單色光對孵化后期雞胚骨骼肌抗氧化能力的影響

李 婕，楊秀娟，曹 靜，董玉蘭，陳耀星，王子旭

(中國農(nóng)業(yè)大學動物醫(yī)學院，北京100193)

家禽具有特殊的光受體通路，光照是家禽生長發(fā)育過程中重要的環(huán)境因素。波長是光照的三大要素之一，對家禽的生產(chǎn)性能和生理行為可產(chǎn)生重要影響[1]。研究表明在藍綠光條件下飼養(yǎng)的肉雞增重效果顯著高于紅、白光下飼養(yǎng)的[2-5]，且肉的品質(zhì)有所提高[6]。但不同發(fā)育階段的肉雞對光的敏感性也不一樣，綠光在肉雞出殼早期能促進骨骼肌的快速生長，而藍光則在肉雞生長后期對骨骼肌有顯著的促生長作用[7-8]。對相關機制的研究發(fā)現(xiàn)，單色光通過影響骨骼肌衛(wèi)星細胞的活性和數(shù)量來影響肌肉的生長發(fā)育[9]。但動物肌纖維的數(shù)量主要與胚胎期時肌肉的衛(wèi)星細胞數(shù)量有關[10]，動物出生后肌纖維數(shù)量基本保持恒定。因此有學者建議，在肉雞飼養(yǎng)過程中將單色光的照射時間由出殼后提前至孵化期，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在肉雞胚胎期給予單色綠光照射能增強代謝，促進雞胚骨骼肌衛(wèi)星細胞的增殖與分化，并能促進胚胎發(fā)育，改善出殼后的飼料轉(zhuǎn)化率[11-14]。

在胚胎發(fā)育過程中，有氧代謝會產(chǎn)生多種活性氧自由基。此時機體尚未建立起完整有效的免疫系統(tǒng)，易受到各種氧化產(chǎn)物的損害，使骨骼肌蛋白質(zhì)分解代謝增加，合成代謝減少；同時其分解代謝率大于合成代謝率，不利于骨骼肌的生長發(fā)育[15]。機體的抗氧化能力主要體現(xiàn)在抗氧化酶活性高低上。正常情況下，體內(nèi)抗氧化酶可清除氧化過程中活性氧自由基等代謝產(chǎn)物，從而對機體起到動態(tài)保護作用[16]。如果機體抗氧化能力下降，過量的自由基會使不飽和脂肪酸發(fā)生脂質(zhì)過氧化，嚴重危及細胞膜及胞內(nèi)大分子蛋白和核酸，對機體造成損傷，使禽類產(chǎn)品肉品質(zhì)降低[17-18]。為此本文擬研究孵化期單色光照射對雞胚骨骼肌抗氧化功能的影響，以期有助于闡明孵化期單色光刺激影響雞胚骨骼肌衛(wèi)星細胞增殖的機制。

1 材料與方法

1.1 試驗動物和光照強度

將225枚AA(Arber Acres)肉雞受精蛋隨機分為5組，分別置于黑暗、白光(400～760 nm)、紅光(660 nm)、綠光(560 nm)和藍光(480 nm)下孵化21 d(n=45)。孵化溫度維持在37 ℃，濕度為50%～60%。光源為專用LED燈(Light-Emitting Diode)。使用照度計(MS6610，上海隆拓儀器設備有限公司)標定檢驗光照強度。蛋殼上的光照強度為15 lx ± 0.3 lx，光照周期(L∶D)為24∶0。

1.2 樣品采集與檢測

在15胚齡(E15)、18胚齡(E18)和21胚齡(E21)時取雞胚胸大肌和腓腸肌。將肌肉組織與0.75%生理鹽水配比(m∶V=1∶9)制備勻漿，于低溫冷凍離心機中離心20 min (3 000 r·min-1)，將上清液置于-80 ℃冷凍保存?zhèn)溆肹19]。采用抗氧化酶活性檢測試劑盒檢測肌肉組織中超氧化物歧化酶(SOD)(S0101)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)(S0056)、過氧化物脫氫酶(CAT)(S0051)、總抗氧化能力(T-AOC)(S0116)及丙二醛(MDA)(S0131)含量，各檢測試劑盒均購于南京建成生物工程研究所。參照試劑盒說明書配制相關試劑，按照操作步驟添加藥品。于相應的光波長下檢測吸光度(OD值)，最終根據(jù)公式計算得出蛋白含量和各氧化酶活性。上述試驗在各樣本中重復3次。

