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主要作者及研究机构

本研究的主要作者包括Zhuo Chen、Yu Bai、Cheng Lou和Bo Wu，他们来自佛山大学生命科学与工程学院广东省动物分子设计与精准育种重点实验室。该研究于2023年8月10日提交，并于2023年11月13日被接受，最终发表在《Poultry Science》期刊上，文章编号为103283。

学术背景

本研究的主要科学领域是环境毒理学与代谢组学，旨在探讨长期暴露于PM2.5（细颗粒物）对家禽健康的影响。PM2.5作为主要空气污染物，因其粒径小、成分复杂且能吸附多种有害物质，已被广泛认为对人和动物的多系统健康造成损害。然而，关于PM2.5在家禽养殖环境中的研究相对有限。家禽养殖场是PM2.5排放的主要来源之一，但PM2.5对家禽机体的影响尚未得到充分研究。因此，本研究通过分析PM2.5暴露条件下家禽肺组织的病理变化及血清代谢组的变化，旨在揭示PM2.5对家禽健康的潜在影响机制。

研究流程

本研究包括以下几个主要步骤：

1. PM2.5样本采集
   PM2.5样本从广东省清远市天农食品有限公司的鸡舍中采集。使用空气颗粒物采样器在鸡舍中央位置连续24小时采集PM2.5颗粒，流速为100升/分钟。采集的玻璃纤维滤膜通过超声波破碎和低速离心处理，最终获得PM2.5悬浮液，并将其稀释至500 mg/ml用于实验。

2. 动物管理与血清样本采集
   实验使用27日龄的无特定病原体（SPF）鸡，分为对照组（LC）和长期暴露组（LE），每组10只。实验期间，暴露组通过鼻滴方式每周5次给予PM2.5悬浮液，持续8周。实验结束后，采集鸡的翅静脉血液样本，离心后提取血清并保存于-80°C。

3. 肺组织病理切片分析
   实验结束后，处死鸡并采集肺组织样本，固定于10%甲醛溶液中。肺组织经过脱水、石蜡包埋后制成5微米厚的切片，分别进行苏木精-伊红（H&E）和马松（Masson）染色，并通过光学显微镜观察。

4. LC-MS代谢组学分析
   使用Waters Acquity I-Class Plus超高效液相色谱系统与Waters Xevo G2-XS QTOF高分辨率质谱仪进行代谢组学分析。数据采集后，使用Progenesis QI软件进行峰提取、峰对齐等数据处理，并通过在线Metlin数据库和自定义库进行代谢物鉴定。

5. 数据分析
   对代谢组数据进行总峰面积归一化处理，进行主成分分析（PCA）和Spearman相关性分析。通过KEGG、HMDB和LipidMaps数据库对代谢物进行分类和通路分析，计算差异代谢物的Fold Change，并使用t检验评估其显著性。

主要结果

1. PM2.5暴露对家禽生长性能的影响
   长期暴露于PM2.5显著降低了鸡的日均增重和最终体重。暴露组的平均最终体重显著低于对照组（p < 0.05），日均增重也呈现相同趋势（p < 0.05）。

2. 肺组织病理变化
   H&E染色显示，暴露组的肺泡壁显著破裂且结构松散，而对照组肺泡壁完整且致密。Masson染色显示，暴露组肺间质松散并伴有明显的纤维化，而对照组肺间质致密且无显著纤维化。

3. 血清代谢组变化
   共检测到15,781个代谢峰，其中2,654个代谢物通过KEGG和HMDB数据库注释。差异代谢物分析显示，128个阳离子模式和62个阴离子模式代谢物显著变化。其中，21个差异代谢物被鉴定为与PM2.5长期暴露相关的潜在生物标志物（AUC > 0.8）。这些代谢物主要涉及甘油磷脂代谢、类固醇激素生物合成以及苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成通路。

4. 代谢通路分析
   KEGG通路分析显示，PM2.5暴露显著扰乱了甘油磷脂代谢、类固醇激素生物合成以及苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成通路（p < 0.05）。具体而言，甘油磷脂代谢中的9种代谢物显著上调，而类固醇激素生物合成中的3种代谢物显著下调。

结论

本研究证实，长期暴露于高浓度PM2.5显著降低了家禽的生长性能，并对其肺组织造成严重损伤。血清代谢组分析进一步揭示了PM2.5暴露对家禽代谢通路的显著影响，特别是甘油磷脂代谢、类固醇激素生物合成以及氨基酸代谢通路的紊乱。这些发现为理解PM2.5对家禽健康的损害机制提供了重要依据，同时也为家禽健康养殖和PM2.5对人类健康的影响研究提供了参考。

研究亮点

1. 重要发现
   长期PM2.5暴露显著降低了家禽的生长性能，并导致肺组织纤维化和肺泡破裂。血清代谢组分析揭示了PM2.5对甘油磷脂代谢、类固醇激素生物合成和氨基酸代谢通路的显著影响。

2. 方法创新
   本研究采用LC-MS非靶向代谢组学技术，结合病理学分析，全面评估了PM2.5对家禽健康的多维度影响。

3. 研究对象的特殊性
   本研究首次系统探讨了PM2.5在家禽养殖环境中的健康影响，填补了该领域的研究空白。

其他有价值的内容

本研究还指出，PM2.5暴露可能导致家禽生殖能力下降，特别是类固醇激素水平的降低可能影响蛋鸡的产蛋效率。此外，PM2.5对家禽代谢通路的干扰可能进一步影响其免疫功能和抗氧化能力，为未来研究提供了新的方向。