早期开食对雏鹅卵黄囊吸收和卵巢发育的影响

刘政权 ,  赵羽彤 ,  常鹏辉 ,  陈玉飞 ,  陈兴勇

甘肃农业大学学报 ›› 2023, Vol. 58 ›› Issue (06) : 31 -38.

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甘肃农业大学学报 ›› 2023, Vol. 58 ›› Issue (06) : 31 -38. DOI: 10.13432/j.cnki.jgsau.2023.06.004
动物科学·动物医学

早期开食对雏鹅卵黄囊吸收和卵巢发育的影响

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Effects of early feeding on yolk sac absorption and ovarian development in goslings

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摘要

目的 旨在探究雏鹅育雏期开食对卵黄囊吸收和后期卵巢发育的影响。 方法 试验筛选体质量差异(90.32±2)g的1日龄母雏鹅126只,随机分为开食组和禁食组,每组3个重复,每个重复42只。出雏后48、60、72 h每个重复取3只雏鹅称质量后屠宰取卵黄囊并称质量,气相色谱分析卵黄囊脂肪酸组成;于1、2、3、4周龄末每个重复取3只雏鹅称质量,屠宰后卵巢称质量,苏木精-伊红(HE)染色法观察卵巢结构,实时荧光定量PCR检测卵泡发育调控相关细胞周期检测点激酶1(CHK1)、成纤维生长因子12(FGF12)和SMAD同源物4 (SMAD4)基因相对表达量。 结果 开食组体质量在48 h至4周龄末均显著高于禁食组(P<0.05)。卵黄囊中饱和脂肪酸(SFA)、单不饱和脂肪酸(MUFA)和多不饱和脂肪酸 (PUFA) 主要由C16:0、C18:0、C22:0、C16:1、C18:1n9t和C20:4n6组成。开食组4周龄末卵巢质量、原始卵泡数、初级卵泡数和原始卵泡直径显著高于禁食组(P<0.05)。开食组1、2和4周龄CHK1表达量显著高于禁食组(P<0.05),开食组1、2和3周龄FGF12SMAD4表达量显著高于禁食组(P<0.05)。 结论 48 h开食有助于确保雏鹅获得较高的体质量,且可促进雏鹅脂肪酸吸收,并上调CHK1FGF12SMAD4卵巢发育相关基因表达,促进雏鹅卵泡发育。

Abstract

Objective To study the effects of diet on yolk sac absorption and late ovarian development in goslings. Method A total of 126 1-day-old female goslings with a body weight difference of (90.32±2)g were screened in the experiment,and they were randomly divided into a fed group and a fasting group,with 3 replicates in each group,42 in each replicate.At 48,60,and 72 hours after hatching,3 goslings from each replicate were weighed,and the yolk sacs were collected and weighed.The fatty acid composition of the yolk sac fluid was determined by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS).At 1,2,3,and 4 weeks of age,goslings from each replicate were weighed,the ovaries were weighed and fixed for hematoxylin-eosin (HE) staining,and cell cycle checkpoint kinase 1 (CHK1),fibroblast growth factor 12 (FGF12),and Sma- and Mad-related protein 4 (SMAD4) genes,which are involved in the regulation of ovarian follicle development,were determined by qRT-PCR. Result The body weight of the feeding group was significantly higher than that of the fasting group from 48 hours to the end of 4 weeks (P<0.05).Saturated fatty acids (SFA),monounsaturated fatty acids (MUFA) and polyunsaturated fatty acids (PUFA) in the yolk sac were mainly composed of C16:0,C18:0,C22:0,C16:1,C18:1n9t and C20:4n6.The ovarian weight,the number of primordial follicles,the number of primary follicles and the diameter of primordial follicles in the feeding group were significantly higher than those in the fasting group at the end of 4 weeks (P<0.05).The expression of CHK1 in the diet group was significantly higher than that in the fasting group at 1,2 and 4 weeks of age (P<0.05),and the expression of FGF12 and SMAD4 in the diet group were significantly higher than that in the fasting group at 1,2 and 3 weeks of age (P<0.05). Conclusion Feeding for 48 hours could promote yolk sac fatty acid uptake,body weight gain and ovarian development by upregulating the expression of CHK1FGF12 and SMAD4.

