利用代谢差异模型识别绵羊福利的生物标志物：探索与突破

为解决动物福利评估方法的不足，研究人员开展了以绵羊为对象，利用代谢能量差异模型识别福利生物标志物的研究。结果发现胰岛素样生长因子 1（IGF-1）和硫醇氧化与绵羊的正负体验相关。这为评估绵羊福利提供了新视角，有助于优化动物福利评估体系。

　　在动物保护意识日益增强的当下，人们对动物福利的关注度持续攀升。动物福利关乎动物在生活中的体验，这一概念涵盖了动物的基本需求满足、负面体验的减少以及正面体验的增多。然而，目前动物福利的评估手段却存在诸多弊端。传统的评估多依赖行为和生理指标，这些指标不仅实用性欠佳，特异性也不强，而且往往只能反映动物的负面福利状态，例如压力或疼痛，无法全面且精准地衡量动物的实际福利水平。

为了填补这一研究空白，来自澳大利亚多所高校（包括西澳大利亚大学、昆士兰大学等）的研究人员开展了一项极具价值的研究，该研究成果发表在《Scientific Reports》上。研究团队旨在探寻可用于评估绵羊福利的生物标志物，他们另辟蹊径，运用代谢能量差异模型，对源自人类生物医学领域的潜在福利生物标志物进行评估。

研究人员选用了 36 只健康的雌性美利奴绵羊，在实验开始前，为每只绵羊植入温度数据记录器，随后将其置于单独的围栏中进行为期两周的适应期。实验期间，根据绵羊的代谢需求，研究人员精心调整饲料供给量，实验共分为三个阶段：第一阶段（第 2 - 7 周），一组绵羊（MMM 组，n = 11）始终维持恒定体重喂养；第二组（IMD 组，n = 12）体重先增后减；第三组（DMI 组，n = 11）体重则先减后增 。在每个阶段的开始和结束，研究人员都通过隔离箱测试（Isolation Box Test，IBT）评估绵羊的应对能力，同时采集血液样本和大脑样本，检测一系列激素、生物标志物水平，以及核心体温的昼夜节律等指标。

在实验过程中，研究人员采用了多种关键技术方法。首先，通过手术为绵羊植入温度数据记录器，以精确监测核心体温。其次，运用隔离箱测试评估绵羊应对心理挑战的能力，根据绵羊在箱内的活动产生的振动来计算 IBT 得分 。再者，采集血液和大脑样本，运用放射免疫分析法、酶联免疫吸附测定法（ELISA）、逆转录定量实时聚合酶链反应（RT-qPCR）等技术，检测激素、生物标志物和基因表达水平。此外，通过特定的化学方法测定血液中硫醇氧化水平，以评估氧化应激程度。

下面来详细看看研究结果：

1. 体重变化：实验开始时，各处理组绵羊体重无显著差异。在第 1 阶段，MMM 组和 IMD 组绵羊体重显著增加，DMI 组体重无明显变化；第 2 阶段，所有组体重均无变化；第 3 阶段，IMD 组体重显著下降，DMI 组体重显著上升，MMM 组体重无变化。这表明不同的喂养策略成功地改变了绵羊的体重增长模式，反映出绵羊代谢状态的差异。
2. 隔离箱测试和发声情况：实验初期，各处理组绵羊的 IBT 得分无显著差异。在第 2 阶段结束时，所有组的 IBT 得分均显著降低；第 3 阶段，MMM 组的 IBT 得分显著低于 IMD 组和 DMI 组 。然而，在整个实验过程中，各处理组绵羊在 IBT 测试期间的发声次数并无显著差异。这说明绵羊的行为反应在不同阶段有所变化，但发声次数并非可靠的福利评估指标。
3. 激素水平变化：在激素方面，不同处理组绵羊的皮质醇、催乳素、瘦素、胰岛素和脱氢表雄酮（DHEA）水平在不同阶段呈现出不同的变化趋势。例如，皮质醇在第 1 阶段，处理组间无显著差异，但在第 1 阶段结束时，DMI 组皮质醇浓度显著低于开始时；瘦素在第 1、2 阶段，DMI 组的浓度显著低于 MMM 组和 IMD 组。这些变化反映了绵羊在不同代谢状态下的内分泌调节差异。
4. 生物标志物水平变化：胰岛素样生长因子 1（IGF-1）在第 1 阶段，IMD 组绵羊的血浆浓度显著高于 DMI 组 。脑源性神经营养因子（BDNF）在各处理组间无显著差异。硫醇氧化在第 1 阶段结束时，IMD 组显著低于 MMM 组和 DMI 组 ；第 3 阶段结束时，DMI 组显著低于 MMM 组和 IMD 组 。此外，在第 3 阶段，DMI 组核心体温昼夜节律的中值（Mesor）、振幅和拟合优度均显著低于 MMM 组和 IMD 组 。这些结果表明，IGF-1 和硫醇氧化与绵羊的代谢状态和体验密切相关，而 BDNF 则可能不受实验条件影响。
5. 应激诱导的体温过高（SIH）：在整个实验过程中，各处理组绵羊在 IBT 测试期间发生 SIH 的次数并无显著差异，且发生 SIH 的绵羊数量较少。这可能是由于实验中的隔离应激强度不足，无法有效诱导绵羊产生 SIH 反应。

研究结论和讨论部分指出，该研究通过 “代谢差异模型” 成功诱导了绵羊代谢状态的改变，尽管这种改变对部分候选生物标志物的影响未达预期，但仍发现 IGF-1 和硫醇氧化可能分别与绵羊的正、负面体验相关。这一发现为绵羊福利评估提供了新的潜在生物标志物，具有重要意义。然而，研究也存在一定局限性，如样本量较小、个体差异影响较大、实验挑战不够极端等。未来研究需要进一步扩大样本量，采用更极端的实验挑战，以验证这些生物标志物的可靠性，并探索其在实际养殖环境中的应用价值。同时，还需研究这些生物标志物与其他生物学样本（如唾液）的相关性，以便开发更简便、实用的动物福利评估方法。