对话 | 如何为鸡打造强壮的骨骼？聊聊家禽骨骼健康那些事~
来源：曦曦博士
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发表时间：2023-05-18
本文转自公众号：曦曦博士
今天的「曦曦说」，很开心邀请到了我的好友，刚刚加入美国北卡州立大学家禽系的研究助理教授，陈崇霄博士。
我和崇霄在读博士的时候认识，崇霄是一个对行业充满激情的年轻盆友，同时还是一个专业级别的摄影师哟，细心的读者可能会发现，他在我以前的文章里已有出现过好几次 --- 🔗 不靠8条腿、不靠打激素 | 这才是「速成鸡」的科学真相，这篇文章里所有的图片和视频都来自于他 📷；而最近这一年，他连续发表了很多篇关于骨骼健康的文章，这是他博士和博士后的主要研究方向，我也摘录过几篇在营养快报里。骨骼健康一直是养鸡养鸭的同志们非常关心的问题，今天，我就请崇霄从他的研究经历，来与大家展开聊聊这个话题吧～崇霄的爷爷是一名兽医，受家庭影响，大学时候他便自然地选择了兽医专业，就读于中国农业大学。在读书期间，他开始对营养学产生了浓厚的兴趣，在启蒙老师袁建敏老师的带领下，踏入了家禽界，在那期间做了一些兽医和营养学交叉的项目。本科毕业后，崇霄来到美国佐治亚大学攻读博士学位，师从Dr. Woo Kim，毕业后留校做了一年多博士后。在2020年，崇霄加入了北卡州立大学担任研究助理教授；同时，他也在 AHNC（Animal health and nutrition consortium) 担任负责人，致力于加强企业和学校的交流联系。 · 最初您是怎么想到这个课题的呢？
崇霄: 我博士所在的实验室 (Dr. Woo Kim实验室）在骨骼营养方向的投入一直比较大，也拥有一些很好的仪器（比如显微断层扫描仪、分子生物学工具）。随着朝这个方向的深入探索， 虽然我们没有很多答案，但我们不断发现新的疑惑 。于是研究内容也随之不断的扩展，从分子层面到动物实验，从原理到应用... 同时，因为我们研究工具的齐全，这吸引了不少公司来合作，也丰富了研究的内容。显微断层扫描仪
崇霄在使用显微断层扫描仪
· 骨骼健康的定义、在家禽生产中的重要性？
崇霄: 骨骼有很多功能 --- 支持身体结构、保护内脏、储存矿物等。健康的骨骼首先要有这些基本功能；进一步说，在生产上，骨骼健康对于肉鸡 vs. 蛋鸡有不同的理解：蛋鸡： 健康的骨骼应保证蛋鸡的产蛋质量、数量，和产蛋周期；肉鸡： 健康的骨骼应保证生产性能，不出现或是很少出现腿病。同时，随着大家对动物福利的重视，骨骼健康的理解范畴也拓展到“不能让鸡产生痛苦”这类更高的要求了 --- 比如对于放养鸡而言，健康的骨骼意味这它能支持比传统养殖体系下的更多的动物行为、减少骨折的发生。
· 有哪些因素会影响骨骼健康？
崇霄：影响骨骼健康的因素有很多，而且它们相互影响。想要解决骨骼健康的问题，一定要全面地去看待这些因素：1). 遗传学因素。我们现在做基因选育时，蛋鸡主要注重于产蛋性能，肉鸡则注重于产肉，相对而言，针对骨骼方面的选育就有一些忽视，所以可能会造成一些骨骼的问题。2). 营养因素。营养可以直接影响骨骼的健康（如钙、磷、维生素D水平等），也可以通过影响动物的生长性能，从而间接影响骨骼的健康。3). 鸡本身的健康状态。鸡随着年龄的增大，会出现器官衰竭、营养吸收利用率的变化、激素分泌水平的变化（尤其是蛋鸡），从而来带骨骼健康的问题，比如骨质疏松症。4). 疾病。股骨头坏死、骨质疏松症等骨骼疾病会直接影响骨骼健康；同时，球虫病、坏死性肠炎等疾病呢，则会间接通过影响营养吸收利用，从而影响骨骼健康。
5). 环境管理。鸡的活动空间可以直接影响骨骼健康；同时，环境管理能通过影响疾病的发生、营养吸收利用来间接影响骨骼健康。
崇霄: 蛋鸡的「骨质疏松」是大家非常关注的一个问题。由于现代基因选育，蛋鸡的产蛋量非常高，而蛋壳中的钙很大一部分来自于骨骼中储存的钙，因此产蛋量一上去，蛋鸡的骨骼压力就特别大，从而导致骨骼质量变差。另一方面，由于美国蛋鸡产业正在（在动物保护组织的压力下被迫地）逐步由「笼养」转变成「放养」，而在放养环境下，蛋鸡的活动空间变大了，发生骨折的情况会更多，这也是一个需要解决的具有挑战性的问题。在肉鸡中，由于很高的生长速度，骨骼常常没办法与之相匹配，从而会造成一些腿病问题。另外，肉鸡「股骨头坏死」也是一个很有意思的问题。
