胴体性能，分离胸肌样品测定骨骼肌发育有关的基因表达。结果表明，热应激当天肉仔鸡增重显著降低，但整个饲养期肉仔鸡的平均日增重显著增加（P < 0.05）；与对照组相比，早期热应激有提高整个饲养期肉仔鸡平均日采食量的趋势（0 < P < 0.1）。早期热应激对肉仔鸡的屠宰率、半净膛重、全净膛重、肝比重、心比重、胸肌率、腿肌率、腹脂率都无显著影响（P>0.05）。早期热应激显著升高了42日龄肉仔鸡血浆酮体含量（P < 0.05）。在胸肌中，早期热应激显著提高了胰岛素样生长因子（IGF-1）及其受体（IGF-1R）的基因表达（P < 0.05）。本试验结果提示，早期热应激促进了肉仔鸡后期的生长发育，骨骼肌中IGF-1信号可能参与此调节过程。
关键词：早期热应激    肉仔鸡    生长发育    IGF-1信号    
Effect of Early Heat Stress on the Growth and Development of Broilers
LIU Yingsheng1,2, JIAO Hongchao1, LIN Hai1, WANG Xiaojuan1     
1. College of Animal Science and Technology, Shandong Agricultural University, Tai'an 271018, China;
2. Shandong Haiding Agriculture and Animal Husbandry Co. LTD., Jinan 250113, China
Corresponding author: WANG Xiaojuan, E-mail: wangxj@sdau.edu.cn.
Abstract: The experiment was conducted to investigate the effects of early heat stress on the growth and development of broilers and gene expression in skeletal muscle. One hundred and ninety-two (male and female half) healthy newborn AA broiler chickens with similar body weight were randomly divided into 2 groups (4 repetition per group, 24 chickens per repetition): heat stress treatment (heat stress group, 36℃ for 24 h) and normal temperature (control group, 33℃ for 24 h) at 3 days of age. At 42 days of age, 8 chickens from each treatment were selected and slaughtered, the plasma was collected, and carcass performance was measured. Pectoralis samples were separated to determine the gene expression related to skeletal muscle development. The results showed that early heat stress significantly decreased the body weight gain of chickens at 3 days of age, but significantly increased the average daily weight gain of broilers during the whole feeding period (P < 0.05). Compared with the control group, the average daily intake of broilers during the whole feeding period was increased after early heat stress (0 < P < 0.1). The early heat stress had no significant effect on the carcass rate, half-clean chamber rate, full-clean chamber rate, liver proportion, heart proportion, pectoral muscle rate, leg muscle rate and abdominal fat rate of broilers (P>0.05). Early heat stress significantly increased the plasma ketone body content of 42-day-old broilers (P < 0.05). In pectorals, early heat stress significantly increased the expression of insulin-like growth factor (IGF-1) and its receptor (IGF-1R) genes (P < 0.05). The results suggest that early heat stress improves the growth and development of broilers in the later stage, and IGF-1 signals in skeletal muscle may be involved in this regulatory process.
Key words: early heat stress    broilers    growth and development    IGF-1 signal    

生长环境是决定家禽生长的一个关键因素，尤其是家禽早期生长环境的变化，不仅影响到家禽早期的生长发育，还会程序化地影响到其后期的生长发育。鸡胚发育后期(出孵前1周)和雏鸡生长发育的早期(出孵后1周)是肉鸡基础代谢、体温调节和对环境适应能力完善的关键阶段，这时给鸡胚或雏鸡冷、热刺激，有可能影响到该鸡体温调节系统的调定点，从而影响该个体的一生[1]。Yahav和Plavnik[2]研究发现，5日龄肉鸡在36 ℃环境中应激24 h后，7~42日龄阶段，早期热应激组日增重显著高于其他各组，并伴有采食量的增加。De Basilio等[3]同样将5日龄肉鸡置于38 ℃环境中24 h，热应激组肉仔鸡当天的体重增重减缓，但到了19日龄时热应激和对照组间肉仔鸡体重无显著差异。

家禽骨骼肌发育受到众多分子信号的影响，胰岛素样生长因子(IGF-1)作为一种细胞生长调控因子，主要通过促进骨骼肌细胞的增殖、抑制骨骼肌细胞凋亡和刺激蛋白质的合成来促进骨骼肌的生长。IGF-1通常与受体(IGF-1R)结合成复合物的形式存在，家禽肌肉的生长发育与IGFs轴基因的时空特异性表达密切相关[4]。生长激素(GH)具有促进动物生长发育的作用，其通过内分泌系统与生长激素受体(GHR)结合形成GH-GHR-IGF1信号通路，能够调控鸡成肌细胞增殖和分化[5]。胰岛素能够促进血糖的吸收，特别是骨骼肌组织。当机体受到刺激时，胰岛素与其特定的受体(INSR)结合，通过一系列的信号传导通路，调节骨骼肌内的糖脂代谢[6]。早期热应激影响到家禽后期的生长发育，这些分子信号是否参与此过程，目前尚不清楚。本研究从早期热应激方面入手，探究其对肉仔鸡后期生长发育和骨骼肌发育相关基因mRNA丰度的影响，以预判早期热应激影响后期肉仔鸡生长发育有关的信号通路。

