早期热处理对肉鸡在热应激和非热应激条件下组织中mRNA表达的影响

《Poultry Science》：Effect of early-life thermal conditioning on mRNA expression in tissues under heat stress and non-heat stress conditions in broiler chickens

鸡肉早期热适应对热应激响应的影响研究。通过热适应处理和RT-qPCR分析，发现早期热适应显著改变下丘脑和垂体中应激相关基因表达，如NPY基因上调增强热适应，HSP90在腿肌表达升高，MC2R在心肌表达增强。研究表明早期热适应通过调控特定组织基因表达增强抗热能力，为高温环境下的家禽管理提供新策略。

　　
该研究聚焦于早期热适应（Thermal Conditioning, TC）对肉鸡在高温胁迫（Heat Stress, HS）下生理响应的影响，通过多组织基因表达分析揭示TC的调控机制。研究选取罗斯708肉鸡公雏作为对象，在孵化后第3天实施热适应处理，将鸡群分为37.8℃（TC组）和33℃（NTC组）持续24小时，随后于第31天进行高温暴露实验（35℃/HS组与22℃/NHS组）。通过逆转录定量PCR（RT-qPCR）技术，系统检测了下丘脑、垂体、甲状腺、肾上腺、脂肪组织、肝脏、心脏、胸肌及股肌等关键器官的57个基因表达水平，结合血液生化指标和生长性能数据，解析了早期热适应对肉鸡抗热生理机制的调控网络。

### 一、研究背景与意义
高温对肉鸡生长性能、免疫应答及福利的负面影响已被广泛证实。研究表明，持续高温会导致采食量下降、代谢紊乱、肌肉生长受阻及氧化应激损伤，尤其在上市体重阶段（约35日龄）的急性热应激可引发高死亡率。传统养殖中，通过调整环境温度或添加抗应激饲料成分来缓解热应激，但这些措施存在成本高、效果不稳定等问题。早期热适应（TC）作为一种环境调控手段，通过模拟自然孵化期的温度波动，使鸡胚在发育关键期经历适度的热胁迫，从而诱导成年鸡对后续高温胁迫的适应性反应。该研究通过多组学分析，首次系统揭示了TC对下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴、甲状腺轴及代谢相关基因的调控机制，为开发基于早期环境调控的养殖技术提供理论依据。

### 二、实验设计与方法
研究采用随机分组设计，将1344只肉鸡分为NTC组和TC组，每组672只。TC组在3日龄经历24小时37.8℃热暴露，之后转移至标准养殖环境；NTC组全程维持33℃环境。31日龄时，两组鸡群均分为HS组（35℃持续8小时）和NHS组（22℃对照）。血液样本采集用于检测pCO?、pH、电解质及皮质酮（CORT）水平；组织样本则用于RT-qPCR分析。特别设计的温度梯度方案（表2）模拟了雏鸡从孵化到育成期的自然温度下降规律，确保实验结果能真实反映实际养殖场景中的热适应过程。

### 三、主要研究发现
1. **神经内分泌调控网络的重构**
下丘脑中NPY（神经肽Y）基因在HS条件下显著上调（P<0.05），提示TC通过增强下丘脑NPY信号通路来调节应激反应。NPY作为关键饥饿信号分子，其表达上调可能通过促进采食和能量储存缓解热应激导致的代谢紊乱。值得注意的是，NPY的显著变化仅出现在HS组，而非NHS组，表明TC的适应性效应具有环境温度依赖性。

2. **垂体-肾上腺轴的适应性增强**
垂体中CRHR2（皮质激素受体2）和DIO2（碘化酶2）基因在NHS条件下已呈现显著上调（P<0.05），而HS条件下这些基因虽未达统计学差异，但表达水平较NTC组仍保持较高水平。这表明TC通过激活CRHR2-DIO2-T3轴，提前启动甲状腺激素代谢调节网络，为应对后续热应激储备生理资源。肾上腺组织未检测到显著差异，说明TC主要通过下丘脑-垂体级联调控而非直接激活肾上腺皮质功能。

3. **肌肉组织特异性热休克蛋白响应**
肌肉组织呈现显著的TC依赖性基因表达差异：
- **股肌HSP90显著上调**（P<0.05），而胸肌HSP70表达显著降低（P<0.05）。
- HSP90作为分子伴侣在维持蛋白质结构稳定性方面起核心作用，其上调可能通过增强线粒体抗氧化能力保护骨骼肌细胞。
- HSP70在胸肌中的下调可能与TC诱导的细胞修复机制相关，胸肌作为快速生长组织对氧化损伤更敏感，而股肌作为慢肌组织更依赖持续能量供应，这种差异化的热休克蛋白响应提示TC对肌肉代谢的精准调控。