Graphical abstract

关键词

雏鹅 / 早期开食 / 卵黄囊吸收 / 卵巢发育 / 细胞周期检测点激酶1

Key words

ggosling / early feeding / yolk sac resorption / ovarian development / cell cycle checkpoint kinase 1

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刘政权,赵羽彤,常鹏辉,陈玉飞,陈兴勇. 早期开食对雏鹅卵黄囊吸收和卵巢发育的影响[J]. 甘肃农业大学学报, 2023, 58(06): 31-38 DOI:10.13432/j.cnki.jgsau.2023.06.004

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初生雏鹅卵黄囊吸收入腹腔内,成为雏鹅由内源性营养吸收到外源性饲料消化转折的重要器官1。卵黄囊借助卵黄囊蒂与小肠连接,将卵黄囊残余物质逐步注入消化道,作为雏鹅早期生长发育营养吸收的主要来源2。Cardeal等3研究表明,早期卵黄囊吸收可促进育雏期禽类肠道发育,新生家禽肠道发育不成熟,卵黄的吸收将有效促进其快速发育。新生雏鹅卵巢发育主要依靠卵黄囊内营养物质吸收,因此,卵黄囊未充分吸收可能导致雏鹅早期卵巢生殖细胞增殖减少,后期产蛋性能下降。卵黄囊可供应雏禽3 d内的营养需求,待完全吸收后新生雏鸡主要依靠外源饲粮提供其营养来源4。然而,3日龄内开食是否影响其卵黄囊吸收效果尚不得知。因此,卵黄吸收利用期是否开食可能影响后期生长发育潜能的发挥。
卵巢作为家禽机体重要繁殖器官,育雏期原始卵泡的增殖和发育对鹅后期产蛋起着关键作用5。有人提出热应激可以通过减少食物消耗抑制性腺功能6。Sirotkin等研究7猪卵巢细胞发现营养不良可以通过改变生殖过程激素分泌,减少代谢激素瘦素(脂肪和其他组织的产物)的释放,瘦素通过下丘脑-垂体系统影响生殖,直接作用于性腺。瘦素能够调节卵泡生长、黄体发育、抑制卵巢细胞凋亡、激活卵巢细胞增殖8。由此可见,早期开食与否直接影响后期卵巢发育。Pal等研究表明9,细胞周期检测点激酶1(CHK1)是细胞应答复制应激反应的必需蛋白,CHK1介导的CDH1磷酸化有助于其被SKP1-CUL1-F-box蛋白(SCF) 泛素连接酶识别,促进细胞由G1期进入S期。FGF12FGF11亚家族重要组成部分,在细胞内发挥重要作用10。Fumiaki等11研究发现,诱导成纤维生长因子12 (FGF12) 可能抑制辐照细胞的凋亡。FGF12过表达可以抑制辐射诱导的细胞凋亡,而抑制FGF12则促进细胞凋亡,诱导卵泡闭锁。因此,FGF12具有抗细胞凋亡的作用。SMAD同源物4(SMAD4) 是位于18q21染色体上的转化生长因子-β (TGF-β) 超家族信号转导器,调节细胞增殖、分化和凋亡12,Li等13研究TGF-β 信号传导发现,该家族蛋白包括通路受限的SMADs,激活的TβR-I磷酸化SMAD2或SMAD3后,与SMAD4形成异构复合物介导细胞增殖和细胞周期。SMAD4在等级前卵泡中表达可促进其向等级卵泡发育。因此,通过卵巢细胞增殖相关基因研究早期开食对雏鹅卵巢发育影响具有重要意义。本研究旨在分析育雏前3 d开食或禁食对雏鹅卵黄囊吸收以及后期卵巢发育的影响,为育雏合理开食提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

扬州鹅饲养于安徽省定远县民之源鹅业有限公司,筛选体质量差异为(90.32±2)g的1日龄母雏鹅共126只随机分为2组,分别为开食组和禁食组,每组3个重复,每个重复42只,饲养于金属丝地板上。饲料以颗粒形式提供,自由饮水与采食,饲粮营养水平参考 NRC (1994)进行14。开食组出雏后正常喂料,禁食组72 h后正常喂料。出雏后48、60、72 h每个重复取3只雏鹅称质量,屠宰取卵黄囊称质量并冷藏保存,用于脂肪酸组成及含量测定。于1、2、3、4周龄每个重复取3只雏鹅称质量,屠宰后卵巢称质量并收集部分卵巢于4%多聚甲醛固定液保存。部分卵巢于液氮保存后转移至-80 ℃保存用于RNA提取。

