《Journal of Thermal Biology》：Exploring the Protective Mechanism of Exogenous Melatonin on Intestine of Heat-Stressed Chicks Based on Network Pharmacology and Intestinal Microbiota Analysis
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高温应激会损害家禽肠道健康并降低抗氧化能力与免疫功能，外源褪黑素通过调节盲肠菌群改善上述指标，其中1.0 mg/kg剂量效果最佳。
徐向阳|康鑫|刘梦梦|张书琪|董赛楠|姜晓文|余文辉
中国东北农业大学兽医学院，哈尔滨 150030
摘要
热应激对家禽的健康构成严重威胁，不仅会损害肠道健康，还会降低抗氧化防御能力并削弱免疫反应。外源性褪黑素可通过盲肠微生物群增强热应激雏鸡的抗氧化能力，同时减少炎症反应和肠道屏障损伤。21日龄的海兰褐鸡被分为对照组、热应激组以及三个不同剂量褪黑素处理组（0.5、1.0、2.0 mg/kg）。除了对照组（每天00:00至24:00温度为22 ± 2 °C）外，其他组均连续21天暴露在高温环境（每天08:00至18:00温度为34 ± 2 °C）中。结果表明，热应激显著降低了雏鸡的最终体重，增加了血清中的MDA、IL-1β、IL-6、TNF-α、D-LA和DAO水平，降低了GSH-Px、CAT和SOD的活性，并减少了空肠和回肠绒毛高度/隐窝深度（VH/CD）、盲肠厚壁菌门/拟杆菌门（F/B）比例以及乳酸菌的数量。外源性褪黑素逆转了这些变化，其中1.0 mg/kg的剂量效果最佳。它促进了抗氧化酶活性的恢复，降低了血清中的炎症因子、D-LA和DAO水平，上调了空肠和回肠中的VH/CD及紧密连接基因（CLDN1、OCLN、TJP1、MUC2）的表达，增加了盲肠中的F/B比例，并丰富了乳酸菌的数量。网络药理学和分子对接分析确定了其抗氧化和抗炎作用的核心靶点。褪黑素通过减少炎症和氧化应激来缓解热应激引起的肠道损伤。
引言
全球范围内，家禽产业在农业及相关领域的重要性日益凸显。研究表明，热应激是家禽养殖中最严重的应激因素之一，会对动物健康和生产性能产生显著负面影响（Gonzalez-Rivas等人，2020；Vandana等人，2021）。由此造成的经济损失高达2.4亿美元（St-Pierre等人，2003）。家禽是恒温动物，适合其生长的温度范围为21-26 °C（Naga Raja Kumari和Narendra Nath，2018）。如果长时间（超过7天）暴露在30 °C的高温环境中，会导致慢性热应激（Vandana等人，2021），从而对鸡造成不良影响。欧洲夏季热浪曾导致约400万只肉鸡死亡（García-Herrera等人，2010）。因此，探索安全有效的方法来应对家禽的热应激问题至关重要。肠道是热应激的主要靶器官，在消化和吸收营养物质的同时，还充当抵御体内有害物质的天然屏障（Peng等人，2023）。它还在调节免疫系统方面发挥着重要作用（约70%）（Hosseindoust等人，2022）。热应激可引发氧化应激（Emami等人，2020），破坏肠道紧密连接，导致肠道屏障完整性受损，上皮通透性增加。细菌内毒素会通过受损的黏膜侵入肠道组织，引发局部炎症和免疫反应，最终导致肠道屏障功能障碍（Elokil等人，2024；Jing等人，2023；Lian等人，2020；Zheng等人，2022）。因此，保护肠道黏膜屏障免受热应激的影响对于维持家禽的健康状态至关重要。
目前，除了通过改善鸡舍环境来缓解热应激外，还可以使用一些饮食调节剂，包括维生素（Abd El-Hack等人，2019）、矿物质（Rao等人，2016）、氨基酸（Seifi等人，2018）、益生菌（Wang等人，2018）和抗氧化剂（Hu等人，2019）等。这些措施有助于在高温度环境下维持家禽的肠道健康和正常生产性能（Nawab等人，2018）。褪黑素是一种具有高脂溶性和部分亲水性的强氧化剂，能够渗透多种生理屏障并有效清除活性氧（ROS）。过去25年的研究表明，褪黑素具有多种功能。除了抗氧化作用外，它还能降低身体的炎症反应，中和体内的自由基，调节生物钟，并抑制肿瘤生长（Joseph等人，2024）。先前的研究显示，褪黑素可以对抗表面活性剂引起的肠道通透性增强；值得注意的是，这种抑制作用可被广泛使用的褪黑素受体拮抗剂luzindole所消除（Peters等人，2021）。此外，褪黑素还能以微生物依赖的方式减轻热应激雄性奶山羊的精子生成损伤（Guo等人，2024）。目前对褪黑素广泛分布及其功能多样性的认识已远超最初预期（Reiter等人，2014）。然而，褪黑素对热应激引起的雏鸡肠道健康的影响尚未得到充分研究。
因此，我们希望探讨外源性褪黑素是否也能通过调节盲肠微生物群来改善热应激雏鸡的肠道健康，减轻氧化应激水平和炎症状态。这为褪黑素作为缓解家禽热应激的潜在营养策略提供了新的证据。
实验设计
购买了一日龄的海兰褐鸡雄性雏鸡，并在单层笼养环境中饲养。当它们长到21日龄时，挑选出150只健康的雏鸡（平均体重150 ± 50克），随机分配到五个不同的处理组：标准对照组（C组）、热应激组（HS组）以及三个不同剂量褪黑素处理组，分别为低剂量组（L组）、中剂量组（M组）和高剂量组（H组）。在饲料中添加了褪黑素
外源性褪黑素改善了热应激雏鸡的生长抑制
如表1所示，与C组相比，HS组雏鸡的体重、日均增重（ADG）和日均饲料摄入量（ADFI）显著较低，而饲料转化率（F/G）较高。相比之下，M组雏鸡的体重和ADG显著增加，ADFI没有显著变化，F/G则明显降低。结果表明，褪黑素有效缓解了热应激对雏鸡生长表现的负面影响
讨论
高温环境会对家禽的生产性能产生不利影响，显著降低饲料消耗和日增重。研究表明，当温度在21 °C至30 °C之间时，饲料摄入量会减少1.5%；当温度升至32 °C至38 °C时，每升高1 °C，饲料消耗量的减少幅度会增加4.6%（Payne，1966）。热应激导致饲料消耗和日增重显著下降的现象表明结论
在本实验中测试的三种褪黑素剂量中，1.0 mg/kg被认为是最有效的剂量，能够有效缓解雏鸡的热应激。该剂量没有表现出剂量依赖性效应，并完全逆转了热应激引起的不良生理和肠道菌群变化。因此，对于暴露在上述热应激条件下的21日龄海兰褐鸡，建议补充1.0 mg/kg的褪黑素作为有效且实用的方法
作者贡献声明
姜晓文：撰写、审稿与编辑、监督。董赛楠：数据可视化。张书琪：数据验证。刘梦梦：实验调查、数据整理。康鑫：软件使用、方法设计。徐向阳：初稿撰写、数据分析、概念构建。余文辉：撰写、审稿与编辑、资金申请
数据可用性
本研究分析或生成的数据已上传至Mendeley Data，doi: 10.17632/sbd6rzw2b6.2。
研究资助
本工作得到了中国农业农村部重点生物实验室基金（NYX2024009）的支持。致谢
本研究得到了中国农业农村部重点生物实验室基金（项目编号：NYX2024009）的财政支持。
