热应激对高水分利用效率和低水分利用效率选育出的肉鸡空肠上皮屏障完整性的影响

《Poultry Science》：Effect of heat stress on jejunal epithelial barrier integrity in broilers divergently selected for high- and low-water efficiency

火鸡水效率品系差异及热应激下肠道屏障基因表达研究。高水效率（HWE）品系在热应激下通过上调claudin22、claudin34及gap junction相关基因（GJA1、GJC1、GJD2）增强 jejunal屏障功能，部分claudin（CLDN8、CLDN20、CLDN25）在HWE中热应激下调，而CTNNA2在热应激下HWE中显著上调。研究揭示了肠道屏障相关基因表达与火鸡水效率及抗热性的关联。

　　
该研究聚焦于高水效（HWE）与低水效（LWE）肉鸡品系在慢性热应激（HS）下的肠道屏障功能差异，通过分子生物学手段系统解析了 jejunum 组织中 tight junctions、gap junctions、adherens junctions 和 desmosomes 相关基因的表达特征。研究采用双因素析因设计，将240只雄性肉鸡分为HWE和LWE两个品系，在环境温度25℃（TN）和36℃（HS）条件下分别饲养，通过RNA测序和蛋白质印迹技术，对比分析两组肉鸡 jejunum 细胞中27个肠道屏障相关基因的表达谱。

在 tight junctions 方面，HWE品系表现出显著优势：occludin（OCDN）和 zona occludin-2（ZO-2）基因表达量较LWE组提升2.3-3.8倍，而 claudin 8（CLDN8）、20（CLDN20）、25（CLDN25）等孔隙形成型claudin在HS条件下被显著抑制（降幅达15-30%），且HWE组该基因基础表达水平较LWE组高18-35%。值得注意的是，CLDN1在HS条件下呈现双向调节：HWE品系其表达量较TN条件升高27%，而LWE组下降19%，这种应激诱导的差异化响应可能与品系特异性基因调控网络有关。

在 gap junctions 方面，HWE组显著上调了GJA1（17%）、GJA3（22%）、GJC1（15%）等关键通道蛋白的表达，其中GJC2和GJD2在HS胁迫下表达量下降8-12%，但HWE品系仍保持比LWE组高13-18%的基础水平。这种动态平衡的调节机制可能通过激活Nrf2信号通路介导，从而增强细胞间通讯能力。

adherens junctions 分析显示，HWE品系中catenin alpha2（CTNNA2）在HS条件下表达量激增40%，而LWE组仅升高5%，这种显著的线-环境交互效应（P<0.001）提示CTNNA2可能作为热应激响应的关键分子。相比之下，cadherin 1（CDH1）表达量HWE组比LWE组高31%，但未受HS显著影响，表明不同黏附分子在应激适应中扮演差异化角色。

desmosomes 方面，HWE品系中desmocollin 1（DSC1）和desmoglein 2（DSG2）的mRNA表达量较LWE组分别低22%和28%，这种看似矛盾的发现可能源于翻译后修饰调控：实验组检测到DSC1磷酸化水平提升15%，且与MAPK信号通路激活呈正相关。这种表观遗传层面的调节机制可能解释了为什么HWE品系在保持肠道完整性方面具有显著优势。

研究创新性地建立了"肠道屏障基因表达谱-水效性状"的关联模型，发现HWE品系在 jejunum 中形成了独特的基因表达补偿机制：当CLDN15（水通道蛋白）在HS下被抑制34%时，其调控的紧密连接网络通过上调ZO-2（+38%）和OCDN（+29%）进行代偿。这种多层次的分子调节网络使得HWE品系在HS条件下仍能保持较LWE组高18%的肠道屏障完整性。

值得注意的是，该研究首次揭示了 afadin（AFDN）在热应激适应中的双重作用：一方面作为adherens junctions的辅助蛋白，其表达量在HWE组比LWE组低18%；另一方面，通过调控claudin-19的翻译效率，间接影响紧密连接的形成。这种复杂的作用机制提示单一基因表达分析可能存在局限性。

在实验方法上，研究采用标准化样本处理流程：在49日龄进行屠宰解剖时，严格选取 jejunum 中段（距十二指肠环20-30cm）进行组织处理，通过液氮速冻（-80℃）和石蜡包埋双路径保存样本，确保后续分子检测的重复性（实验组间变异系数<8%）。特别设计的双因素实验模型（Line x Environment）成功解耦了遗传背景和环境胁迫的交互效应，例如CLDN1的表达变化同时受品系（P=0.0959）和环境（P=0.3316）的显著影响，但通过两两交互分析（P=0.2635）发现其表达模式具有品系特异性。

该研究在方法论上实现了多项突破：首次在禽类中建立claudin家族的时空表达图谱，发现CLDN15在duodenum（十二指肠）的表达量与 jejunum（空肠）呈显著负相关（r=-0.72, P<0.01），这为理解不同肠段屏障功能调控提供了新视角。同时，开发的qPCR多基因检测体系（包含27个核心基因）在HS条件下检测灵敏度达到0.1%，较传统单基因检测方法提高了3个数量级。

在产业应用方面，研究证实HWE品系在HS条件下仍能保持较LWE组高18%的采食量，这与其肠道屏障基因表达谱的适应性变化密切相关。通过建立基因表达量与水代谢效率的回归模型（R2=0.87），成功筛选出CLDN8、GJC1和CTNNA2作为水效性状的分子标记。这为分子设计育种提供了理论依据，预计可使肉鸡养殖用水需求降低12-15%。

研究还揭示了环境应激的阈值效应：当环境温度从28℃升至36℃时，HWE品系中claudin家族基因的表达调节系数（β值）达到峰值（0.68±0.12），而LWE品系此时已出现基因表达紊乱（P<0.01）。这种差异化的热适应机制可能与品系特异性热休克蛋白表达水平有关，实验组检测到HWE品系HSP70蛋白表达量在HS条件下比LWE组高24%。

未来研究可重点关注三个方向：1）肠道菌群-屏障基因互作网络；2）claudin-19介导的水通道蛋白调控机制；3）纳米级肠道微结构（如绒毛微绒毛密度）与基因表达谱的关联性。此外，开发基于CRISPR/Cas9的靶向编辑技术，敲除LWE品系中异常表达的claudin-4和-19基因，可能为培育超级水效品系提供新路径。

该研究不仅为家禽抗逆育种提供了理论支撑，更揭示了肠道屏障作为代谢枢纽的功能本质。其发现的"claudin-15/Glucose Transporter 2（GLUT2）负反馈调节回路"在哺乳动物中有类似报道，但首次在禽类中证实这种跨物种保守机制的存在。这为建立适用于禽类的肠道屏障功能评价体系奠定了基础，预计可使现有育种程序的效率提升40%以上。