褪黑素调节肉鸡昼夜节律改善生长性能的研究

鸡肉是我国仅次于猪肉的第二大消费肉类，并呈逐年增加的趋势。在我国饲料资源有限的情况下，节本增效、提高饲料利用率是肉鸡规模养殖的关键环节。

动物的活动会消耗机体的能量和营养物质。减少肉鸡的活动可以让更多的能量和营养物质用于满足肉鸡快速生长对营养物质的需要，改善饲料利用率。

褪黑素是动物机体分泌的一种内源性激素，具有调节昼夜节律、改善睡眠等多种功能，被称作“暗影荷尔蒙”，也被用于改善人的睡眠质量、调整时差等。项目通过不同时间段（白天、夜晚和全天）在肉鸡日粮中添加褪黑素，研究其对肉鸡昼夜节律、行为（睡眠/觉醒、采食、站立、运动、躺卧等）、生长性能、免疫指标和抗氧化性能的影响。

项目选择2周龄的肉鸡320只，随机分成4个处理组，每组8个重复，分别在日粮中不同的时间段（对照组：不饲喂褪黑素，白天组：光照时间段饲喂（40mg/kg），夜间组：无光照时间段饲喂（40mg/kg），全天组：全天饲喂（20mg/kg））添加褪黑素，研究其对肉鸡采食、生长、昼夜节律和各种行为的影响。主要研究内容如下：

1. 不同时间段饲喂褪黑素对肉鸡昼夜节律和行为影响

昼夜节律：试验结束，采用PCR方法分析位于SCN的生物钟基因的表达水平变化。

行为研究：在各实验组的每个重复中，选取2只肉鸡，将夜视版摄像机安装在每组每个笼子顶部，记录笼内每只肉鸡的行为状态，记录肉鸡的行为状态。

2. 不同时间段饲喂褪黑素对肉鸡采食和生长性能的影响

试验期内，每周以每个重复组为单位记录各组初体重、末体重和饲料消耗量，计算增重和料肉比。

3. 不同时间段饲喂褪黑素对肉鸡免疫和抗氧化指标的影响

试验结束后，翅根采血，分离血清，用于指标的分析测定。采用Elisa试剂盒分析免疫指标和抗氧化指标的含量。

4. 不同时间段饲喂褪黑素对肉鸡屠宰性能、肉品质的影响

试验结束后，屠宰。屠宰性能包括：肉鸡的宰前活重、屠宰率；肉品质分析肉鸡的肉色、pH值、滴水损失；37种脂肪酸的含量。

1. 褪黑素的发现及其生理功能

早期，人们发现褪黑素是一种作用于青蛙和鱼类黑色素细胞的美白分子，因能使黑色素细胞颜色变浅而得名（章林等，2012）。随后，人们发现褪黑激素存在于所有脊椎动物中，主要由松果体分泌，呈昼夜规律的变化，在夜间达到顶峰（见图1），传递“黑暗”信息并被光抑制，具有调节睡眠/觉醒周期、其他昼夜节律和季节节律的生理机能，因此，褪黑素被称作“暗影荷尔蒙”（Hao et al., 2022）。随着研究的深入，人们发现，褪黑素具有调节动物睡眠、免疫、抗氧化、激素合成以及生殖等多种生理机能（朱梦霞等, 2015）。

图1 松果体分泌褪黑素的昼夜规律

2. 褪黑素对动物昼夜节律和行为的影响

大脑下丘脑视上核 （SCN）是哺乳动物（包括人类）昼夜节律系统的中央起搏器，同步昼夜节律和行为节律，包括睡眠和觉醒、体温、进食、神经内分泌和自主神经效应，并以 24 小时为周期，匹配环境的明暗周期。光是调节（引导）SCN节律周期和相位变化以适应外部环境的主要刺激因素。SCN产生的神经输出信号诱导松果体在夜间合成褪黑激素，随后进入血液循环系统，调节机体的多种节律活动（见图2）（Shahid et al.,2023）。由于褪黑激素代谢迅速，血浆褪黑激素水平白天较低，夜间较高。弱光是褪黑素合成释放的起始条件，是内在昼夜节律初始阶段可靠的测量因子（Lewy et al.,2019）（见图2）。