1.2 卵黄囊脂肪酸测定

脂肪酸测定参照国标GB5009.168-201615方法进行,并参考做适当修改。准确称取1.5 g卵黄囊转移至10 mL离心管。加入1.33 mL纯水、0.66 mL C11∶0内标 (5 mg/L) 和0.66 mL 95%乙醇,并在60 Hz条件下全自动细胞快速研磨仪中研磨1 min。研磨后至含有33 mg盐酸(8.3 mol/L)、33 mg沸石和3.3 mL焦性没食子酸的烧瓶中。80 ℃水浴孵育35 min后,加入10 mL乙醚和石油醚混合物(VV=1∶1)和3 mL 95%乙醇。手动旋转摇晃5 min后转移至分液漏斗中静置,待分层后收集上层黄亮醚层提取液,重复3次直至上层提取液清亮。于旋转蒸发仪浓缩将提取液蒸发至干,烧瓶壁上残留物为脂肪提取物。加入1.6 mL 2% NaOH-甲醇溶液,80 ℃水浴孵化3 min。加入1.4 mL 15 %的三氟化硼甲醇溶液,继续80 ℃水浴孵化3 min。待烧瓶冷却至常温后,加入正庚烷2 mL,振摇5 min,再加入3 mL 饱和氯化钠水溶液,静置5 min。吸取上层正庚烷提取液1.5 mL至含有0.6 g无水硫酸钠的离心管中,振摇1 min并静置5 min后,吸取上清液1 mL,经0.22 μm有机相滤器过滤后至进样瓶中待测定。脂肪酸甲酯分离参照朱文俊等16的方法进行,样品由安捷伦7890A气相色谱仪(安捷伦技术公司,USA)分析。色谱柱为DEGS毛细管柱 (DB-WAX,30 m×0.25 mm×0.25 mm)。柱温箱参数设置如下:初始柱温为60 ℃,保持2 min后,以15 ℃/min升高至200 ℃,然后以3 ℃/min升高至230 ℃,保持19 min。载气为高纯氮气,流速为0.8 mL/min。进样口和检测器温度为240 ℃,进样体积为1 μL,分流比为10∶1。使用37种脂肪酸甲酯标准品(上海安谱实验科技有限公司)定性脂肪酸。使用C11为内标,通过公式计算各脂肪酸含量,同时计算SFA、MUFA、PUFA和TFA含量。

1.3 卵巢HE染色

卵巢标本固定后,进行脱水、石蜡包埋、切片、染色等处理。切片制作由武汉赛维尔生物科技有限公司(武汉,中国)完成。使用光学显微镜(IX73,Olympus,Japan)观察切片。

1.4 总RNA提取和cDNA合成

卵巢组织总RNA提取参照总RNA提取试剂盒说明书进行(上海翊圣生物科技有限公司)。NanoDrop 2 000 (Thermo Fisher公司,USA) 用于检测提取总RNA的完整性和浓度。cDNA合成试剂盒(上海翊圣生物科技有限公司)逆转录2 μg RNA为cDNA后,-80 ℃保存,直至qRT-PCR分析。

1.5 实时定量PCR(qRT-PCR)分析

根据GenBank中绿头野鸭CHK1、FGF12、SMAD4、和内参GAPDH序列设计荧光定量PCR引物。引物序列及目的片段长度见表1。引物序列由擎科生物公司合成。使用逆转录试剂盒(Yeasen,中国)对cDNA进行逆转录。实时定量采用PCR (qRT-PCR) 试剂盒(TAKARA,中国)在ABI7500系统(Thermo Fisher公司,USA)进行PCR。qRT-PCR反应如下:95 ℃变性5 min;95 ℃变性10 s,60 ℃退火20 s,72 ℃延伸20 s,重复40个循环。熔解曲线阶段按照仪器默认设置进行。采用2-△△CT法计算mRNA相对表达量。

1.6 卵泡数目直径统计

切片观察使用光学显微镜(IX73,奥林巴斯,日本)。在每个基质切片上随机选取3个区域(1 mm×1 mm),计数并测量卵泡的数量和直径。只计数卵母细胞核可见的卵泡并进行测量,以避免重复计数。根据颗粒细胞的层和形状,将卵泡分为原始卵泡和生长卵泡。原始卵泡由1个被扁平的前颗粒细胞包围的卵母细胞组成,而初级卵泡在卵母细胞周围包含1个或多个立方体颗粒细胞。

1.7 数据统计分析

试验数据采用 SPSS 22.0 软件对试验数据作统计与分析,采用独立样本t检验进行比较,P<0.05为差异显著水平。数据以x¯±s表示,若无特殊说明,样品均为3个重复。

