慢性热应激对低和高水效率肉鸡十二指肠上皮屏障完整性的影响

Effect of chronic heat stress on duodenal epithelial barrier integrity in low- and high-water-efficient broiler chickens.

作者信息Lulu Liu, Elizabeth S Greene, Brooklee Roach, Sara Orlowski, Sami Dridi
PMID41321497
发布时间2025-11-13
DOI10.3389/fphys.2025.1704737

实验完整度

包含动物实验、qPCR、Western blot、组织形态学分析,但缺乏功能验证和机制验证,且蛋白质检测有限(仅CLDN4)。

主要模型

肉鸡(HWE和LWE品系)十二指肠组织

重点核对

鸡品系(HWE vs LWE) 环境条件(TN 25°C vs 慢性循环HS 36°C每天9小时) 处理时间(第29-49天,共3周) 样本量(n=6/组用于qPCR) RT-qPCR使用18S作为内参基因

摘要

热应激(HS)长期以来对家禽业构成重大挑战,因其不利影响,如采食量下降、生长性能降低和饮水量增加。水效率(WE,将水摄入转化为体重增加的效率)虽然常被忽视,但它是受HS显著影响的关键经济和生产性状。最近,我们选择了两组高水效率(HWE)和低水效率(LWE)的肉鸡品系,并显示了参与水稳态调节的基因在下丘脑中的差异表达。由于肠道在水吸收中也起着重要作用,本研究旨在确定慢性HS对LWE和HWE肉鸡十二指肠屏障完整性的影响。雄性HWE和LWE雏鸡(每品系240只)通过翅号进行个体标记,称重,并放置在12个受控环境舱中(每舱2个栏)。第29天,将鸡置于热中性条件(TN,25°C)或循环HS条件(HS,36°C,每天9小时,从上午9:00到下午6:00)(每品系每环境120只)处理3周。第49天,收集十二指肠组织进行组织学、生化和分子分析。苏木精和伊红(H&E)染色显示,HS显著降低了十二指肠绒毛高度。进一步的qPCR分析显示,肠道屏障完整性相关基因的mRNA表达,包括claudins(CLDN1、4、5、8、16和22)、PALS1相关紧密连接蛋白(PATJ)、间隙连接蛋白α1和α3(GJA1/3)、钙粘蛋白2(CDH2)和α-连环蛋白2(CTNNA2),均被HS显著上调,且这种效应在HWE品系中比其LWE对应品系更明显。本研究结果表明,HS诱导十二指肠形态学改变。基于先前报道的HWE品系血清荧光素异硫氰酸酯-葡聚糖(FITC-D)水平降低,HWE品系中CLDN、PATJ、GJA1、CDH2和CTNNA2 mRNA丰度的增加表明其十二指肠屏障完整性增强,有利于更好地吸收营养和水分,从而提高生长效率。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
慢性热应激如何影响低和高水效率肉鸡的十二指肠屏障完整性?
核心机制
热应激上调十二指肠中多种紧密连接(CLDN1、5、8、16、22、PATJ)、间隙连接(GJA1/3、GJB1)和粘附连接(CDH2、CTNNA2)的基因表达,尤其在HWE品系中更为显著,这可能增强肠道屏障完整性和水吸收能力。
主要证据
H&E染色显示HS降低绒毛高度;qPCR显示HS上调CLDN1、CLDN5、CLDN8、CLDN22、PATJ、GJA1、GJA3、CDH2、CTNNA2等基因表达,HWE品系中的增幅更大;Western blot显示CLDN4蛋白水平在HWE品系中更高。
研究意义
该研究首次报道慢性HS以环境条件和/或品系依赖的方式调节十二指肠紧密连接、间隙连接和粘附连接蛋白的表达,提示HWE品系可能具有更好的肠道完整性和水效率,为家禽耐热育种提供潜在靶标。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

动物实验设计与组织采集

建立低和高水效率肉鸡模型,并施加慢性热应激处理,以评估其十二指肠屏障的响应。

雄性HWE和LWE雏鸡随机分配到12个环境舱中,第29天起暴露于TN(25°C)或循环HS(36°C,9小时/天)环境3周,第49天采集十二指肠组织。

2

组织学形态分析

评估热应激对十二指肠形态结构的影响。

十二指肠组织固定、包埋、切片,H&E染色,测量绒毛高度、隐窝深度并计算VH/CD比值。

3

基因表达分析

检测热应激和品系对十二指肠屏障相关基因mRNA表达的影响。

提取十二指肠总RNA,逆转录为cDNA,通过qPCR检测claudin、gap junction、adherens junction等基因表达,以18S为内参,用2-ΔΔCT方法分析。

4

蛋白表达分析

验证关键紧密连接蛋白CLDN4的水平差异。

提取十二指肠蛋白,Western blot检测CLDN4蛋白水平,以GAPDH为内参。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化

产品清单

实验环节名称品牌货号
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific--
qScript cDNA预混液Quanta Biosciences--
SYBR Green预混液ABclonal--
7500实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
Bradford蛋白定量试剂盒Bio-Rad--
Bis-Tris凝胶Life Technologies--
抗CLDN4抗体Biossbs-2790R
抗GAPDH抗体Novus BiologicalsNB300-327
HRP偶联二抗(山羊抗兔IgG)Cell Signaling7074
SuperSignal West Femto最大灵敏度底物Thermo Fisher Scientific--
FluorChem M多色荧光系统ProteinSimple--
伊红VWR--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物实验
品系(HWE和LWE)、环境温度(TN 25°C,HS 36°C每天9小时)、处理时间(第29-49天)、样本量(n=12/组用于组织采集)、饲养密度(每栏20只)
阅读提示:Materials and methods: Animal experiments and tissue collection
qPCR
内参基因(18S rRNA)、分析方法(2-ΔΔCT)、引物序列(参见Greene et al., 2025)、样本量(n=6/组)
阅读提示:Materials and methods: RNA extraction, cDNA synthesis, and quantitative real-time PCR
Western blot
蛋白上样量(70μg)、抗体稀释度(CLDN4 1:1000,GAPDH 1:1000)、二抗稀释度(1:5000)
阅读提示:Materials and methods: Western blot
组织形态学
切片厚度(5μm)、测量样本数(20个绒毛和20个隐窝)、测量位置(十二指肠环中央3-5cm)
阅读提示:Materials and methods: Immunohistochemical and intestinal morphometry measurement