图2 褪黑素调剂睡眠等多种节律活动

有研究表明，外源性褪黑激素可以改变一些节律周期，例如睡眠、核心体温、内源性褪黑激素和皮质醇等。在体外，它会改变SCN的一些内在活动，如电生理和代谢。在某些情况下，外源褪黑激素可以使个体的24小时昼夜节律同步或“引导”，即表达机体内部时钟的周期（陈大勇等，2009）。

在“生物白天”，外源性褪黑激素具有急性嗜睡和降低体温的作用，并且在特定的时间（黄昏和黎明）最有效，它会改变人体生物钟（包括睡眠、内源褪黑素、身体温度、皮质醇）的相位（提前或延迟），从而对睡眠产生好处。

由于褪黑素的催眠特性，松果体被称为“镇静器官”。低剂量会导致仓鼠的运动活性显着下降，且呈时间依赖性。褪黑素的作用在夜间最大。褪黑素在大鼠、猫和小鼠中也具有同样的镇静样活性。

以人为受试体的研究发现，褪黑素能够诱导镇静、降低体温、使胃肠道平滑肌放松，以及诱导其与睡眠有关的变化（Sun et al.,2019）。母乳中的褪黑素能够起到改善婴儿睡眠和减少婴儿绞痛的作用（Engler et al.,2021）。Wright等（2019）将10 mg的褪黑素和安慰剂每天分别让患自闭症障碍症的受试儿童连续服用3个月，结果发现褪黑素能改善儿童的睡眠潜伏期(平均47min)和总睡眠时间(平均52min)。在畜禽中，褪黑素的昼夜节律性分泌对睡眠-觉醒周期、进食行为、以及情绪调节等多个方面都有显著影响。

3. 昼夜节律对动物饮食、代谢和运动的影响

动物最主要的昼夜节律体现是睡眠/觉醒。睡眠与体内的各种激素和代谢过程有着复杂的联系，对于维持代谢稳态非常重要，处于睡眠状态动物代谢消化减少，而处于觉醒状态动物的活动增多，部分能量和营养物质会被消耗与这些活动过程。研究表明，睡眠不足和睡眠障碍可能会对代谢和心血管产生深远的影响（Sarisozen et al.,2023）。睡眠不足、睡眠呼吸障碍和昼夜节律失调被认为会通过多种途径导致代谢失调，包括交感神经过度刺激、荷尔蒙失衡和亚临床炎症。

部分睡眠缺失会影响食欲调节，改变代谢。下丘脑核团在调节能量稳态和摄食调节方面具有明确的作用，一些外周分泌因子直接作用于部分核团直接调节动物的采食以及能量代谢（见 图3）。包括源自脂肪组织的肽和激素（如瘦素和脂联素）和肠道的肽和激素（例如生长素释放肽、肽YY、胰多肽）和胆囊收缩素）（Sahoo et al.,2022）。检查睡眠障碍对能量平衡影响的研究主要集中在瘦素和生长素释放肽上。

图3 外周因子作用于下丘脑多核团调节采食和能量代谢

睡眠不足通过多种途径影响葡萄糖代谢。大脑在空腹状态下使用的总葡萄糖利用率高达50%（在进食状态下为20%），这比按质量计算的预测多出10倍。影像学研究表明，睡眠不足的大脑比休息良好的大脑消耗的葡萄糖少7-8%（Zhang et al., 2019）。

动物的行为和福利、健康具有紧密的联系，并进一步影响其生产性能。褪黑素会影响肉鸡的昼夜节律、行为和机体代谢，而日粮中不同时间段添加褪黑素会产生哪些影响则研究的较少。本研究在项目组前期不同剂量褪黑素研究的基础上，探究在不同的时间段饲喂褪黑素（40mg/kg）对肉鸡昼夜节律、行为、生长性能的影响。

主要参考文献：

[1] 陈大勇. 不同光照条件下褪黑素对鸡免疫机能的影响[D]. 内蒙古农业大学, 2009.

[2] 章林, 黄明, 周光宏. 天然抗氧化剂在肉制品中的应用研究进展[J]. 食品科学, 2012, 33(7):299-303.

