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笼养蛋鸡骨质疏松症(Cage layer osteoporosis,CLO)是一种在高产蛋鸡群体中常见的骨骼代谢疾病,发病蛋鸡容易骨折和瘫痪,产生大量的沙壳蛋和软壳蛋,并造成破蛋率达到0.5%-1%。经前期对我国七个省份的规模化蛋鸡养殖场的调研发现,CLO的发病率在0.1%-0.3%之间。鉴于笼养依旧是中国目前主要的蛋鸡养殖模式,CLO已经严重影响了中国蛋鸡养殖业的经济效益,但目前尚无良好的预防措施。淫羊藿苷(Icariin,ICA)是中草药淫羊藿的主要生物活性成分,已经对人、去卵巢小鼠/大鼠、糖皮质激素诱导的大鼠和骨保护素敲除的小鼠的骨质疏松表现出了良好的防治效果。然而,ICA是否对CLO也具有预防效果尚不清楚。本研究针对正常日粮饲喂的老年笼养蛋鸡(54-66周龄)和低钙日粮饲喂的青年笼养蛋鸡(32-40周龄),分别在其日粮中添加不同水平的ICA,研究了ICA对蛋鸡正常生理条件下和病理条件下的两种CLO的预防效果,并利用非靶向代谢组学分析方法揭示了ICA预防CLO的相关机制。本研究包括两次动物试验,主要研究内容和结果如下:动物试验一,淫羊藿苷对老年笼养蛋鸡(54-66周龄)骨骼健康的影响及机制研究:本试验选取了216只54周龄的罗曼粉蛋鸡,随机分为3个组。对照组饲喂基础日粮,处理一组和处理二组分别在基础日粮中添加了0.05%和0.20%的ICA。研究了ICA对老年笼养蛋鸡骨骼健康的影响,并利用非靶向代谢组学探究其相关机制。主要结果如下:(1)日粮添加0.20%ICA显著提高了老年笼养蛋鸡的平均蛋重,并在第66周时,显著提高了蛋白高度和哈氏单位。(2)日粮添加0.20%ICA显著提高了老年笼养蛋鸡的股骨骨密度和胫骨骨密度;改善了骨组织形态学参数,包括提高了皮质骨厚度,骨小梁面积比和骨小梁厚度,并且降低了骨小梁分离度。(3)日粮添加0.20%ICA降低了老年笼养蛋鸡血清中骨转换生化标志物血清碱性磷酸酶活力、抗酒石酸酸性磷酸酶活力和骨钙素含量。(4)日粮添加两种水平的ICA均显著提高了老年笼养蛋鸡股骨组织中成骨相关基因RUNX2和OPG的表达水平,并降低破骨相关基因RANKL的表达水平。(5)通过血清非靶向代谢组学分析,在对照组和处理二组间共筛选出170种差异代谢物。进一步将差异代谢物与老年笼养蛋鸡的股骨和胫骨骨密度进行Spearman关联性分析,发现其中有8种差异代谢物同时与股骨和胫骨骨密度高度相关,包括:尿苷,牛磺酸,棕榈酸,肾上腺酸,非索非那定,lyso PC(18:1),lyso PE(20:3/0:0)和3-乙酰基-11-酮基-β-乳香酸。之后,通过Metabo Analyst4.0对上述8种差异代谢物进行代谢途径分析发现ICA主要扰动了牛磺酸和亚牛磺酸代谢、甘油磷脂代谢和嘧啶代谢。动物试验二,淫羊藿苷预防低钙日粮诱导的青年笼养蛋鸡(32-40周龄)骨质疏松症的效果及机制研究:本试验选取了144只32周龄的罗曼粉蛋鸡,随机分为4个组。对照组饲喂基础日粮(含钙3.5%),低钙组饲喂低钙日粮(含钙2.0%),处理一组和处理二组分别在低钙日粮中添加了0.05%和0.20%的ICA。研究了ICA对低钙日粮诱导的青年笼养蛋鸡骨质疏松症的预防效果,并利用非靶向代谢组学探究其相关机制。主要结果如下:(1)低钙日粮导致了青年笼养蛋鸡的生产性能和蛋品质显著下降,低钙日粮添加ICA淫羊藿苷提高了生产性能。(2)与低钙组相比,低钙日粮添加0.20%ICA显著提高了青年笼养蛋鸡的股骨骨密度,皮质骨厚度,骨小梁面积百分比和骨小梁厚度,并且降低了骨小梁分离度。(3)与低钙组相比,低钙日粮添加0.20%ICA显著降低了青年笼养蛋鸡血清中骨转换生化标志物碱性磷酸酶活力、抗酒石酸酸性磷酸酶活力和骨钙素含量。(4)与低钙组相比,两种添加水平的ICA均显著提高了青年笼养蛋鸡股骨组织中成骨相关基因RUNX2和OPG的表达,并降低破骨相关基因RANKL的表达。(5)通过血清非靶向代谢组学分析筛选出淫羊藿苷处理后8种代谢物水平发生了显著变化,包括7-脱氢胆固醇,7-酮胆固醇,24-脱氢胆固醇,PC(18:1(9Z)/18:1(9Z)),PS(18:0/18:1(9Z)),N,N-二甲基苯胺,2-羟基丁酸和N2,N2-二甲基鸟苷。进一步通过Metabo Analyst4.0对上述8种代谢物进行代谢途径分析,发现ICA主要扰动了类固醇的生物合成和甘油磷脂代谢。综上所述,本研究的主要结论是:(1)日粮添加淫羊藿苷对老年笼养蛋鸡产生了骨保护效应,有效缓解了骨质流失;老年笼养蛋鸡骨密度与血清中尿苷、牛磺酸、棕榈酸、肾上腺酸、非索非那定、lyso PC(18:1)和lyso PE(20:3/0:0)7种代谢物浓度呈正相关性,与血清中的3-乙酰基-11-酮基-β-乳香酸浓度呈负相关性;淫羊藿苷主要通过扰动牛磺酸和亚牛磺酸代谢,甘油磷脂代谢和嘧啶代谢产生骨保护效应。(2)淫羊藿苷缓解了低钙日粮诱导的青年笼养蛋鸡骨质疏松症;低钙日粮添加淫羊藿苷导致血清中7-脱氢胆固醇、7-酮胆固醇、24-脱氢胆固醇、PC(18:1(9Z)/18:1(9Z))、PS(18:0/18:1(9Z))、N,N-二甲基苯胺和2-羟基丁酸水平显著升高,N2,N2-二甲基鸟苷水平显著降低,淫羊藿苷主要通过扰动甘油磷脂代谢和类固醇生物合成缓解了青年笼养蛋鸡骨质疏松症。淫羊藿苷的骨保护效应,以及与骨密度相关的内源代谢物的发现,将为笼养蛋鸡骨质疏松症的预防提供潜在的营养调控策略。