4. **代谢相关基因的时空特异性调控**
肝脏和脂肪组织中未发现显著基因表达差异，但DIO3（碘化酶3）和PGC1α（过氧化物酶体增殖物激活受体共激活因子1α）在HS条件下均出现上调（P<0.05），表明TC可能通过激活DIO3-PGC1α代谢通路增强肝脏的脂质代谢能力。值得关注的是，NTC组在HS条件下DIO3表达量仅为TC组的60%，而TC组PGC1α表达量较NTC组提高2.3倍，提示TC可能通过不同代谢途径实现抗热适应。

5. **心血管系统的保护机制**
心脏组织中MC2R（黑色素细胞刺激素受体2）基因在HS条件下显著上调（P<0.05），且该上调仅出现在TC组。MC2R作为糖皮质激素受体的下游效应器，其表达增强可能通过激活抗氧化信号通路（如Nrf2）减少热诱导的心肌细胞损伤。此外，心脏中HSP70和HSP90的协同表达模式（TC组HSP90↑+HSP70↓）提示TC可能通过多靶点调控实现心血管系统的热稳定性。

### 四、生理机制解析
1. **神经肽Y（NPY）的枢纽作用**
下丘脑NPY表达上调可能通过双重机制发挥作用：一方面激活交感神经-肾上腺髓质（SAM）轴，促进去甲肾上腺素释放以增强散热能力；另一方面通过抑制POMC（促黑素细胞激素前体）表达减少焦虑相关激素的释放，缓解热应激引发的神经行为异常。

2. **甲状腺轴的提前激活**
TC组在NHS条件下CRHR2和TRβ（甲状腺激素受体β）基因表达上调，表明早期热暴露通过激活HPA轴和HPT轴的负反馈调节机制，提前增强甲状腺激素代谢能力。当遭遇HS时，TC组甲状腺TPO（过氧化物酶）和TRHR（促甲状腺激素受体）基因虽未显著变化，但DIO2（碘化酶2）的持续高表达可能通过促进T4向T3转化，维持体温调节所需的甲状腺激素水平。

3. **肌肉代谢的分化调控**
股肌HSP90的上调与线粒体生物合成相关基因UCP3（解耦联蛋白3）的协同表达可能增强氧化磷酸化效率；而胸肌HSP70的降低可能减少非必需热量的消耗，这种时空差异化的响应机制体现了TC对能量代谢的精准调控。

### 五、应用价值与展望
1. **生产实践指导**
研究证实TC处理不会显著影响常规生长性能（体重、料肉比差异均小于5%），但可降低HS引发的死亡率（NTC组49.6% vs TC组38.7%）。建议在35℃以上持续高温区域，可在3日龄实施24小时37.8℃热适应处理，通过激活神经内分泌和代谢应急通路提升抗热能力。

2. **技术优化方向**
实验发现HS组血液pCO?显著降低（NTC组23.82 vs TC组22.07 mmHg），提示TC可能通过增强肺泡气体交换效率改善呼吸功能。未来研究可结合红外热成像技术，动态监测TC组鸡群的热传导效率及核心体温调控能力。

3. **理论延伸**
研究首次揭示MC2R在心脏中的调控作用，为开发靶向MC2R的药物添加剂（如天然产物β-胡萝卜素）提供了新思路。此外，NPY与CRHR2的协同表达模式提示，未来可通过联合激活这两个通路实现更强的抗应激效果。

### 六、研究局限性
1. **样本规模与统计方法**
实验采用6个重复 pens（每组12个，每pen约22只鸡），在基因表达分析中可能受个体差异影响。建议后续研究增加样本量（n≥10 pens/组）并采用混合效应模型分析。

2. **环境参数控制**
研究未明确HS组的湿度条件，而高温高湿环境对热应激的放大效应已被证实（Zhang et al., 2017）。建议补充湿度数据并设置对照。

3. **长期效应评估不足**
实验仅检测到35日龄的急性热应激响应，未来需跟踪至性成熟期（60-70日龄）评估TC的长期生理效益。

该研究通过多维度分子机制解析，首次阐明早期热适应通过神经内分泌-代谢协同调控网络实现抗热适应，为精准调控家禽抗逆性提供了理论框架。其核心发现——TC通过增强NPY介导的应激响应和心脏MC2R表达实现心血管保护，以及肌肉特异性HSP响应模式——对制定基于发育阶段的环境调控策略具有重要指导意义。