长期流行音乐暴露通过神经与氧化应激通路损害蛋鸡生产性能与繁殖性能

《Poultry Science》：long-term pop music exposure impairs production and reproductive performance in laying hens via neural and oxidative stress pathways

　　

摘要：舒缓音乐已被认为是一种有效的环境富集形式，可改善家禽福利；然而，流行音乐对蛋鸡的影响尚不清楚。本研究系统评估了长期流行音乐暴露对蛋鸡生产性能、蛋品质、生理状态及中枢神经系统反应的影响。流行音乐暴露显著降低了日均采食量、产蛋率和蛋重，同时增加了破蛋率，并降低了蛋壳强度和蛋黄颜色（P < 0.05）。血液生化分析显示，肌酸激酶（CK）活性升高，抗氧化能力受损，繁殖激素（促性腺激素释放激素（GnRH）、促黄体生成素（LH）和雌二醇（E2））浓度降低（P < 0.05）。组织学检查显示，音乐暴露组蛋鸡大脑神经元密度增加，卵巢卵泡数量减少。转录组学分析鉴定出760个差异表达基因，主要涉及神经发育和神经内分泌调控，包括γ-氨基丁酸能突触、血清素能突触和GnRH分泌通路。这些研究结果表明，长期流行音乐暴露可能作为蛋鸡的一种慢性应激源，通过诱导氧化应激、破坏神经稳态、改变抑制性神经传递以及损害下丘脑-垂体-性腺轴功能，从而损害生产性能和繁殖性能。

论文解读

一、研究背景与科学问题

鸡蛋作为优质且经济实惠的动物蛋白来源，在保障食品供应和满足人类营养需求方面发挥着重要作用。在现代集约化养殖体系中，环境因素已成为影响家禽健康和生产力的关键决定因素。长期或慢性环境应激可损害产蛋性能和蛋品质，从而严重制约蛋鸡产业的生产效率和经济效益。集约化生产系统使蛋鸡面临多种环境挑战，包括热应激、饲养密度、噪音及其他管理相关应激源，这些因素可能破坏蛋鸡的生理稳态和动物福利。越来越多的证据表明，慢性环境应激对产蛋性能、蛋品质、免疫功能及代谢状态产生负面影响，从而限制商业化蛋鸡生产系统的效率和经济可持续性。

声音是家禽重要的环境刺激，可调节生理应激反应、行为模式和生产性能。声学刺激经外周听觉感受器转化为电信号后传递至中枢神经系统，进而调节神经可塑性和神经递质网络。已有研究表明，声学刺激可影响血清素（5-HT）、γ-氨基丁酸（GABA）和多巴胺等关键神经递质的分泌与代谢，这些神经递质在下丘脑水平整合并参与神经内分泌调控。此外，声音刺激可能通过调节下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴和下丘脑-垂体-性腺（HPG）轴来调控卵泡发育和繁殖性能。在商业化蛋鸡生产系统中，蛋鸡持续暴露于通风系统、饲喂设备、集蛋机械、农场车辆及日常人类活动所产生的复杂声学环境中，这种持续的声学刺激可能作为环境应激源，影响蛋鸡的行为反应、生理应激状态和生产性能。

然而，声学刺激并非总是产生负面影响。适当的声学富集，以合适的声强、频率组成和时间模式为特征，可调节行为反应、缓解应激并改善家禽福利指标。已有研究表明，具有稳定节奏结构和相对一致声学模式的音乐，如古典音乐、小提琴和钢琴作品，可减轻家禽的应激反应、改善生理参数并提高生产性能。然而，对于具有更大时间和频谱变异的声学复杂音乐，长期暴露对家禽的生物学效应尚不清楚。因此，本研究选择流行音乐作为复杂音乐刺激的代表形式，探讨长期暴露于这种独特声学模式是否影响蛋鸡的生产性能和生理反应。

