海藻酸寡糖通过调控Nrf2/Keap1通路及代谢组改善热应激肉鸡腿肌品质与氧化稳定性的研究

《Poultry Science》：Effects of dietary alginate oligosaccharides on meat quality, oxidative stability and metabolome of the thigh muscle in heat-stressed broilers

本研究针对全球气候变暖导致热应激(HS)严重影响肉鸡生产及肉品质的产业难题，探讨了海藻酸寡糖(AOS)的干预效果。研究人员在热应激肉鸡日粮中添加600 mg/kg AOS，发现其能显著提高腿肌pH45min和b*值，降低滴水损失和剪切力，增强总抗氧化能力(T-AOC)及超氧化物歧化酶(T-SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性，下调丙二醛(MDA)浓度。代谢组学揭示AOS通过调节脂肪酸生物合成、甘油磷脂代谢等通路改善脂代谢紊乱。该研究为开发海藻源功能性饲料添加剂提供了理论依据。

　　

随着全球气候变暖趋势加剧，高温环境对畜禽养殖业构成了严峻挑战。在肉鸡集约化生产体系中，热应激已成为制约产业发展的关键因素之一。当环境温度超过肉鸡舒适区时，会引发一系列生理紊乱：采食量下降、生长性能受损，更严重的是导致肌肉组织发生氧化损伤和代谢障碍，最终造成肉品质显著恶化。这种劣变具体表现为肌肉持水性降低（滴水损失增加）、嫩度下降（剪切力升高）、色泽异常，形成类似PSE（苍白、松软、渗出）肉的特征，严重影响商品价值和消费者接受度。

面对这一产业痛点，寻找安全有效的营养干预策略成为研究热点。近年来，从海洋藻类中提取的天然活性物质因其绿色、安全、多功能等特点受到广泛关注。其中，海藻酸寡糖（Alginate oligosaccharides, AOS）是褐藻中提取的低分子量片段，具有水溶性好、稳定性高、生物活性多样等优点，尤其在抗氧化、抗炎、调节脂代谢等方面展现出巨大潜力。已有研究表明AOS的衍生物（如AOS-纳米硒复合物）能缓解热应激肉鸡的氧化应激，但AOS本身对热应激肉鸡腿肌品质、氧化状态及代谢组的直接保护作用及其深层机制尚不明确。为此，广东海洋大学动物科学系的研究团队在《Poultry Science》上发表了最新研究成果，系统揭示了日粮添加AOS改善热应激肉鸡腿肌品质的作用及机制。

研究人员为阐明AOS的作用，采用了多项关键实验技术。研究选取108只29日龄雄性Arbor Acres肉鸡，随机分为热中性(TN)组、热应激(HS)组和热应激+AOS(HS+AOS)组，进行为期14天的饲养试验。HS组和HS+AOS组每天经历10小时（8:00-18:00）33±1°C的高温刺激。实验结束时，采集腿肌样本进行检测。主要技术手段包括：肉品质指标（pH值、肉色、滴水损失、剪切力）的测定；氧化应激指标（总抗氧化能力T-AOC、超氧化物歧化酶T-SOD、谷胱甘肽过氧化物酶GSH-Px、谷胱甘肽S-转移酶GST、过氧化氢酶CAT活性及丙二醛MDA浓度）的检测；基于液相色谱-质谱联用(LC-MS/MS)的非靶向代谢组学分析，用于鉴定差异代谢物和富集代谢通路；实时荧光定量PCR(qPCR)技术，用于检测与抗氧化（Nrf2/Keap1通路相关基因）、肌肉纤维转化和脂代谢相关基因的mRNA表达水平。

Effect of Dietary Supplementation with Alginate Oligosaccharides on Meat Quality of the Thigh Muscle in Heat-Stressed Broilers

研究结果首先证实了热应激对肉鸡腿肌品质的负面影响：与TN组相比，HS组肉鸡腿肌的滴水损失和剪切力显著增加，宰后45分钟pH值(pH_45min)显著降低。日粮中添加600 mg/kg AOS有效逆转了这些不利变化，显著提高了pH_45min和黄度(b*)值，同时降低了滴水损失和剪切力。这表明AOS能够改善热应激导致的肉品质劣变。

Effect of Dietary Supplementation with Alginate Oligosaccharides on Antioxidant Capacity of the Thigh Muscle in Heat-Stressed Broilers

在氧化稳定性方面，热应激显著降低了腿肌的总抗氧化能力(T-AOC)以及过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活性。补充AOS后，T-AOC水平、T-SOD、GSH-Px和GST活性均显著升高，而脂质过氧化产物MDA的浓度呈现下降趋势。这表明AOS通过增强肉鸡腿肌的抗氧化防御系统，减轻了热应激诱导的氧化损伤。

Effect of Dietary Supplementation with Alginate Oligosaccharides on Untargeted Metabolomics of the Thigh Muscle in Heat-Stressed Broilers

代谢组学分析为揭示AOS的作用机制提供了更深层次的见解。研究发现，与HS组相比，AOS补充组中六种差异代谢物的浓度显著升高，包括二十烷酸（eicosanoic acid）、PC (22:2(13Z,16Z)/14:0)（一种磷脂酰胆碱）、癸酸（capric acid）、辛二酸（suberic acid）、姜烯酚（gingerol）和4-甲基-2-戊基-1,3-二氧戊环。KEGG通路富集分析显示，这些差异代谢物主要富集于九条代谢通路，其中以脂肪酸生物合成、甘油磷脂代谢、脂多糖生物合成、α-亚麻酸代谢等脂质代谢通路最为显著。这表明AOS主要通过调节腿肌的脂质代谢来应对热应激。

Effect of Dietary Supplementation with Alginate Oligosaccharides on Relative mRNA Expression of the Thigh Muscle in Heat-Stressed Broilers

基因表达分析进一步从分子水平阐明了AOS的作用机制。在抗氧化方面，AOS上调了核因子E2相关因子2(Nrf2)及其下游靶基因如谷胱甘肽S-转移酶theta 1(GSTT1)、谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)、NAD(P)H醌氧化还原酶1(NQO1)、超氧化物歧化酶1(SOD1)和SOD2，以及Maf转录因子家族（MafF, MafG, MafK）的mRNA表达水平，同时下调了Keap1的表达。这证实AOS通过激活Nrf2/Keap1信号通路，增强细胞的抗氧化能力。在脂代谢方面，AOS上调了固醇调节元件结合蛋白-1(SREBP-1)和脂肪酸合成酶(FAS)的表达，表明其有助于维持基础脂质合成。在肌肉纤维类型转化方面，热应激调控了AMPKα1/PGC-1α通路相关基因的表达，但AOS对此途径的影响有限，提示AOS改善肉品质的主要途径并非通过改变肌纤维类型，而是通过增强氧化稳定性和调节脂代谢。

综上所述，本研究得出结论：日粮中添加600 mg/kg的海藻酸寡糖（AOS）能够有效改善热应激肉鸡的腿肌品质。其作用机制主要涉及两个方面：一是通过激活Nrf2/Keap1信号通路，上调一系列抗氧化基因的表达，从而增强腿肌的抗氧化能力，减轻氧化损伤；二是通过调节腿肌的代谢组，特别是影响脂肪酸生物合成和甘油磷脂代谢等脂质代谢通路，缓解热应激引起的脂代谢紊乱。该研究不仅证实了AOS作为一种新型海洋源饲料添加剂在缓解肉鸡热应激、改善肉品质方面的应用潜力，也为深入理解其作用机制提供了重要的理论和实验依据，对应对气候变化背景下的畜牧生产挑战具有积极意义。