规模化鸡场舍内细颗粒物诱发鸡肺泡上皮细胞损伤及tBHQ的保护机制

The quality of air environment is one of the important factors that affect the healthy production of livestock and poultry. Large-scale chicken farms contain a variety of toxic and harmful substances in the air, especially in the fine particle matters (PM2.5), which severely restrict the development of large-scale livestock and poultry breeding. In the present study, we carry out monitoring and analysis of PM2.5 in chicken farms. Chickens alveolar ΙΙ epithelial cells (AECΙΙ), which play an important role in the repair of alveolar epithelial cells damages. We used the HE staining, transmission electron microscopy, immunohistochemistry analysis, transcriptomics analysis, Western blot, fluorescence quantitative PCR, flow cytometry and RNA interference to clarify the damage characters. At the same time, based on Nrf2 oxidative signaling pathway and NF-κB inflammatory signaling pathway, we explored the protective effects of tert-buylhydroquinone (tBHQ) on the chickens alveolar epithelial cells damages induced by PM2.5 and elucidated these active and protection mechanisms. The study could provide a theoretical basis and a solution to alleviate the negative effects of PM2.5 pollution on chicken respiratory health and improve the welfare level.

畜禽舍环境空气质量是影响畜禽健康生产的重要因素之一。规模化鸡场封闭式鸡舍内空气污染问题突出，特别是细颗粒物（PM2.5）污染引起的鸡呼吸道健康问题不容忽视。本研究拟从鸡舍内PM2.5的监测与成分分析入手，围绕鸡肺泡II型上皮细胞的损伤修复作用，以雏鸡和鸡肺泡II型细胞为研究对象，采用透射电镜成像、免疫组织化学、转录组学、免疫蛋白印迹、荧光定量PCR、流式细胞术以及RNA干扰等方法，研究PM2.5诱导鸡肺泡上皮细胞损伤的生物学特征和分子学基础；同时，基于Nrf2抗氧化信号通路和NF-κB炎症信号通路，探讨饲料添加剂特丁基对苯二酚（tBHQ）对PM2.5引起鸡肺泡上皮细胞损伤的缓解作用，阐明鸡舍内PM2.5对鸡肺泡上皮细胞的损伤作用和tBHQ的分子保护机制。研究结果可为预防缓解鸡舍PM2.5污染引起的鸡呼吸道健康问题提供理论依据和解决方法，为鸡场养殖环境控制提供参考数据，提高福利化养鸡水平。

高密度、集约化养鸡生产导致鸡舍内空气污染问题突出，舍内产生大量的颗粒物，造成鸡群呼吸道疾病多发，严重损害了鸡的健康和生产，影响养鸡生产效益。特别是舍内空气细颗粒物（PM2.5），因为粒径小，比表面积大，可吸附更多有毒有害物质，并可直接进入肺泡，诱发肺部炎症损伤和呼吸道疾病，危害最大。但是，目前关于鸡舍空气PM2.5的分布、特性和其对鸡呼吸道健康的影响以及机制尚不明确。因此，本项目首先研究了鸡舍空气PM2.5的分布规律和组成成分，发现鸡舍内PM2.5不仅浓度高，而且含有多种重金属离子和内毒素，并携带多种有害细菌和真菌，结果提示鸡舍PM2.5的污染状况严重，危害畜禽呼吸道健康和生产。其次，通过鸡胚肺泡上皮II型细胞体外试验和肉鸡在体试验，研究了鸡舍PM2.5 对鸡肺泡上皮细胞的损伤作用，发现鸡舍PM2.5可诱导肺泡上皮II型细胞发生炎症反应，并激活与炎症、氧化应激、内质网应激以及自噬相关基因的表达，揭示了PM2.5通过激活TLR4/NF-κB信号通路诱发炎症的机制。另外，进一步研究发现添加tBHQ可以有效缓解PM2.5引起的鸡肺泡上皮细胞的损伤，阐明tBHQ通过激活Nrf2信号通路抑制氧化应激，降低PM2.5诱导的细胞焦亡和细胞程序性坏死相关基因表达，缓解保护肺泡上皮细胞的损伤机制。项目研究结果为预防缓解鸡舍PM2.5污染引起的鸡呼吸道健康问题提供理论依据和解决方法，对建立良好的空气环境控制技术和防治鸡呼吸道炎症和疾病的发生具有重要意义。