1 材料与方法 1.1 试验动物与试验设计

0日龄AA肉仔鸡192只，随机分成试验处理组和对照组(每组4个重复，每个重复24只鸡，公母各半)。试验期为0~42日龄。试验在3日龄时，处理组肉仔鸡于36 ℃环境下处理24 h(相对湿度为(83.2+1.2)%)，然后正常饲喂；对照组正常温度饲喂(温度为33 ℃，相对湿度为(75.2+2.2)%)。试验期间采用地面平养的饲养方式，自由采食、饮水，常规免疫。饲喂的商品日粮购自新希望六和饲料有限公司泰安分公司。每周记录肉仔鸡的体重、采食量和死淘率，并计算平均日采食量、平均日增重、料重比(总采食量/体增重)。42日龄时每组选取8只鸡(每个重复2只)进行静脉采血后屠宰，测定胴体和屠宰性能，分离胸肌样品于液氮速冻后，－80 ℃冰箱保存。

1.2 血浆生化指标的测定

血浆中血糖(序号：998-18301)、尿酸(序号：994-17301)和甘油三酯(序号：F001)含量采用VITALAB MICRO(95版)半自动生化仪测定，试剂盒购自南京建成生物工程研究所。酮体(Ketone body)采用酶联免疫吸附法(ELISA)测定，试剂盒购自美国R&D公司。铜离子(Cu2+)能与各种氨基酸络合产生蓝绿色的络合物，在一定波长下颜色的深浅与总氨基酸的含量成正比，故可以用可见光分光光度计测定其吸光度，通过换算得到总氨基酸含量。血浆胰岛素含量(序号：0704，购自山东潍坊三维生物工程集团有限公司)采用竞争性放射免疫分析法测定。

1.3 骨骼肌RNA提取与基因表达分析

用异硫氰二胍盐法提取肌肉组织总RNA，RNA的质量和浓度分别利用琼脂糖凝胶电泳和生物分光光度计进行检测。根据TaKaRa RNA PCR反转录试剂盒操作说明书要求进行反转录，按照TaKaRa Real Time PCR试剂盒说明进行荧光定量检测。定量PCR引物在表 1中列出。PCR反应所得CT值参照2-ΔΔCt法进行定量目标基因mRNA的相对表达水平计算[7]，以GAPDH为内参基因进行校正。

表 1 引物序列 Table 1 Primer sequence of each gene
1.4 数据统计分析

试验数据采用SAS 8.0统计软件ANOVA法进行单因素分析，如果差异显著，采用Duncan氏法进行多重比较，数据采用“平均值±标准误”表示，P < 0.05为差异显著。

2 结果 2.1 早期热应激对肉仔鸡生产性能的影响

与对照组相比，热应激当天肉仔鸡的增重显著降低(P < 0.05，表 2)；与对照组相比，早期热应激显著增加了整个饲养期肉仔鸡的平均日增重(P < 0.05)；与对照组相比，早期热应激有提高整个饲养期肉仔鸡平均日采食量的趋势(0 < P < 0.1)；早期热应激对整个饲养期内肉仔鸡的料重比和死亡率无显著影响。

表 2 早期热应激对肉仔鸡生产性能的影响 Table 2 Effects of early heat stress on production performance of broilers
2.2 早期热应激对肉仔鸡屠宰性能的影响

与对照组相比，早期热应激对肉仔鸡的屠宰率、半净膛率、全净膛率、肝比重、心比重、胸肌率、腿肌率、腹脂率都无显著影响(P>0.05，表 3)。

表 3 早期热应激对肉仔鸡42日龄屠宰或胴体性能的影响 Table 3 Effects of early heat stress on slaughter or carcass performance of broilers at 42 days of age 
2.3 早期热应激对肉仔鸡血浆生化指标的影响

与对照组相比，早期热应激对42日龄肉仔鸡血浆中尿酸、葡萄糖、甘油三酯、胰岛素和总氨基酸含量无显著影响(P>0.05，表 4)；与对照组相比，早期热应激显著升高了42日龄肉仔鸡血浆酮体含量(P < 0.05)。

表 4 早期热应激对肉仔鸡血浆生化指标的影响 Table 4 Effects of early heat stress on plasma biochemical indicators of broilers
2.4 早期热应激对胸肌中骨骼肌发育相关基因表达的影响

在胸肌中，早期热应激显著提高了IGF-1和IGF-1R基因表达(P < 0.05，表 5)，而对GH、GHR和INSR基因表达无显著影响(P>0.05)。

表 5 早期热应激对肉仔鸡骨骼肌发育相关基因表达的影响 Table 5 Effects of early heat stress on gene expression related to skeletal muscle development of broilers
3 讨论 3.1 早期热应激对肉仔鸡生长发育的影响

