《Poultry Science》：In ovo injection of vitamin D
3 improves intestinal development of chicks via activating vitamin D receptor
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为解决福利友好型蛋鸡饲养系统对内部生理状态影响机制不明的问题，研究人员开展了笼养（BC）、舍饲（BR）和散养（FR）三种系统的对比研究，结合表型与多组织（脑、肝、卵巢、输卵管）转录组学分析。结果发现，笼养增强了胰岛素抵抗通路信号，而福利饲养系统（舍饲/散养）促进了去甲肾上腺素（NE）信号，从而揭示了饲养环境通过神经内分泌和代谢通路显著塑造蛋鸡内部生理状态，为改善蛋鸡福利和健康提供了分子层面的见解。
在全球动物福利日益受到重视的背景下，蛋鸡的饲养方式正经历着一场变革。传统笼养系统因限制动物自然行为而备受争议，福利友好型的非笼养系统，如舍饲（Barn）和散养（Free-Range），越来越普及。然而，尽管我们知道这些不同饲养系统会影响蛋鸡的行为、羽毛状况等外在表型，但隐藏在羽毛之下的内在生理世界——不同环境如何从分子层面塑造蛋鸡的身体和大脑——却仍然是个“黑箱”。理解这些内在变化，对于科学评估和改善蛋鸡福利至关重要。
近期发表在《Poultry Science》上的一项研究，为我们打开了这个“黑箱”。来自日本东京农工大学的研究团队，对分别饲养在笼养（BC）、舍饲（BR）和散养（FR）三种系统中的蛋鸡，进行了一次从行为观察到分子机制的“全身扫描”。他们不仅记录了鸡只的行为和体况，更从每只鸡身上采集了大脑（大脑半球、间脑）以及参与产蛋的关键外周组织（肝脏、卵巢、膨大部、子宫部）共90个样本，进行了深入的转录组学分析。研究结果清晰地表明，饲养环境不仅仅改变了鸡的行为模式，更深刻地重塑了其内部的生理景观：笼养环境可能诱发了大脑和肝脏的胰岛素抵抗倾向，而福利更好的舍饲和散养系统则增强了大脑中的去甲肾上腺素信号。
为了系统探究不同饲养系统对蛋鸡的全面影响，研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：首先，通过行为观察和佩戴三轴加速度计（nano tag?）对蛋鸡进行表型分析，自动记录并比较其活动水平。其次，研究团队采集了来自三种饲养系统、每个系统5只重复鸡只的六个关键组织（大脑半球、间脑、肝脏、卵巢、输卵管膨大部、子宫部）样本，总计90个，并利用RNA测序（RNA-seq）技术进行了全转录组分析。再次，他们通过高效液相色谱电化学检测法（ECD-HPLC）测定了大脑中单胺类神经递质（如去甲肾上腺素NE）及其代谢产物的浓度。最后，通过口服葡萄糖耐量试验（GTT）评估了蛋鸡的胰岛素敏感性，以验证转录组学分析中揭示的代谢相关变化。
Phenotypic characterization（表型特征分析）
通过表型特征分析，研究人员发现舍饲（BR）和散养（FR）蛋鸡表现出比笼养（BC）蛋鸡更多的舒适行为（如理羽、伸展），并且活动量在光照期显著更高。同时，笼养蛋鸡的爪长更长，而散养蛋鸡的鸡冠颜色更深。主成分分析（PCA）清晰地将三种饲养系统的个体区分开，表明每种系统都产生了独特的表型特征谱。其中，第一个主成分（PC1）区分了笼养与非笼养系统，第二个主成分（PC2）则进一步将散养与笼养和舍饲区分开，暗示了环境丰容（Environmental Enrichment）和阳光暴露（Sunlight）是造成差异的两个主要因素。
Transcriptomic profiling（转录组图谱分析）
