外源性褪黑素通过改善脂质代谢，缓解由热应激引起的代谢减缓，从而促进肉鸡的生长

《Journal of Thermal Biology》：Exogenous melatonin alleviates heat stress-induced metabolic slowdown affecting broiler growth by improving lipid metabolism

本研究通过体内实验和网络药理学分析，探讨褪黑素缓解高温应激诱导的肉鸡脂代谢紊乱的机制。实验表明，中等剂量褪黑素（1.0 mg/kg）显著提升鸡的生长性能，降低血清脂质指标（TC、TG、GLU、LDL），减少肝脏脂质沉积和氧化损伤，其机制涉及AMPK/PPARα信号通路激活及SREBP1/FASN途径抑制。

　　

费松|王冰琳|康欣|韩艾格|芮慧媛|徐向阳|郭毅|葛明|姜晓文|于文辉

中国东北农业大学兽医学院，哈尔滨，150030

摘要

热应激（HS）会引发代谢减缓，从而影响家畜和家禽的生长。本研究旨在探讨褪黑素（MT）在缓解热应激引起的肉鸡脂质代谢紊乱中的作用及其机制。60只圣农901肉鸡被随机分为六组（每组10只），包括对照组、高剂量MT干预组（2.0 mg/kg体重）、HS组以及低剂量MT组（0.5 mg/kg体重）、中等剂量MT组（1.0 mg/kg体重）和高剂量MT组（2.0 mg/kg体重）。通过体内实验和网络药理学分析，本研究阐明了MT通过调节脂质代谢来缓解热应激引起的代谢减缓从而促进肉鸡生长的机制。结果表明，褪黑素补充显著提高了热应激下肉鸡的生长性能。与HS组相比，HSL组、HSM组和HSH组的血清T-CHO、TG、GLU和LDL水平显著降低（P < 0.05），同时肝脏脂质沉积和氧化损伤也有所减少，这表明MT能够在热应激条件下增强肝脏脂质代谢。网络药理学筛选显示，MT通过AMPK/PPARα信号通路调节关键脂质代谢靶点。RT-qPCR数据显示，HSM组的AMPKα和PPARα表达显著高于HS组（P < 0.01），而SREBP1/FASN通路中的关键基因表达下调。研究表明，MT通过激活AMPK/PPARα信号通路促进脂肪酸氧化，同时抑制SREBP1/FASN介导的脂质合成，从而改善热应激引起的肝脏脂质积累。综上所述，1.0 mg/kg体重的MT是最佳干预剂量，通过多靶点调节有效改善脂质代谢紊乱，为提高家禽对热应激的抵抗力提供了理论基础和实践参考。

引言

热应激（HS）是一种常见的环境压力源，其特征是生物体对超过其体温调节能力的高温刺激产生非特异性生理反应（Chen等人，2021年）。全球变暖和集约化养殖方式的结合显著增加了家畜和家禽的热应激发生率，导致更高的死亡率和巨大的经济损失（Oluwagbenga和Fraley，2023年）。家禽没有汗腺且被羽毛覆盖，因此特别容易受到热应激的影响（Watts等人，2018年）。研究表明，热应激会降低肉鸡的饲料摄入量和饲料转化效率，抑制生长性能，引发肝脏脂质代谢紊乱，并降低肌肉质量（Ncho等人，2021年）。这一系列病理变化与氧化应激增加和代谢途径紊乱密切相关（Goo等人，2019年）。

