循环热应激对肉鸡胸肌、腿肌糖原、AMP、AMPK含量的影响

孙诗昂， 李 冰， 邓亚飞， 李 静， 熊永洁， 贺绍君

(安徽科技学院 动物科学学院，安徽 凤阳 233100)

随着全球气候的变暖,热应激已成为影响世界范围内集约化和规模化家禽生产和福利的主要环境应激源。我国肉鸡饲养方式大多呈笼养或舍养,饲养密度较大,通风不良,且肉鸡体表几乎没有汗腺、体内代谢快[1-3],导致肉鸡饲养过程中热应激问题成为主要问题。当肉鸡出现热应激时，免疫功能降低,饲料转化率降低,存活率急剧下降,生产效益降低[4-5]。

胸肌、腿肌是肉鸡胴体重要组成部分,是胴体中最有价值的部分[6],其重量与肉鸡的经济价值密切相关,应激会对肉鸡肌肉品质产生显著影响[7]。动物组织中的主要能量基质是葡萄糖,它以糖原的形式储存在肝脏和肌肉中,糖原是一种由葡萄糖分子组成的聚合物[8]。机体能量不足时,糖原可以分解为葡萄糖被线粒体吸收产生ATP。AMP、AMPK广泛分布于家禽各组织器官内。热应激发生时动物体内的AMP含量会发生改变,促使AMPK活性发生变化[9],直接磷酸化参与脂质代谢,从能量角度看,热应激必定影响能量代谢,热应激会对肉鸡体内AMP含量及AMPK活性造成影响,进而改变肉鸡体内能量代谢水平。通过测定热应激发生后肉鸡胸肌、腿肌AMP、AMPK含量的变化能反映热应激对肉鸡的危害程度。王继光等[10]只是在热应激对肉鸡生产性能及下丘脑AMPK磷酸化水平方面做出研究,但关于肉鸡胸肌腿肌能量代谢水平和糖原方面并未做出进一步的探索。本试验旨在研究肉鸡热应激状态下体内糖原、AMP、AMPK含量变化并分析其变化原因,为寻找缓解热应激危害相关技术及措施提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 实验动物

40羽35日龄的健康肉鸡,从商业养殖场共获得40只1日龄AA肉仔鸡(平均体重45 g,公母比例相等)。肉鸡饲养分为两个阶段:起始期(1～21 d)和生长期(22～42 d),试验期间,每天光照23 h,自由采食、饮水。两阶段饲养日粮成分如表1。

表1 基础饲粮组成及营养水平

1.2 试验仪器

DL-5-B离心机(上海安亭科学仪器厂)；JPT-5天平(上海岑达天平秤有限公司)；BCD-550WB海尔电冰箱(青岛海尔电冰箱股份有限公司)；Multiskan Go酶标仪(美国伯腾)。

1.3 试验设计

选择40只35日龄健康肉鸡,分为4个重复,每重复在一个笼子(长90 cm、宽90 cm、高38 cm)饲养,22 ℃下常规预饲6 d开始实验。第42天 08:00鸡舍温度升高至31 ℃,16:00降至室温,湿度控制在60%,第43天选择同样升温程序。在0 h(T1)、8 h(T2)、24 h(T3)、32 h(T4)四个时间点各抽取6只肉鸡测定指标。

1.4 样品制备

选取的试验动物在相应的四个时间点屠宰放血,每只各取适量相近(0.2～1 g)的一块胸肌、腿肌存于自封袋中,液氮冷冻放置-80 ℃冰柜中待用。将肌肉研磨使其匀浆化放入离心机3 000 r/min离心10 min。收集上清液,使用考马斯亮蓝法检测上清液中蛋白质含量。

1.5 测定指标及方法

AMP含量及AMPK活性检测原理:使用AMP试剂盒,AMPK试剂盒(202109238625,96T;202110165492,96T,上海酶联生物科技有限公司),采用双抗体夹心法测定样品AMP含量及AMPK活性。考马斯亮蓝试剂盒、糖原的测定按试剂盒说明书测定(202106076458,96T;202108112647,96T,南京建成生物工程研究所)。

1.6 数据分析处理

采用SPSS 18.0软件对数据统计分析,结果使用“平均值±标准差”表示,并采用单因素方差分析法(LSD法)多重比较。差异显著用P<0.05表示,差异极显著用P<0.01表示。

2 结果与分析

2.1 热应激对肉鸡胸肌、腿肌糖原含量的影响

由表2可知,糖原含量胸肌各组无显著差异(P>0.05),腿肌T2相比T1降低26.00%,差异极显著(P<0.01),T3与T1相比极显著升高(P<0.01)。

表2 热应激对肉鸡胸肌、腿肌糖原含量的影响

2.2 热应激对肉鸡胸肌、腿肌AMP含量的影响

由表3可知,AMP含量胸肌T2相比T1升高23.82%,差异极显著(P<0.01),T3与T1相比显著升高(P<0.05);腿肌T2相比T1降低17.58%,差异极显著(P<0.01),T4相比T3差异显著(P<0.05),T3与T1相比降低24.30%,差异极显著(P<0.01)。