二、研究内容与主要结论

本研究系统评估了长期流行音乐暴露对海兰灰蛋鸡生理状态、产蛋性能、蛋品质及中枢神经系统的影响，并进一步阐明声学刺激调节中枢神经调控网络和神经内分泌轴的潜在机制，为禽场声学环境管理和动物福利改善提供科学依据。研究结果显示，长期流行音乐暴露显著降低了蛋鸡的日均采食量、蛋重和产蛋率，同时增加了破蛋率。蛋品质方面，蛋壳强度、蛋重、蛋黄颜色评分和蛋黄重量均显著下降。血液生化分析显示，血清肌酸激酶（CK）活性显著升高，丙二醛（MDA）含量增加，谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性和总抗氧化能力（T-AOC）降低，表明机体处于氧化应激状态。血清5-HT水平降低，繁殖激素GnRH、LH和E₂浓度均显著下降。组织学检查发现，音乐暴露组蛋鸡大脑神经元密度增加、胶质细胞数量增多，神经元树突分支和树突棘密度增加；卵巢组织中各发育阶段卵泡数量明显减少，伴随基质结构疏松和炎性细胞浸润。转录组分析鉴定出760个差异表达基因（DEGs），其中上调基因672个、下调基因88个，主要富集于神经发育、神经内分泌调控相关通路，包括γ-氨基丁酸能突触、血清素能突触、GnRH分泌、Wnt信号通路、轴突导向、mTOR信号通路、雌激素信号通路、TGF-β信号通路及神经活性配体-受体相互作用等。

三、关键技术与方法

研究人员选取两个商业化蛋鸡舍，每个鸡舍饲养50,000只60日龄海兰灰蛋鸡，一个作为对照组维持自然声学环境，另一个作为音乐组每日暴露于流行音乐。音乐组通过商业广播系统播放流行音乐，扬声器以约10米间隔安装于天花板，每日06:00至18:00播放。对照组平均背景声强为79 dB、主频为43 Hz，音乐组为84 dB、845 Hz。每个鸡舍设立6个独立笼单元作为重复，每个重复10只鸡。产蛋性能从560至600日龄记录，600日龄时每组随机选取18只鸡采集血液、脑和卵巢组织。研究采用酶联免疫吸附测定（ELISA）检测血清皮质酮（CORT）、5-HT、GnRH、LH和E₂浓度；采用比色法测定CK活性；采用硫代巴比妥酸（TBA）法测定MDA含量；采用羟胺法测定总超氧化物歧化酶（T-SOD）活性；采用比色法测定GSH-Px活性；采用ABTS法测定总抗氧化能力（T-AOC）。组织形态学观察采用苏木精-伊红（H&E）染色和高尔基（Golgi）染色。转录组测序采用Illumina NovaSeq 6000平台，差异表达基因鉴定阈值为|fold change| ≥ 1.5且P < 0.05，功能富集分析采用GOseq和KOBAS工具。差异表达基因验证采用实时荧光定量PCR（RT-qPCR），以β-actin为内参基因。

四、研究结果

1. 1.
   长期流行音乐暴露对蛋鸡生产性能的影响

音乐暴露组声强显著高于对照组（P < 0.05）。流行音乐暴露对体重无显著影响（P > 0.05），但音乐组个体间变异更大。生产性能方面，流行音乐组日均采食量、蛋重和产蛋率均显著低于对照组（P < 0.05），破蛋率显著升高（P < 0.05），料蛋比无显著差异（P > 0.05）。

1. 2.
   长期流行音乐暴露对蛋品质的影响

与对照组相比，长期流行音乐暴露对蛋形指数、蛋壳颜色、蛋白高度、哈氏单位和蛋壳厚度无显著影响（P > 0.05），但蛋壳强度和蛋重显著降低（P < 0.05），蛋黄颜色评分和蛋黄重量也显著下降（P < 0.05）。

1. 3.
   长期流行音乐暴露对血液生化参数的影响

音乐暴露显著升高血清CK活性（P < 0.05），CORT浓度无显著变化（P > 0.05）。血清5-HT水平显著降低（P < 0.05）。抗氧化指标方面，T-SOD活性两组间无显著差异，GSH-Px活性和T-AOC显著下降（P < 0.05），MDA含量显著升高（P < 0.05），表明脂质过氧化增强、抗氧化防御受损。繁殖激素方面，音乐组血清GnRH、LH和E₂浓度均显著低于对照组（P < 0.05），表明长期流行音乐刺激可能抑制HPG轴。H5、H7和ND抗体滴度未受音乐暴露显著影响（P > 0.05）。

1. 4.
   长期流行音乐暴露对卵巢和脑组织形态学的影响

卵巢H&E染色显示，对照组卵巢结构完整、无明显炎症变化；音乐组各发育阶段卵泡数量明显减少，基质结构疏松，出现大量深染细胞包括巨噬细胞和淋巴细胞，提示明显炎性细胞浸润。大脑皮层组织学检查显示，音乐组神经元密度增加、胶质细胞数量略增；高尔基染色显示音乐组神经元树突分支更复杂、树突棘密度更高。