通过对六个组织的转录组分析，研究人员鉴定出了大量差异表达基因（DEGs）。他们根据表型PCA的结果，定义了两种类型的DEGs：一种是“环境丰容相关差异表达基因”（EE DEGs，通过比较笼养与非笼养系统得出），另一种是“阳光暴露相关差异表达基因”（SUN DEGs，通过比较室内饲养与散养系统得出）。这一分析为后续探究不同环境因素（空间/设施 vs. 阳光）的分子效应奠定了基础。
KEGG annotation and enrichment analysis（KEGG注释与富集分析）
对差异表达基因进行KEGG通路富集分析发现，在笼养蛋鸡的间脑和肝脏中，与胰岛素抵抗相关的通路显著富集。同时，在所有三种系统的比较中，大脑半球都富集到了“神经活性配体-受体相互作用”和“钙信号通路”。
Norepinephrine signaling in the cerebral（大脑中的去甲肾上腺素信号）
进一步的基因表达分析显示，与非笼养系统（BR和FR）的蛋鸡相比，笼养（BC）蛋鸡大脑中负责将去甲肾上腺素转化为肾上腺素的PNMT基因表达更高，而肾上腺素能受体ADRB1和钙离子感应蛋白CRACR2B的表达则更低。实验验证发现，笼养蛋鸡大脑中的去甲肾上腺素（NE）浓度更高，但其代谢产物MHPG与NE的比值（MHPG/NE，反映NE周转率）却更低。这些结果表明，非笼养系统可能通过环境丰容增强了大脑中去甲肾上腺素信号的传递效率，而笼养环境可能导致NE在突触积累，信号传递效率反而降低。
Insulin signaling and insulin sensitivity（胰岛素信号与胰岛素敏感性）
转录组分析显示，笼养蛋鸡的间脑中，与胰岛素抵抗相关的基因（如MLXIPL、RPS6KA2、RPS6KA3）表达上调，而与食欲抑制相关的CARTL基因表达下调。在肝脏中，参与糖异生的关键酶PCK1基因在笼养蛋鸡中表达上调。口服葡萄糖耐量试验（GTT）的结果支持了这一发现：笼养蛋鸡在摄入葡萄糖后，其血糖水平倾向于在更长时间内维持较高水平，显示出胰岛素敏感性降低的趋势，这与胰岛素抵抗的分子特征相符。这表明，笼养环境带来的行为限制，可能通过脑-肝轴（具体而言是通过肝迷走神经）促进了全身性的胰岛素抵抗状态。
综上所述，这项研究通过整合表型、多组织转录组和生理验证实验，首次在分子层面系统地描绘了不同饲养系统如何塑造蛋鸡的内部生理状态。研究得出的核心结论是：1. 福利友好的非笼养系统（舍饲和散养）通过提供环境丰容，促进了蛋鸡的舒适行为和活动，并增强了大脑中的去甲肾上腺素信号通路，这可能与改善的神经生理状态相关。2. 相反，传统的笼养系统限制了蛋鸡的自然行为，不仅导致行为多样性降低，还可能诱发大脑（间脑）和肝脏的胰岛素抵抗信号，增加了代谢紊乱的风险。这些发现将蛋鸡的外在福利表现与内在的神经内分泌及代谢调控网络联系了起来。
在讨论部分，作者指出，环境丰容已知能增强动物的行为多样性和认知功能，并诱导神经可塑性变化，这与本研究中观察到的去甲肾上腺素信号增强相一致。同时，笼养导致的胰岛素抵抗可能与活动受限有关，并可能增加蛋鸡罹患脂肪肝出血综合征（Fatty Liver Hemorrhagic Syndrome, FLHS）的风险。值得注意的是，虽然散养蛋鸡在活动水平上与舍饲蛋鸡相似，但其在胰岛素信号相关的转录组特征和葡萄糖清除模式上却与笼养蛋鸡有相似之处，这提示除了活动空间，阳光暴露这一因素可能通过未知的分子机制产生了复杂影响，值得未来深入研究。
这项研究的意义重大。它不仅为“饲养环境影响动物生理”这一宏观命题提供了坚实的分子证据链，更重要的是，它识别出了如ADRB1、CRACR2B、CARTL、PCK1等潜在的分子标志物，为未来开发客观、基于生物学的蛋鸡福利评估工具奠定了基础。尽管本研究样本量和饲养系统规模有限，其结论仍需在更大规模的商业养殖环境中验证，但它无疑为我们理解动物福利的生物学本质，以及推动畜牧业向更健康、更可持续的方向发展，迈出了关键的一步。
