肉鸡心脏与肝脏转录组对急慢性热应激的响应机制及分子调控网络解析

本研究针对热应激(HS)严重威胁家禽生产的难题，通过比较分析肉鸡心脏和肝脏组织在急性(2h,38°C)与慢性(6h,38°C)热应激下的转录组特征，发现慢性HS诱导更显著的基因表达变化（心脏2,503个DEGs，肝脏2,236个DEGs），鉴定出HSP90AA1、GPX1等1,193个共享差异基因。研究揭示心脏侧重细胞因子信号传导，肝脏偏重代谢抑制的组织特异性适应策略，WGCNA分析发现肝脏代谢模块与心脏免疫调节模块的时空动态差异，为通过营养干预或遗传选育提升家禽耐热性提供新靶点。

　　

随着全球气候变暖加剧，家禽养殖正面临日益严峻的热应激挑战。肉鸡作为代谢旺盛的温血动物，其有限的散热能力使其在高温环境下极易出现生长受阻、代谢紊乱甚至大规模死亡。据统计，热应激每年给全球家禽业造成数十亿美元损失，主要表现为采食量下降、饲料转化率降低以及肉质劣变。更棘手的是，现代育种追求的高生长速率特性反而加剧了家禽对热应激的敏感性，这使得探究机体应对热应激的分子机制成为当前家禽科学研究的重要方向。

中国农业科学院北京畜牧兽医研究所的研究团队在《Poultry Science》发表的最新研究中，采用42日龄光明2号肉鸡建立急性(2h,38°C)和慢性(6h,38°C)热应激模型，通过高通量转录组测序结合生物信息学分析，系统解析了心脏和肝脏组织的分子应答网络。研究采用差异基因分析(DEG)、基因集富集分析(GSEA)、加权基因共表达网络分析(WGCNA)和时序表达聚类(Mfuzz)等方法，揭示了组织特异性和应激时长依赖的分子适应机制。

转录组效应分析显示，慢性热应激诱导更显著的基因表达变化，心脏和肝脏分别检测到2,503和2,236个DEGs，远高于急性应激的1,217和1,843个。值得注意的是，肝脏在急性应激中表现出更强的基因激活倾向（1,288个上调基因），而心脏则呈现更平衡的调控模式。通过交叉比对发现1,193个共享DEGs，包括热休克蛋白家族(HSP90AA1、HSPA4、HSPB8)、抗氧化基因(GPX1)和结构调节因子(CSRP3、MYOZ3)，构成了跨组织的核心应激响应网络。

组织特异性模式研究发现，心脏组织显著富集"细胞因子-细胞因子受体相互作用"通路，凸显其对炎症调控和快速修复的依赖；肝脏则主要激活"MAPK信号通路"和"肌细胞骨架"相关通路，表现出独特的代谢适应策略。特别引人注目的是，在非肌肉组织的肝脏中，肌球蛋白轻链基因(MYL2、MYL3、MYL10)的普遍上调暗示热应激可能触发未知的细胞骨架重构机制。

基因共表达网络解析通过WGCNA识别出肝脏的红色模块(1,641基因)与急性应激显著相关，其功能注释显示与能量代谢密切关联；心脏的亮绿色模块(3,857基因)则富含免疫应答和氧化还原调控基因，反映心血管系统对持续应激的防御策略。时序表达谱分析进一步显示，肝脏基因呈现急性期特异性(Cluster3)、慢性期持续性(Cluster2)和基础表达(Cluster1)三类模式，而心脏基因则分化出四类动态特征，其中Cluster1/2与蛋白折叠伴侣功能强相关，提示慢性应激下持续性的蛋白质修复需求。

在分子机制层面，研究证实热休克蛋白家族(HSP90AA1、HSPH1、DNAJA1等)构成第一道防线，其表达强度与应激时长呈正相关。抗氧化体系呈现组织分化特征：肝脏依赖硒蛋白SELENOP1清除自由基，心脏则通过STIP1协调分子伴侣与抗氧化双重功能。结构调节方面，心肌特异性因子CSRP3和MYOZ3的调控暗示心脏通过收缩元件重构维持泵血功能，而肝脏的肌球蛋白网络激活可能参与细胞形态维持或能量传感。

这项研究首次系统比较了家禽重要器官在急慢性热应激下的转录组动态，不仅证实了HSP介导的经典应激通路，更揭示了组织特异的代谢重编程和结构重塑机制。发现的1,193个核心应激基因和10个共表达模块为家禽耐热性育种提供了分子靶标，特别是肝脏肌球蛋白网络的意外激活为理解非肌肉组织的应激适应开辟了新视角。研究建立的急性/慢性应激分子特征谱，将有助于开发阶段特异性的抗热应激添加剂，并为气候适应性育种策略的制定提供理论依据。