镉暴露通过氧化应激和炎症加速肉鸡育种鸡的卵巢老化过程

《Animal Reproduction Science》：Cadmium exposure accelerates ovarian aging in broiler breeders through oxidative stress and inflammation

Cd暴露加速肉鸡繁殖母鸡卵巢衰老，通过诱导氧化应激（MDA、4-HNE升高，抗氧化酶活性下降）和炎症反应（IFN-γ、IL-8等促炎基因上调），导致卵巢组织结构损伤、卵泡数量减少及细胞凋亡（Bax、caspase-3等促凋亡基因上调），同时激活衰老相关通路（P21、P16、γ-H2AX上调，SIRT1/6下调）。摘要：

　　

南京农业大学动物科学与技术学院，江苏省动物源性食品生产与安全保障重点实验室，江苏省肉品生产加工与质量控制协同创新中心，南京210095，中国

摘要

镉（Cd）是一种具有生殖毒性的环境污染物。迄今为止，其对肉鸡种鸡卵巢老化的影响仍知之甚少。本研究建立了一种为期10周的镉暴露模型。数据表明，镉暴露损害了肉鸡种鸡的产蛋性能并降低了鸡蛋质量。值得注意的是，它显著提高了血清中的天冬氨酸氨基转移酶（AST）和丙氨酸氨基转移酶（ALT）的活性，同时降低了血清中的甘油三酯（TG）浓度（P < 0.05）。此外，镉暴露减少了卵巢间质的相对重量，导致卵巢组织结构受损，并显著降低了卵泡数量（P < 0.05）。进一步的研究表明，镉暴露引发了卵巢氧化应激，表现为4-羟基壬烯醛（4-HNE）和丙二醛（MDA）含量升高，以及抗氧化能力（T-AOC、SOD、GSH-Px）下降（P < 0.05）。镉暴露还促进了促炎基因（IFN-γ、IL-8、IL-17、NF-κB）的转录激活（P < 0.05）。TUNEL染色和RT-qPCR分析显示，镉暴露增加了卵巢细胞的凋亡率，并上调了促凋亡基因（Bax、caspase-3、caspase-8和caspase-9）的mRNA表达（P < 0.05）。免疫荧光和RT-qPCR结果进一步证实，镉暴露在蛋白质和转录水平上上调了与衰老相关的标记物P21，同时上调了P16和γ-H2AX的mRNA表达，下调了衰老调节基因SIRT1和SIRT6的mRNA表达（P < 0.05）。总之，镉暴露通过诱导氧化应激和促进炎症加速了肉鸡种鸡的卵巢老化，这为缓解镉引起的卵巢老化提供了潜在的治疗靶点。

引言

镉（Cd）是一种天然存在于环境中的非必需金属元素，对生物系统具有显著的毒性作用。由于其较长的生物半衰期（10-30年），镉容易在体内积累，从而损害多个器官系统，如肝脏和肾脏（Ma等人，2022年；Li等人，2024年）。值得注意的是，镉对生殖系统具有特别明显的有害影响，因为它可以在卵巢组织中积累并导致卵巢功能障碍（Wan等人，2018年）。随着冶金、电镀等工业活动的扩张，镉的应用显著增加，导致环境中的镉污染日益严重（Li等人，2024年）。最近的一项调查显示，在有毒金属中，镉的全球土壤超标率最高（9%）（Hou等人，2025年）。这对人类和动物的健康构成了日益严重的威胁。据报道，畜禽粪便中的镉浓度可高达129.8毫克/千克（Li等人，2010年）。这表明农业环境中的镉污染对畜禽的健康生产构成了重大威胁。

作为控制肉鸡种鸡繁殖的关键器官，卵巢是其繁殖效率和整体商业价值的主要决定因素。卵巢是雌性动物最早出现老化迹象的器官之一；这种过早的老化不仅会降低生育能力，还会增加与年龄增长相关的疾病（如骨质疏松症）的易感性（Broekmans等人，2009年）。卵巢老化是指卵巢功能逐渐下降直至衰竭的过程，其特征是卵泡数量和质量的减少（Yan等人，2022年；Wu等人，2025a）。在禽类生产中，产蛋鸡的卵巢会随着年龄的增长而逐渐老化。当鸡进入产蛋后期时，其产蛋率会逐渐下降。因此，调节卵巢老化是延长产蛋周期的有效策略（Yang等人，2024年）。镉是一种已知的环境毒素，与卵巢老化有关，研究表明其在人类卵巢中会随年龄增长而积累（Varga等人，1993年）。另一项研究也发现，镉暴露会导致大鼠的代谢紊乱并损害卵泡发育，最终导致卵巢过早老化（da Costa等人，2021年）。然而，镉对肉鸡种鸡卵巢老化的影响仍不清楚。