先前研究发现，肉仔鸡生长初期热应激处理后，采食量显著升高，生长速率加快[2, 8]。3日龄肉鸡于36 ℃高温环境中热处理24 h后，与对照组相比，热处理组的体重和采食量均显著下降，直到5日龄后，热处理组采食量开始显著增加，出现补偿性生长[9]。本试验中，早期热应激组肉仔鸡整个饲养期的平均日增重显著升高，这种补偿性生长现象与前人研究结果一致[2, 8]。此外，热应激后的肉仔鸡生长速度增加，可能跟食欲增加有关，本试验发现，早期热应激后伴随采食量的增加；也可能与热应激后肉仔鸡有较高的消化吸收速率有关，Uni等[9]发现，热处理可立即引起小肠上皮细胞增殖和刷状缘膜酶活性下降，而热处理24 h后上皮细胞增殖加快，绒毛数量快速增长，酶表达及活性增加，提高了消化效率，降低了食物的消化吸收时间。在试验初期动物受到高温热处理，其内脏器官有一定的热损伤，随后恢复或超过正常水平，表明动物对热环境产生适应性[10]。本试验所测的组织或器官如骨骼肌、腹脂、心和肝等指数并未在热应激后发生改变，说明早期热应激并未对机体的后期生长发育产生显著影响。

3.2 早期热应激对肉仔鸡血浆生化指标的影响

酮体是脂肪酸在肝中氧化分解的中间产物，仅在肝中产生，当机体处于饥饿或低血糖状态时，体内会大量产生酮体，在肝外组织氧化分解，给机体供能。此外，酮体分子小，极性大，易溶于水，能通过血脑屏障，为脑组织供能。在本试验中，早期热应激影响了后期机体酮体产生，这一结果与Kubera等[11]的试验结果相一致。酮体水平的升高也可能是一种储备性反应，当机体遭受急性热应激后，机体代偿性地储备更多的能量底物，以备机体应对之后的应激反应。

有研究表明，育雏早期进行热应激处理的肉鸡生长到后期时，热应激组与对照组的血液总蛋白、葡萄糖及甘油三酯水平均无显著差异[12-13]。同样，在本试验中，早期热应激对后期肉仔鸡血浆葡萄糖、甘油三酯和尿酸含量都未有显著影响。这些研究都说明，早期热应激对机体的葡萄糖、蛋白质和脂肪代谢都没有明显的影响。

3.3 早期热应激对肉仔鸡骨骼肌发育相关基因表达的影响

IGFs在肌肉细胞的分化和生长过程中具有重要的正向调控作用，IGFs在次级纤维的形成过程中表达量增加，它的作用是刺激成肌细胞增殖，维持肌纤维的分化[14-15]。IGF-1可以通过增加蛋白合成和肌肉生成及降低蛋白降解率和细胞凋亡来刺激肌肉的生长[16]。IGF-1 mRNA水平会随着营养水平而变化，禁食会降低28日龄雄性肉仔鸡骨骼肌IGF-1 mRNA水平。在本试验中，早期热应激显著增加了胸肌中IGF-1和IGF-1R基因表达，暗示IGF-1信号在遭受早期热应激的肉仔鸡胸肌中发挥重要作用，IGF-1信号可能参与了前期热应激调节肉仔鸡体重增加的过程。

GH是动物生长发育过程中最主要的激素，调节机体中大部分的糖分、脂肪、蛋白质和核酸的代谢[17]，品系、年龄、日粮成分、睡眠、运动、应激、血糖水平等对GH的分泌都有影响[18-19]。GH能刺激蛋白质和胶原的合成，并且促进组织摄取和利用循环系统中的氨基酸。本试验中，早期热应激并未对后期肉仔鸡骨骼肌中GH和GHR的基因表达产生显著性的影响，这一结果与氧化应激反应的结果相一致，氧化应激并未改变骨骼肌细胞中GH的表达[20]。但本试验结果与生理应激反应结果不一致，生理应激通过抑制HPA轴，降低机体内GH分泌[21]。这些研究表明，机体内GH信号的激活受到应激方式的影响。

胰岛素能够促进机体内葡萄糖的转运，INSR1主要在骨骼肌表达，促进肌肉摄取利用葡萄糖[22]。本试验中，早期热应激并未显著改变血液中胰岛素的含量和骨骼肌中INSR的表达，说明早期热应激并未影响到后期肉仔鸡骨骼肌中胰岛素信号。此外，热应激也未对血浆中葡萄糖水平产生显著影响，这一结果与本团队前期的试验发现相一致[23]，说明早期热应激对肉仔鸡后期的血糖吸收和代谢都无明显影响。

4 结论

本研究结果显示，早期热应激显著增加肉仔鸡后期增长速度，骨骼肌中IGF-1信号可能参与此调节过程，GH信号和胰岛素信号可能未参与此过程；早期热应激并未显著影响后期各组织器官的发育。

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