肝脏代谢在肉鸡的葡萄糖和脂质处理中起着核心作用。研究表明，长期热应激会导致肉鸡肝脏中脂质积累和糖原浸润（Delles等人，2014年）。其主要原因是热应激引起线粒体功能障碍，损害线粒体并增加活性氧（ROS）的产生，从而引发氧化应激。这种能量代谢紊乱和氧化损伤会进一步引发肝细胞的炎症反应，最终导致肝组织损伤和功能受损。研究表明，热应激会诱导宁都黄鸡肝脏中的坏死性凋亡，这一机制与RIPK3-PDC信号通路的激活密切相关。纳伦吉宁通过抑制这一通路来减轻肝脏损伤。总体而言，这些研究揭示了热应激引起肝脏损伤的复杂分子网络（Liu等人，2025年）。热应激导致线粒体功能障碍和ROS爆发，直接抑制肝脏脂质分解代谢，可能扰乱脂质输出，最终导致肝细胞内脂质异常积累，表现为血清转氨酶水平升高（Bishay等人，2021年）。虽然改进的饲养管理、优化的环境条件以及抗应激药物的应用可以减轻热应激损伤，但开发高效安全的代谢调节剂仍然是研究的重点。褪黑素（MT）是一种内源性吲哚胺激素，在苜蓿、芹菜和茴香等植物中广泛存在（Kennaway，2017年；Teodoro等人，2014年）。褪黑素具有多种生物学功能，包括调节昼夜节律、清除自由基和抑制炎症反应（Yong等人，2021年）。研究表明，褪黑素通过激活抗氧化防御系统和增强线粒体功能来缓解小鼠的骨骼肌萎缩（Teodoro等人，2014年）。它还显示出调节家畜免疫、生殖和肠道健康的潜力（Chen等人，2023年）。研究显示，褪黑素可以降低甘油三酯水平，减少肝脏脂质积累，并促进脂质分解（Zhai等人，2021年）。一些研究还报道了褪黑素对动物胴体和肉质的影响（Duan等人，2019年；Reid等人，2023年）。然而，褪黑素在畜牧业中的使用仍然有限，其对肉鸡肉质的影响尚未得到明确阐明。

随着生物信息学的快速发展，网络药理学将药物、成分、靶点、疾病、生物过程和通路的数据整合成综合网络。这种方法有助于预测多靶点药物预防疾病的分子机制。因此，本研究旨在通过体内实验和网络药理学分析相结合的方法，阐明褪黑素调节热应激肉鸡脂质代谢紊乱的分子机制。通过阐明褪黑素对关键信号通路（特别是AMPK和PPARα）的调节作用，并将这些作用与肝脏组织病理学、氧化应激标志物以及与脂质代谢相关的基因表达谱相关联，本研究为将褪黑素作为新型饲料添加剂以缓解热应激提供了理论基础，并扩展了其在改善家畜和家禽肉质方面的潜在应用。

实验动物和饲养环境设计

实验动物为14日龄的圣农901肉鸡，体重350 ± 50克，适应环境一周后单独饲养在400毫米×380毫米×360毫米的鸡笼中，处于标准环境条件下。动物可以自由饮水和进食。所有饲养管理均符合东北农业大学实验动物福利和伦理委员会制定的规定和管理协议。

实验动物分组和剂量方案

外源性褪黑素对热应激条件下肉鸡生长性能的影响

表2的数据统计分析表明，HS组和MT干预组（HSL、HSM、HSH）的最终体重显著降低（P < 0.05）。然而，补充了MT的HSL组、HSM组和HSH组的最终体重显著高于HS组（P < 0.05）。ADG和ADFI的分析显示，HS组及其MT干预亚组的ADG显著低于对照组（P < 0.05）

讨论与结论

高应激（HS）对家禽的健康、生产和能量代谢有许多负面影响。目前，缓解HS的主要方法是在鸡舍内安装冷水循环系统以提供物理冷却。然而，在开放式鸡舍中使用冷水会增加湿度，从而可能促进某些疾病的发生。那么，代谢调节能否减轻热应激引起的生长迟缓等不良影响呢？研究表明

作者贡献声明

姜晓文：资源提供。葛明：资源提供。于文辉：写作——审稿与编辑。王冰琳：写作——审稿与编辑。费松：写作——初稿撰写。韩艾格：概念构思。康欣：概念构思。徐向阳：项目管理。芮慧媛：方法学设计。郭毅：方法学设计

未引用的参考文献

A Al-Sagan等人，2020年；Gonzalez-Rivas等人，2020年。

数据可访问性声明

本研究中分析或生成的数据已上传至Mendeley Data，http://dx.doi.org/10.17632/mzk6ymf8fj.1

资金来源

本工作得到了中国农业农村部中国兽医生物学重点实验室的支持（NYX2024009）。

利益冲突声明

所有作者声明在研究中不存在利益冲突，并同意手稿的内容。

致谢：

作者感谢于文辉教授在实验中的帮助，以及东北农业大学中国兽医研究所提供的实验设施。