崇霄: 传统来讲，提供足够的钙、磷、维生素D，并保证钙磷比例当然是很重要的营养手段。而从我自己的研究发现来看，骨骼早期营养非常重要。话说蛋鸡的骨骼发育非常有意思，它的骨骼在产蛋之前会停止发育，因此在产第一颗蛋之前是它骨骼发育的高峰期，而在产蛋期间，骨骼是没有什么变化的。所以，在产蛋之前打造非常强壮的蛋鸡骨骼是一个思路。另外呢，还有一些尚未应用、还在研究中的理论，比如说 --- 1). 在肉鸡的「0到两周龄」期间提高钙磷水平，而在两周之后减少或者保持比较低的钙磷水平，整体上来说并不会影响骨骼的生长和健康。2). 由于蛋鸡的骨骼在产蛋前停止发育，因此可以用「延后开产时间」的方法（通过控制光照或者营养调控方法）来给予蛋鸡足够的时候发育骨骼，最终达到延长产蛋周期的效果。
崇霄: 我的博士和博士后实验围绕骨骼健康这个主题，涵盖了不同的方面，从细胞实验、胚胎实验、到动物实验，同时也做过数据建模实验和方法学的探索。1). 细胞实验：我们用鸡的「成骨细胞」作为实验模型，来测试维生素D在成骨细胞中的作用。我们知道，维生素D可以减少「骨骼吸收」，但在成骨细胞中，是否能够促进其发育呢？这个实验让我们发现了一个意料之外的结果 --- 维生素D的作用和细胞发育的阶段有着很大的关系：早期起到抑制发育的作用，在晚期则是促进发育的作用。2). 胚胎实验：给胚蛋注射维生素D vs. 25-羟基维生素D，看它们对于胚胎发育的影响。数据显示，这两个形式的维生素D都可以促进骨骼生长、促进脂肪发育，但是会减少肌肉的发育。
胚蛋注射 （引自Chen et al., 2021)
3). 动物数据建模实验：我们从头到尾养了一批蛋鸡 （95周！），每周取样，测量骨骼发育的相关指标。结果发现，在产蛋前期和产蛋高峰期，骨骼的变化非常剧烈，矿物沉积特别明显；同时也验证了骨骼的体积在产蛋前达到最高峰。
4). 动物实验：再来一个95周的实验 --- 我们在蛋鸡日粮中添加维生素D vs. 25-羟基维生素D，看看它们如何影响蛋鸡的骨骼健康和产蛋性能。有意思的是，我们发现「25-羟基维生素D」可以在产蛋前提高骨骼体积（但是并没有提高骨骼密度） --- 由于体积变大，导致骨骼中产生很多空洞，为后期钙盐沉积提供了更多的空间，从而促进了骨骼健康。 现在我们正在做一个后续实验 --- 在添加25-羟基维生素D的同时，提高钙磷比例，看看是否骨骼体积和骨骼密度都能有所改善。
图片显示为不同处理对于皮质骨中孔隙空间大小的作用，红色代表孔隙空洞；D = vitamin D3 at 2,760 IU/kg; DD = vitamin D3 at 5,220 IU/kg; 25D treatment = vitamin D3 at 2,760 IU/kg + 25-OH-D at 2,760 IU (69 μg)/kg.（Source: Chen, et al., 2020)
扩展阅读：
📖 细胞实验：Role of 1,25-Dihydroxyvitamin D3 on Osteogenic Differentiation and Mineralization of Chicken Mesenchymal Stem Cells
📖 胚胎实验：Role of 25-Hydroxyvitamin D3 and 1,25-Dihydroxyvitamin D3 in Chicken Embryo Osteogenesis, Adipogenesis, Myogenesis, and Vitamin D3 Metabolism
、
📖 动物实验#1: Role of long-term supplementation of 25-hydroxyvitamin D3 on laying hen bone 3-dimensional structural development
📖 动物实验#2: Role of long-term supplementation of 25-hydroxyvitamin D3 on egg production and egg quality of laying hen
· 维生素D和钙磷推荐水平？
崇霄: 我没有一个具体的数字，但是可以分享一下思路：若要提高维生素D的水平，一定要考虑钙磷的量，不能以维生素D代替钙磷；想要打造健康骨骼，延长蛋鸡产能周期，在提高维生素D水平的同时，要适当提高钙磷水平；另外，一定要注意蛋鸡育成期的早期骨骼营养。
· 评估骨骼健康的方法？
崇霄:
