神经内分泌-脂质互作与腺苷信号通路在热应激肉鸡中的整合转录组与代谢组解析

本研究针对热应激(HS)对家禽产业的重大挑战，通过整合转录组学和代谢组学技术，结合机器学习方法，揭示了肉鸡在热应激条件下的神经内分泌调控机制。研究发现热应激导致血清中149种差异代谢物(DAMs)和神经组织中358个差异表达基因(DEGs)，关键识别了腺苷信号通路在血管舒张中的核心作用以及肾上腺素信号对钙稳态的调控，为开发热应激干预策略提供了分子靶点。该研究创新性地采用随机森林(RF)算法筛选出2-(甲硫基)酚等特征代谢物，并通过多组学整合阐明了神经内分泌-脂质代谢的交互网络。

　　

随着全球气候变暖加剧，家禽产业面临日益严峻的热应激挑战。高温环境会导致肉鸡生长性能下降16.4%，饲料转化率恶化25.6%，更引发多器官功能障碍。传统研究多聚焦于热休克蛋白(HSPs)等分子标记，但对神经内分泌系统(NES)在协调全身应激反应中的作用机制认识不足。中国农业科学院北京畜牧兽医研究所的研究团队在《BMC Genomics》发表的最新研究，通过创新性地整合多组学与机器学习技术，揭示了热应激下肉鸡神经内分泌-代谢网络的动态重塑过程。

研究人员采用液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)非靶向代谢组学分析了86只肉鸡血清样本，同时对下丘脑和垂体组织进行转录组测序。通过随机森林(RF)算法筛选特征代谢物，结合STRING数据库构建蛋白互作网络，系统解析了热应激适应的分子机制。

研究首先在血清中鉴定到1,871种代谢物，其中149个差异代谢物(DAMs)显示热应激显著扰乱脂质稳态。关键代谢物如熊去氧胆酸(ursodeoxycholic acid)和烟酰胺(niacinamide)分别下调78.5%，而前列腺素E1(PGE1)等血管活性物质上调21.5%。机器学习筛选的特征标志物2-(甲硫基)酚和十碳-2,4,6-三炔二酸(Deca-2,4,6-triynedioic acid)富集于谷胱甘肽代谢和烟酰胺代谢通路，提示抗氧化防御系统的激活。

神经转录组分析揭示下丘脑和垂体呈现组织特异性响应模式。下丘脑160个差异基因(DEGs)主要富集于苯丙氨酸代谢和Notch信号通路，调控多巴胺等神经递质合成；而垂体198个DEGs则显著参与钙信号和胰岛素通路，其中183个基因上调反映激素分泌活跃。值得注意的是，同源半胱氨酸诱导ER蛋白(HERPUD1)在两种组织中均上调，表明内质网应激是热应激的共性特征。

研究创新性地构建了腺苷介导的血管舒张机制模型：热应激诱导的腺苷通过A₂受体(ADORA2)激活Gs蛋白-腺苷酸环化酶(ADCY1)-cAMP-PKA级联反应，抑制肌球蛋白轻链激酶(MLCK)活性，最终导致血管平滑肌松弛。同时发现肾上腺素通过β受体激活钙调蛋白激酶(CAMK2B)和钠钾ATP酶(ATP1B1)，调控心肌收缩相关基因MYH15和MYL3的表达变化。

在讨论部分，作者强调该研究首次系统阐明了热应激下神经内分泌-代谢物的跨组织对话机制。下丘脑通过神经递质重编程启动应激响应，垂体则通过激素分泌协调代谢适应，而外周代谢物如胆汁酸可能通过法尼醇X受体(FXR)反馈调节中枢反应。这些发现为开发靶向腺苷A₂受体或烟酰胺代谢的热应激干预策略提供了理论依据。

该研究的创新价值在于：1)建立热应激多组学分析新范式；2)发现神经内分泌-代谢物互作网络；3)识别可转化的生物标志物。未来研究可拓展至不同应激时程的动态监测，并验证关键通路在改善家禽生产性能中的实际应用价值。这些成果对应对气候变化下的畜禽健康管理具有重要指导意义。