1. 5.
   长期流行音乐暴露对脑转录组的影响

主成分分析（PCA）显示两组间明显分离，PC1和PC2分别解释89.4%和7.1%的总方差。共鉴定出760个差异表达基因，包括672个上调和88个下调基因。GO富集分析显示上调基因主要富集于发育调控、神经发生、转录因子活性和离子通道功能等生物学过程；下调基因主要与神经发育、转录调控、细胞代谢和细胞骨架组织相关。KEGG通路分析显示上调基因显著富集于GnRH分泌、Wnt信号通路、轴突导向、mTOR信号通路、雌激素信号通路、TGF-β信号通路、神经活性配体-受体相互作用、GABA能突触、血清素能突触和钙信号通路；下调基因主要富集于嘧啶代谢、VEGF信号通路、氨基酸代谢和Notch信号通路。

1. 6.
   RT-qPCR验证差异表达基因

随机选取6个基因进行RT-qPCR验证，结果与测序数据高度一致，证实了测序分析的准确性和稳健性。

五、讨论与结论

研究人员发现，长期流行音乐暴露显著升高蛋鸡血清CK活性和MDA水平，CORT水平呈上升趋势，表明蛋鸡处于伴随氧化损伤的慢性轻度应激状态。这些生理改变与观察到的产蛋率降低、蛋重下降和破蛋率升高一致。转录组分析显示多个神经发育相关通路显著富集，包括轴突导向、Wnt信号通路、mTOR通路、血清素能突触和GABA能突触通路，这些通路参与神经元增殖、轴突生长、突触形成和网络可塑性，部分解释了音乐暴露组在形态学水平观察到的神经元数量增加和细胞密度升高。GABA能突触通路的显著富集尤为值得关注。GABA作为中枢神经系统主要抑制性神经递质，其能神经元通过直接抑制下丘脑室旁核（PVN）神经元活性，减少促肾上腺皮质激素释放激素（CRH）和精氨酸加压素（AVP）释放，最终抑制HPA轴激活。这可能解释了音乐暴露组CK和MDA水平显著升高而皮质酮水平无显著变化的现象，提示GABA能网络可能对HPA轴发挥负反馈调节作用。此外，GABA能神经元通过抑制厌食性前阿黑皮素原（POMC）神经元并增强促食性神经肽Y/刺鼠相关肽（NPY/AgRP）神经元活性来调节摄食驱动，GABA信号还可影响中枢对胰岛素和瘦素等代谢激素的敏感性，从而调节饱腹感反馈。因此，流行音乐诱导的GABA能突触信号改变可能是本研究观察到的蛋鸡采食量降低的关键神经机制。GABA能输入还可显著抑制中缝背核（DRN）等区域血清素能神经元的自发放电，减少5-HT释放，而血清素系统在情绪状态、摄食行为和繁殖轴调节中发挥重要作用。更重要的是，GABA能神经元通过GABA_A和GABA_B受体对GnRH神经元施加抑制性控制，调节其兴奋性和脉冲式放电模式，进而影响GnRH的脉冲式释放，随后影响LH、FSH和E₂的分泌节律，最终决定卵泡发育和排卵效率。这一机制与观察到的LH和E₂水平降低以及产蛋率下降高度一致。

研究结论：长期暴露于本研究所用的特定复杂流行音乐声学环境与采食量、蛋重和产蛋率降低以及破蛋率升高相关。这些生产相关变化伴随血清CK活性和氧化应激水平升高，以及血清5-HT和繁殖激素水平降低，表明蛋鸡处于慢性生理应激状态。此外，长期声学暴露与神经元重塑和脑转录谱改变相关，受影响基因主要富集于神经发育、神经递质调控和繁殖功能相关通路，包括GABA能和血清素能突触。这些神经改变可能干扰下丘脑对摄食行为和HPG轴功能的调节，从而影响繁殖激素分泌和卵巢稳态，导致采食量和产蛋性能下降。本研究为长期暴露于复杂流行音乐通过神经内分泌调节影响蛋鸡生产性能的潜在机制提供了见解，同时强调在评估和管理商业化家禽生产系统声学环境时，需要考虑声学暴露的特征、强度和持续时间。