2 结果与分析

2.1 开食对各阶段雏鹅体质量和卵黄囊质量的影响

开食组在48、60和72 h体质量显著高于禁食组 (P<0.05)。开食对卵黄囊质量在各时龄均无显著影响 (P>0.05,表2)。

2.2 卵黄囊脂肪酸组成及开食对各脂肪酸吸收的影响

雏鹅卵黄囊由C8:0、C14:0、C16:0、C18:0、C22:0、C16:1、C18:1n9t、C18:1n9c、C18:2n6t、C18:2n6c、C20:1、C18:3n6、C20:4n6和C20:5n3共14种脂肪酸组成(图1)。卵黄囊中SFA、MUFA和PUFA主要由C16:0、C18:0、C22:0、C16:1、C18:1n9t和C20:4n6构成,分别占总脂肪酸34%、9%、10%、5%、28%和3%。其中禁食组C18:1n9t和C18:1n9c含量显著高于开食组 (P<0.05),开食对其余各脂肪酸含量均无显著影响(P>0.05,表3)。其中禁食组∑SFA、∑MUFA、∑PUFA和∑TFA含量均高于开食组。

2.3 开食对各周龄雏鹅体质量和卵巢质量的影响

1、3和4周龄,开食组雏鹅体质量显著高于禁食组(P<0.05),其中开食组在4周龄体质量达到最大值,开食对2周龄雏鹅体质量无显著影响(P>0.05)。2周龄,禁食组雏鹅卵巢质量显著高于开食组(P<0.05),4周龄,开食组雏鹅卵巢质量显著高于禁食组 (P<0.05),开食对1和3周龄雏鹅卵巢质量无显著影响(P>0.05,表4)。

2.4 各周龄雏鹅卵巢发育的组织学观察

1~2周龄雏鹅卵巢皮质薄、髓质松散,大量的生殖细胞和卵泡生发泡,伴随少量原始卵泡。3周龄可见卵巢皮质中原始卵泡数量增多。雏鹅3周龄卵巢原始卵泡呈单层密集分布,卵泡直径逐渐增大。且伴有少量初级卵泡出现。4周龄时雏鹅卵巢原始卵泡也由单层分布逐渐转变为多层密集分布(图2-A)。雏鹅第1、2和4周龄末,开食组原始卵泡数目显著高于禁食组 (P<0.05),4周龄末,开食组初级卵泡数显著高于禁食组 (P<0.05)。开食对3周龄初级卵泡数目无显著影响(P>0.05)。雏鹅4周龄末,开食组原始卵泡直径显著高于禁食组 (P<0.05),开食对1、2和3周龄原始卵泡直径及3、4周龄初级卵泡直径均无显著影响(图2-B)。

2.5 开食对各周龄雏鹅卵巢发育相关基因mRNA表达的影响

雏鹅第1、2和4周龄末,开食组CHK1表达量显著高于禁食组 (P<0.05),开食对3周龄CHK1表达量无显著影响(P>0.05,表6);第1、2和3周龄末,开食组FGF12表达量显著高于禁食组 (P<0.05),其中第1和3周龄末开食组FGF12表达量在卵巢发育相关基因中表达量最高,开食对4周龄FGF12表达量无显著影响(P>0.05);第1、2和3周龄末,开食组SMAD4表达量显著高于禁食组 (P<0.05),开食对4周龄SMAD4表达量无显著影响(P>0.05)。

3 讨论

3.1 早期开食利于卵黄囊单不饱和脂肪酸吸收

新生雏鹅卵黄囊中能量和蛋白质含量足以维持雏禽在孵化后前3 d的营养需要3。因此,初生雏鹅在提供适宜的外界环境条件下,开食与否不影响其健康。本研究发现,前3 d禁食对卵黄囊重无直接影响,说明开食或禁食均不影响卵黄囊吸收。比较分析孵化后24、48和72 h开食的雏鸡卵黄囊质量,发现各开食组与禁食组间雏鸡卵黄囊质量无显著差异17。说明开食与否不影响卵黄囊质量。卵黄囊的脂质部分含有甘油三酯、含少量胆固醇的磷脂和游离脂肪酸等主要的营养物质,作为能量代谢的底物。卵黄囊主要由C16和C18脂肪酸组成。且肌肉中育雏早期卵黄囊中C18:1n9t和C18:1n9c含量在禁食组显著高于开食组。推测早期开食有利于卵黄囊单不饱和脂肪酸的吸收。前期研究表明16番鸭产蛋期肝脏通过上调FAS等脂质合成基因表达,合成大量长链脂肪酸。因此推测雏鹅早期肝脏和肠道发育不健全,机体通过卵黄囊吸收长链脂肪酸促进发育。