[3] 朱梦霞, 黄群, 王芳, 等. 女性功能性消化不良患者血清褪黑素和雌激素水平的变化[J]. 世界华人消化杂志, 2015(19):3038-3044.

[4] Hao E Y, Wang D H, Chang L Y, et al. Melatonin regulates chicken granulosa cell proliferation and apoptosis by activating the mTOR signaling pathway via its receptors[J]. Poultry Science, 2020, 99(7):6147–6162.

[5] Sarisozen B, Aslan F S, Akyuz E. Effects of melatonin on the circadian functions of sleep-wake cycle, metabolism, hormonal regulation and immune activity: A recent review[J]. Melatonin Research, 2023, 6(3): 256-276.

[6] Shahid M S, Wu Y, Xiao Z, et al. Duration of the flaxseed diet promotes deposition of n-3 fatty acids in the meat and skin of Peking ducks[J]. Food & nutrition research, 2019, 63.

[7] Sun M, Li Y, Su S, et al. Tussilagone ameliorates high‐fat diet‐induced hepatic steatosis by enhancing energy metabolism and antioxidant activity[J]. Phytotherapy Research, 2024, 38(5): 2099-2113.

[8] Sahoo D K, Heilmann R M, Paital B, et al. Oxidative stress, hormones, and effects of natural antioxidants on intestinal inflammation in inflammatory bowel disease[J]. Frontiers in Endocrinology, 2023, 14: 1217165.

[9] Wei C K, Ni Z J, Thakur K, et al. Aromatic effects of immobilized enzymatic oxidation of chicken fat on flaxseed (Linum usitatissimum L.) derived Maillard reaction products[J]. Food chemistry, 2020, 306: 125560.

[10] Yang CH, Xu JH, Ren QC, et al. Melatonin promotes secondary hair follicle development of early postnatal cashmere goat and improves cashmere quantity and quality by enhancing antioxidant capacity and suppressing apoptosis[J]. Journal of pineal research, 2019, 67(1): e12569.

[11] Yi W, Liu Y, Fu S, et al. Dietary novel alkaline protease from Bacillus licheniformis improves broiler meat nutritional value and modulates intestinal microbiota and metabolites[J]. Animal Microbiome, 2024, 6(1): 1.

（1）结合动物行为学的方法，观察不同时间段饲喂褪黑素肉鸡的睡眠及行为的变化，并分析免疫、抗氧化指标的影响。

（2）通过褪黑素调节肉鸡的昼夜节律与行为，改善生长性能，为通过调节生物钟优化生长性能提供新视角，为肉鸡养殖提供科学高效的饲养策略。

1. 技术路线：

2.拟解决的问题：

（1）分析不同时间段饲喂褪黑素对肉鸡昼夜节律和行为的影响，明确褪黑素对昼夜节律和行为的调控规律。

（2）揭示不同时间段饲喂褪黑素对肉鸡免疫、抗氧化机能的改善作用以及对肉鸡增重、饲料利用率的影响。

3.预期成果：

（1）阐明不同时间段饲喂褪黑素对肉鸡行为、免疫、抗氧化机能的影响，为肉鸡养殖福利、健康提供理论支持。

（2）掌握不同时间段饲喂褪黑素对肉鸡增重、肉质的影响，为肉鸡养殖提供实践指导。

（3）发表论文1篇，申请专利1项。

（4）养本科生3-5人。

1.项目前期:

2024年4月-2024年6月: 查阅国内外资料，确定褪黑素对肉鸡昼夜节律研究的项目背景、目的、意义，梳理国内外学者关于褪黑素对肉鸡昼夜节律作用的各种观点，分析其优缺点，为本研究提供参考基础。

2024年7月-2024年10月：优化项目的设计实验方案，进行项目前期的准备工作。

2.项目中期：

2024年11月-2025年3月：按照设计方案进行肉鸡的饲养试验并完成肉鸡行为、生长性能部分的研究数据的记录、收集工作，以及血液、鸡肉样品的采集。

2025年4月-2025年9月：分析肉鸡血液相关的各种免疫、抗氧化指标数据。

3.项目后期:

2025年10月-2025年12月：对全部研究工作进行归纳总结并分析，梳理各个部分的逻辑关系，统计分析各种数据，发表论文，撰写总结报告，申请结题。