表3 热应激对肉鸡胸肌、腿肌AMP含量的影响

2.3 热应激对肉鸡胸肌、腿肌AMPK含量的影响

由表4可知,AMPK含量胸肌T4相比T1显著降低(P<0.05);腿肌T2与T1无显著差异(P>0.05),T4相比T3显著升高(P<0.05),T4相比T2升高23.77%,差异极显著(P<0.01)。

表4 热应激对肉鸡胸肌、腿肌AMPK含量的影响

3 讨论

3.1 热应激对肉鸡胸肌、腿肌糖原含量的影响

糖原是机体剧烈运动时的能量来源,肝糖原和肌糖原的储备量会影响到机体的疲劳度[11]。Zhao等[12]研究表明热应激会导致肌肉中肌糖原的快速分解转化为乳酸,从而降低肉仔鸡肌糖原含量,本试验中肉鸡腿肌第一次热应激后糖原含量显著降低,当环境温度超出最适温度后,机体为了维持体温相对稳定,需要能量物质,糖原通过无氧糖酵解生成乳酸的过程中产生ATP,导致肌肉内糖原水平下降。试验中胸肌与腿肌经历热应激后糖原含量变化不尽相同,可能是肉鸡经历热应激时,为了维持机体平衡腿肌糖原先酵解产生能量,胸肌糖原在腿肌糖原酵解完之前并不会发生糖酵解,其中有一个先后顺序,T3试验组腿肌在热应激恢复16 h后糖原含量仍没有恢复到肉鸡应激前水平,由于肉鸡在热应激状态下糖原酵解程度过高,消耗太多,由此恢复16 h后仍未提高至初始水平。次日受到热应激时腿肌糖原水平无显著变化,可能是肉鸡已经适应此温度,不需要额外的能量来使机体平衡。胸肌在第一次热应激循环16 h后糖原含量与热应激期相比虽没有显著差异,但糖原含量升高23.53%,糖原分解有两种方式,糖酵解与糖异生,糖酵解产生ATP,糖异生产生葡萄糖维持机体血糖浓度的相对稳定,肉鸡在热应激过程中腿肌糖异生产生葡萄糖,结束后在糖原合成酶的作用下合成糖原贮存在胸肌与腿肌中,使肉鸡胸肌热应激后糖原含量增高。

3.2 热应激对肉鸡胸肌、腿肌AMP含量的影响

AMP是体现机体能量状态的一个重要指标,热应激使肉鸡的能量代谢增加,降低肌肉组织的储备能量。杨淑霞等[13]研究表明,热应激导致肉鸡ATP含量降低, AMP含量升高,本实验中胸肌AMP含量在热应激状态下整体呈增加趋势,腿肌呈下降趋势,与上述结果略有不同,可能是热应激状态下胸肌与腿肌能量代谢方式不同,胸肌是无氧糖酵解,腿肌是有氧氧化,糖酵解生成ATP较少,AMP升高,有氧氧化生成ATP较多,AMP含量下降。胸肌AMP含量在T3应激恢复期时相比T2有降低趋势但仍未降至肉鸡初始期浓度,因为T3时期试验虽已经恢复到了常温,但恢复时间过短,机体仍在调节期。第二个热应激循环AMP含量没有显著变化,与第一个热应激循环中肉鸡受到热应激AMP含量急剧升高不同,一方面因为在第一个热应激循环中肉鸡第一次接受到热应激且是急性热应激,机体遭受破坏较严重,需要大量能量来维持机体平衡;另一方面是肉鸡在第二次热应激时已经有所适应,AMP含量并无显著变化。

3.3 热应激对肉鸡胸肌、腿肌AMPK含量的影响

AMPK是维持细胞能量稳态的能量状态传感器[14]。在Hu等[15]的试验中,热应激显著增加肉鸡AMPK浓度,本试验中AMPK含量腿肌T4与T3相比显著增高,与上述结果相同,热应激状态下机体能量消耗较多,使细胞能量降低,ATP含量降低,AMP含量升高,AMP与ATP之比增加会激活AMPK通路,使腿肌中AMPK含量升高。第一个热应激循环中T2与T1相比肉鸡AMPK含量无显著变化,肉鸡在刚接触到热应激时虽然机体能量消耗,糖原分解仍需一个过程,没有及时激活肉鸡AMPK通路,使其含量没有变化,腿肌AMPK含量T4与T2相比显著增高,由于肉鸡在经历过一次热应激后机体对下一次热应激已经有所准备,维持机体平衡所需ATP含量减少,ATP含量与AMP含量呈反比,AMP含量增多,AMP与ATP比值升高激活AMPK通路较多,使肉鸡在第二次热应激循环结束后相比第一次热应激循环结束AMPK含量增高。

综上所述,热应激会对机体产生影响,使肉鸡肌肉能量代谢加快,促进糖原酵解产生能量,消耗能量使AMP含量上升,激活AMPK通路,肉鸡肌肉糖原含量明显降低。