《BMC Genomics》：Transcriptome of the ovaries and oviduct associates inflammatory response with high blood and meat spots incidence in chickens
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为解决蛋内血斑肉斑(BMS)形成机制不明的问题，研究人员对高/低BMS发生率鸡的卵巢、膨大部/峡部及子宫组织进行mRNA和lncRNA测序。研究发现卵巢组织差异表达基因与BMS形成密切相关，且共表达基因富集于炎症反应和免疫调节通路，表明卵巢生理性炎症是BMS形成的关键因素，为深入解析BMS分子机制提供了新见解。
鸡蛋是优质蛋白质的重要来源，其内部品质直接关系到食品安全。然而，蛋内血斑和肉斑(Blood and meat spots, BMS)的存在不仅影响消费者观感，还可能增加沙门氏菌污染风险并降低种蛋孵化率。尽管BMS在蛋清和蛋黄中频繁出现，但其确切的起源和形成机制至今仍不明确。现有研究推测，血斑可能源于排卵过程中的卵泡出血或卵子进入输卵管时的轻微出血，而肉斑则可能来自卵巢或输卵管脱落的组织碎片。虽然这些推测将血管破裂和局部出血视为潜在原因，但相关的生物学过程尚未被系统阐明。因此，深入探究BMS形成的分子机制，对于提升蛋品质量和家禽养殖效益具有重要意义。
为了填补这一空白，吴俊峰等研究人员在《BMC Genomics》上发表了一项研究，他们通过对高、低BMS发生率鸡的生殖系统进行全面的转录组分析，首次揭示了卵巢的炎症反应与BMS形成之间的关键联系。
关键技术方法
本研究选取了12只罗曼褐蛋鸡，根据其在66周、72周和90周龄的BMS表型评分，分为高BMS组(H组)和低BMS组(L组)各6只。采集每只鸡的卵巢、膨大部/峡部及子宫组织，共36个样本。利用Illumina NovaSeq 6000平台进行RNA测序(RNA-seq)，获得高质量转录组数据。通过生物信息学分析，鉴定差异表达基因(DEGs)和差异表达长链非编码RNA(DElncRNAs)。采用加权基因共表达网络分析(WGCNA)筛选与表型相关的基因模块。通过共表达分析构建lncRNA-mRNA调控网络，并对关键基因进行基因本体论(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析。最后，通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)验证测序结果的可靠性。
研究结果
1. 卵巢差异表达基因与BMS形成密切相关
研究人员首先对三个组织的转录组数据进行了分析。结果显示，在卵巢、膨大部/峡部和子宫中分别鉴定出398、359和548个差异表达基因(DEGs)。为了进一步筛选与BMS表型最相关的基因，研究人员进行了加权基因共表达网络分析(WGCNA)。结果发现，仅在卵巢组织中，一个名为“darkolivegreen”的基因模块与BMS表型呈显著相关。这一发现强烈提示，卵巢作为卵黄形成的核心组织，其基因表达变化是BMS形成的关键因素。
2. 卵巢关键基因富集于Hippo信号通路
对WGCNA筛选出的“darkolivegreen”模块中的69个关键基因进行功能富集分析，发现这些基因在Hippo信号通路中显著富集。Hippo信号通路在哺乳动物中已被证实参与调控细胞增殖、分化、凋亡以及维持组织稳态。在人类卵巢研究中，该通路通过核心激酶MST1/2和LATS1/2以及转录共激活因子YAP/TAZ，在控制卵泡细胞增殖、分化和凋亡中发挥关键作用。研究人员推测，Hippo信号通路的失调可能通过影响卵泡壁的结构完整性，增加出血风险，从而参与BMS的形成。
3. 卵巢lncRNA-mRNA共表达网络揭示炎症反应
为了深入探究lncRNA在BMS形成中的调控作用，研究人员构建了lncRNA与mRNA的共表达网络。在卵巢组织中，共表达分析鉴定出254个与DElncRNAs共表达的DEGs。对这些基因进行功能富集分析，结果显示它们显著富集于单核细胞活化、巨噬细胞活化等免疫反应相关通路。KEGG通路分析进一步揭示，这些基因在“鞘脂代谢(Sphingolipid metabolism)”通路中显著富集。鞘脂代谢产物是细胞过程中的关键信号分子，其中S1P在血液和淋巴中浓度较高，通过G蛋白偶联受体介导先天性和适应性免疫信号传导。这些结果表明，高BMS组鸡的卵巢中可能存在免疫功能障碍和炎症反应。
4. 关键炎症相关基因表达异常
除了通路的富集，卵巢转录组分析还发现了多个与炎症和免疫相关的关键基因表达异常。其中，IGFBP3和TGFBRAP1在高BMS组中显著上调，而IFI35则显著下调。IGFBP3通过调节IGF1活性影响卵泡发育，并调控与炎症信号相关的基因。TGFBRAP1是TGF-β/Smad信号通路的关键介质，参与调控颗粒细胞凋亡和生殖激素分泌。这些基因的表达变化提示，高BMS组鸡的卵巢可能发生了细胞凋亡紊乱或激素失衡，从而削弱了卵泡壁的完整性，增加了微血管破裂和BMS形成的风险。
5. 输卵管组织共表达基因富集于癌症相关通路
在膨大部/峡部组织中，共表达分析鉴定出86个DEGs。KEGG通路分析显示，这些基因在“非小细胞肺癌”、“PD-L1表达和PD-1检查点通路”以及“癌症通路”等免疫相关通路中显著富集。这一发现提示，输卵管组织也可能参与了BMS相关的免疫调控过程。
6. 测序结果可靠性验证
为了验证RNA-seq结果的可靠性，研究人员随机选取了部分差异表达基因和lncRNA进行qRT-PCR验证。结果显示，qRT-PCR的结果与RNA-seq数据高度一致，证实了本研究转录组分析结果的准确性。
结论与讨论
本研究通过对高、低BMS发生率鸡的卵巢和输卵管进行整合的mRNA和lncRNA测序分析，系统阐明了BMS形成的分子基础。研究首次发现，卵巢组织的基因表达变异与BMS形成密切相关。通过WGCNA分析，研究人员锁定了与表型显著相关的基因模块，并发现Hippo信号通路在其中扮演重要角色。进一步通过lncRNA-mRNA共表达网络分析，揭示了高BMS组鸡的卵巢中，共表达基因主要富集于炎症反应和免疫调节通路，表明卵巢的生理性炎症是BMS形成的关键因素。此外，研究还鉴定出IFI35、IGFBP3、TGFBRAP1等多个与炎症和免疫相关的关键基因，为理解BMS形成的分子机制提供了新的候选靶点。
这项研究不仅首次提供了与BMS形成相关的鸡卵巢和输卵管转录组图谱，还揭示了炎症反应在BMS形成中的核心作用，为未来通过调控卵巢健康来改善蛋品质量提供了重要的理论依据和新的研究方向。