观察类的: 跛行腿病的评分（比如前一阵子我们用「压力传感器」来测量鸡行走的方式）放射学分析：比如「双能射线断层扫描」（CT）、「显微断层扫描」(micro-CT)、新生骨骼标记。另外，有的仪器可以直接测活鸡骨骼弹性, 用「陀螺仪」可以测量相关行为学, 使用「景深摄像机」来评分行走方式等等，这些都是试验阶段的一些新方法。
· 介绍下Micro-CT技术在骨骼健康中的运用？
崇霄: Micro-CT就是「显微断层扫描」，是一种3D射线扫描方法，它的精度非常高（缺点是能扫描的面积很小，还只能对付鸡翅鸡腿）。它可以建立骨骼3D模型，从而让我们了解骨骼结构是如何分布的，在哪些地方会有孔隙、在哪些地方会有连接，都能得到比传统分析方法更为具体的答案。通过3D结构模型，还可以更好地了解骨骼疾病（比如骨质疏松，比如为什么有些地方容易骨折...）micro-CT方法目前在家禽上的研究用的很少，除了机器价格昂贵之外，一大限制是它无法分离出鸡骨头的每一个部分。而我们通过做了一个"小程序"，让每一个部分的骨骼的分离和分析变为可能。（通过Micro-CT 分离出不同骨骼结构）
扩展阅读：
崇霄刚发表了一篇名为《Micro-CT技术在蛋鸡骨骼分析中的运用》的综述 ⬇️
The application of micro-CT in egg-laying hen bone analysis: introducing an automated bone separation algorithm. Poultry Science 99:5175-5183.
· 家禽骨骼健康研究的缺口在哪里，未来的研究方向？
1). 肉鸡的股骨头坏死是当前的热点话题。大型肉鸡的死淘有很大一部分是由于股骨头坏死造成的，它是由于股骨头产生了微创，细菌对微创进行了感染，从而造成坏死。这些存在于股骨头的细菌也可能会在屠宰加工过程中，造成潜在的食品安全隐患。有意思的是，细菌从哪里来？是怎么在血液中生存下来的？它们如何到达骨骼？为什么这些细菌没有引发足够的免疫反应？还有很多问题亟待解答。其中一个比较流行的理论是 --- 肠道破损导致细菌通过血液转移到这些具有微创的骨骼，因此，骨骼健康和肠道营养息息相关。尤其当禁抗、无抗后，肠道健康是一个很大的挑战；而未来可能会有更大型的鸡品系出现，这个问题就会越来越突出。2). 对于蛋鸡来说，让产蛋周期更长一些、达到更高的经济效益，是目前研究的重点。现在有一些比较有意思的研究，比如延后产蛋、让骨骼充分发育；利用添加剂来提高早期蛋鸡的骨骼质量等。3). 骨骼健康与动物福利之间的关系 --- 现在有很多消费者特别担心鸡到底生活的好不好，会不会痛苦？所以关于骨骼与疼痛，目前也有研究在开展，研究关键在于鸡是否能感受到疼痛？ 如何评估鸡的福利？4). 上面提到过的关于「钙磷」的研究 --- 是否可以通过提高早期钙磷、降低后期钙磷水平来保持骨骼健康、降低饲料成本？不同程度股骨头坏死形态。A. 正常股骨头；B. 股骨头分离（FHS）；C. 股骨头分离、生长板分裂；D. 股骨头骨折
（Zhang et al., 2019 🔗 https://doi.org/10.3382/ps/pey474）
扩展阅读：
Poultry Femoral Head Separation and Necrosis: A Review
🔗 https://doi.org/10.1637/11082-040715-Review.1
· 补充？
崇霄: 总结一下吧，骨骼健康在家禽生产扮演这重要的角色 --- 骨骼不仅仅是一个重要的支持性器官，肩负着保证生产性能、保证产蛋的重要作用，同时，骨骼作为一个免疫器官，它在疾病产生中的作用也不能忽视，而这方面的研究还非常少。希望行业多关注骨骼健康的研究～！
· 最喜欢的书？
专业书籍：
Avian Physiology 《鸟类生理学》（编辑：Colin G. Scanes）Scott's nutrition of the chicken 《家禽营养》（作者：S. Leeson & J. D. Summers）The Merck Veterinary Manual《默克兽医手册》（作者：Merck）非专业书籍：
Gordon Ramsay《一个厨师的自传》（喜欢各种自传，特别喜欢Gordon Ramsay的）
· 是什么使成功的行业精英与众不同？
2）对于生活在美国的中国人，要在学习美国文化的同时更好地了解自己的文化，让世界更了解我们国家的发展和变化。
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