3.2 育雏早期尽早开食可促进体质量增加

雏鸡在育雏第一周末,其体重是初生雏鸡的3~4倍,并且与延迟获取饲料的雏鸡相比,立即开食的雏鸡在7 d时肌纤维宽度和长度均增加,雏鸡获得饲料的时间推迟24 h会损害肌肉生长18。本试验中开食组体质量在48、60和72 h显著高于禁食组,在孵化后初期通过外源添加营养可保障雏鹅较高的生长速度19。故饲料供应对于肌肉生长至关重要。Kidd等20研究表明,育雏早期雏鸡体质量增加1 g,其49日龄体质量增加5 g。本试验中育雏早期开食组体质量高于禁食组,且在第1、3和4周龄末开食组体质量显著高于禁食组。从白公鸡肉和黄麻鸡肌肉肉中的单不饱和脂肪酸,C18:1含量分别最高21。可见,育雏早期开食可促进卵黄囊单不饱和脂肪酸吸收,并体增重有助于后期体质量维持。

3.3 尽早开食可促进卵巢卵泡发育

肉鸡中限制开食会导致严重的卵巢功能障碍22。Bruggeman 等23研究表明限制采食雏鸡的卵巢和输卵管质量高于自由采食的雏鸡。本试验中开食组育雏期末卵巢质量和卵泡发育均明显优于禁食组,说明体重是维持卵巢和卵泡良好发育的基础。Diaz24研究表明限饲降低了肉鸡早期卵泡发育,开食母鸡的卵巢质量更大也是卵泡发育更早的基础。本试验中开食组在1、2和4周龄原始卵泡数目显著高于禁食组,开食组在4周龄初级卵泡数目显著高于禁食组。开食组在4周龄原始卵泡直径显著高于禁食组。开食母鸡的卵泡数目和直径高于禁食母鸡的结果一致。大量的等级卵泡发育可能是更多原始卵泡活化的结果。因此,尽早开食可促进卵巢发育,并利于卵泡发育,增加原始卵泡的活化。禁食降低了分级前卵泡可供选择的原始卵泡数。

3.4 尽早开食可促进育雏期卵巢卵泡发育调控相关基因表达

CHK1介导的CDH1磷酸化有助于被泛素连接酶识别,促进有效进入S期,沉默CDK1CHK1基因后,卵巢细胞增殖受到抑制、凋亡率增加,CHK1在细胞周期增殖期中起着关键作用。本试验中1、2和4周龄,开食组CHK1表达量显著高于禁食组。说明保持良好的开食利于卵黄囊早期快速吸收,从而为雏鹅早期细胞有效进入S期,促进原始卵泡快速增殖分化。外源性FGF12可以通过质膜转入细胞在组织中发挥作用,降低了对细胞凋亡的抑制作用,可通过刺激成纤维细胞直接或间接增殖25。本试验1、2和3周龄,开食组FGF12表达量显著高于禁食组,其中1和3周龄开食组FGF12表达量在卵巢发育相关基因中表达量最高,在女性生殖组织中,FGF12在卵巢中高表达11。卵巢主要由平滑肌组成。因此尽早开食可促进FGF12高水平表达,促进卵巢发育,抑制细胞过早凋亡。SMAD4是位于18q21染色体上的TGF-β超家族信号转导器,可以激活TβR-I磷酸化SMAD2或SMAD3促进与SMAD4形成异构复合物介导细胞增殖和细胞周期,调节细胞增殖、分化和凋亡12。在卵巢颗粒细胞中敲除SMAD4导致颗粒细胞过早黄体化,最终导致卵巢早衰26。本试验1、2和3周龄,开食组SMAD4表达量显著高于禁食组。推测雏鹅早期及时开食,可以刺激SMAD4高表达,进一步促进卵巢细胞增殖和卵泡发育。因此,雏鹅早期卵巢发育阶段尽早开食保持良好开食条件,CHK1FGF12SMAD4卵巢发育相关基因均表达上调。促进卵巢原始卵泡的增殖和卵巢的发育。

4 结论

48 h后立即开食有助于确保雏鹅获得较高的体质量,可促进雏鹅脂肪酸吸收,可上调CHK1FGF12SMAD4卵巢发育相关基因表达,促进雏鹅卵泡发育。

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基金资助

新疆自治区科技计划项目(2020B004-2-1)

安徽省高校科学研究生项目(YJS20210224)

安徽省自然科学基金项目(2308085MC101)

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