氧化应激和炎症已被证实是卵巢老化的关键驱动因素（Du等人，2022年；Yang等人，2024年；Wu等人，2025a）。对灵长类动物卵巢老化的单细胞转录组分析表明，与年龄相关的卵巢抗氧化防御系统下降会导致氧化损伤增加、颗粒细胞与卵母细胞之间的通信受损，以及卵母细胞质量和卵巢储备能力下降（Wang等人，2020年）。值得注意的是，同一研究还将炎症确定为卵巢老化的主要促成因素（Wang等人，2020年）。氧化应激和炎症的联合作用是加速卵巢老化的主要因素。使用褪黑素等抗氧化剂或MIT-001等抗炎剂进行治疗干预已被证明可以改善卵巢老化症状（Song等人，2016年；Kang等人，2023年）。这些发现进一步验证了氧化应激和炎症过程在卵巢老化发病机制中的关键作用。先前的研究报道，镉暴露会导致丙二醛（MDA）积累、活性氧（ROS）生成以及促炎核因子κB（NF-κB）信号通路的激活，从而加剧猪的肠道损伤（Chen等人，2022年）。类似地，对鸭的研究表明，镉暴露会导致肝脏中ROS的过量产生，并触发关键炎症介质（包括IL-1β、IL-6和TNF-α）的释放（Cao等人，2022年）。总体而言，这些结果表明氧化应激和炎症是镉引起器官损伤的关键机制。然而，镉暴露是否通过这一途径加速肉鸡种鸡的卵巢老化尚不清楚。

本研究的目的是探讨镉暴露对肉鸡种鸡卵巢老化的影响。通过使用分级镉暴露模型（0、70和140毫克/千克），我们发现镉暴露损害了卵泡发育和卵巢组织结构，同时引发了氧化应激和炎症反应。这些病理变化随后导致细胞凋亡和衰老增加，最终加速了卵巢老化。这些结果为评估镉污染对禽类生殖健康的影响提供了理论基础，并为预防策略的制定提供了依据。

材料与方法

实验方案得到了南京农业大学动物护理和使用委员会的批准（许可证编号：NJAU.No20260105002）。

卵巢中的镉含量

为了确定镉暴露对卵巢积累的影响，我们测量了卵巢组织中的镉含量。如图1所示，膳食镉暴露导致卵巢中镉的积累呈剂量依赖性。Cd70组和Cd140组中的镉含量显著高于对照组（P < 0.001）。值得注意的是，Cd140组中的镉浓度显著高于Cd70组（P < 0.001）。

产蛋性能和鸡蛋质量

与对照组相比，镉暴露剂量依赖性地...

讨论

先前的研究已经证实，产蛋鸡的卵巢老化会损害产蛋性能和鸡蛋质量（He等人，2023年）。我们的结果一致表明，镉暴露降低了饲料转化效率和合格鸡蛋的比例，同时降低了鸡蛋重量、壳厚度和壳强度等质量参数。这些不利影响可能部分归因于卵巢老化。值得注意的是，尽管镉暴露显著损害了产蛋性能...

资助

本研究得到了中国国家重点研发计划（2023YFD1300802）的支持。

作者贡献

彭旭、童兴、林张、梁钊和冯高设计了本研究。彭旭进行了实验、分析了实验数据并起草了手稿。冯高对手稿进行了润色。所有作者都阅读并批准了最终版本的手稿。

CRediT作者贡献声明

彭旭：撰写——原始草稿、可视化、数据分析、概念化。林张：撰写——审阅与编辑、监督、方法学。童兴：撰写——审阅与编辑、监督、方法学。冯高：撰写——审阅与编辑、监督、资金获取。梁钊：撰写——审阅与编辑、监督、方法学。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。