1.3 數(shù)據(jù)分析

2 結(jié) 果

2.1 單色光對雞胚骨骼肌抗氧化酶活性的影響

E15時，白光組和黑暗組的胸大肌與腓腸肌中SOD活性差異不顯著(圖1)。在E18時，白光組胸大肌和腓腸肌SOD活性均顯著高于黑暗組(10.80%～11.92%，P<0.05)。到E21時，白光組腓腸肌SOD活性仍極顯著高于黑暗組(13.02%，P<0.01，此處P值依據(jù)具體值判斷，圖中統(tǒng)一在0.05水平標記，下同)，而白光組胸大肌的SOD活性略低于黑暗組，但差異不顯著(P>0.05)。胸大肌和腓腸肌中GSH-Px活性的變化與SOD相似(圖2)。在E15時，白光組與黑暗組間差異不顯著(P>0.05)；但E18和E21時，白光組的GSH-Px活性均高于黑暗組(5.67%～32.79%)。對于CAT，比較白光組與黑暗組在E15與E18時的胸大肌中活性，兩組間差異不顯著(P>0.05，圖3)；但E21時，則無論胸大肌或腓腸肌中CAT活性在白光組均顯著高于黑暗組(3.82%～5.45%，P<0.05)。

比較不同光處理組，E15的胸大肌中SOD活性差異不顯著(P>0.05)。在E18，綠光組的胸大肌和腓腸肌中SOD活性最高，極顯著高于其他光處理組和黑暗組(22.53%～61.89%，P<0.01)；相反，紅光組肌肉中SOD活性最低，甚至比黑暗組低6.75%～11.34%，且在胸大肌中差異顯著(P<0.05)。而藍光組肌肉中SOD活性次之，略高于白光組(2.90%～6.93%)。到E21，肌肉中SOD活性在綠光組最高、藍光和白光組次之、紅光組最低的變化趨勢更為明顯(圖1)。

E15時，綠光組骨骼肌中的GSH-Px活性極顯著高于其他光處理組(5.71%～19.33%，P<0.01)；而紅光組在胸大肌中GSH-Px活性顯著低于其他組(7.67%～34.05%，P<0.05)，其他處理組的組間差異不顯著(P>0.05)。在E18，綠光組骨骼肌中GSH-Px活性最高，極顯著高于其他組(11.22%～74.71%，P<0.01)；相反，紅光組肌肉中GSH-Px活性最低，且極顯著低于其他光處理組(7.67%～42.76%，P<0.01)。藍光組GSH-Px活性次于綠光組，略高于白光組(3.68%～12.93%)。E21時，與SOD的變化規(guī)律相似，肌肉中GSH-Px活性在綠光組最高、藍光和白光組次之、紅光組最低(圖2)。

A. 胸大肌；B. 腓腸??；不同字母表示同胚齡不同光色間差異顯著(P<0.05)A. Pectoralis major; B. Gastrocnemius; Different letters indicated significant difference among different light colors at the same embryonic age (P<0.05)圖1 單色光對不同日齡雞胚胸大肌和腓腸肌SOD活性的影響Fig.1 Effects of various monochromatic lights on the change of SOD activity in pectoralis major and gastrocnemius of broiler embryos

由圖3可知，對CAT來說，E15時胸大肌中各處理組間的差異未表現(xiàn)出明顯規(guī)律。E18時，綠光組骨骼肌中CAT活性極顯著高于其他處理組(7.65%～51.27%，P<0.01)，而紅光組骨骼肌中CAT活性低于其他各組，且差異極顯著(1.39%～33.89%，P<0.01)。到E21，骨骼肌中CAT活性在綠光組最高、紅光組最低的規(guī)律不變；同時藍光組在肌肉中的CAT活性次于綠光組，略高于白光組(1.14%～8.83%)。

2.2 單色光對雞胚骨骼肌總抗氧化能力T-AOC水平的影響

在E18和E21，白光組骨骼肌總抗氧化能力T-AOC均高于黑暗組(7.20%～24.64%，圖4)，且差異顯著(P<0.05)。但是，E15時骨骼肌總抗氧化能力T-AOC在白光組低于黑暗組，且差異顯著(7.21%～10.80%，P<0.05)。

胸大肌中，E15時綠光組與藍光組的T-AOC顯著高于其他組(P<0.05，圖4)，其中綠光組與其

A. 胸大??；B. 腓腸肌；不同字母表示同胚齡不同光色間差異顯著(P<0.05)A. Pectoralis major; B. Gastrocnemius; Different letters indicated significant difference among different light colors at the same embryonic age (P<0.05)圖2 單色光對不同日齡雞胚胸大肌和腓腸肌GSH-Px活性的影響Fig.2 Effects of various monochromatic lights on the change of GSH-Px activity in pectoralis major and gastrocnemius of broiler embryos

A. 胸大?。籅. 腓腸??；不同字母表示同胚齡不同光色間差異顯著(P<0.05)A. Pectoralis major; B. Gastrocnemius; Different letters indicated significant difference among different light colors at the same embryonic age (P<0.05)圖3 單色光對不同日齡雞胚胸大肌和腓腸肌CAT活性的影響Fig.3 Effects of various monochromatic lights on the change of CAT activity in pectoralis major and gastrocnemius of broiler embryos

A. 胸大??；B. 腓腸??；不同字母表示同胚齡不同光色間差異顯著(P<0.05)A. Pectoralis major; B. Gastrocnemius; Different letters indicated significant difference among different light colors at the same embryonic age (P<0.05)圖4 單色光對不同日齡雞胚胸大肌和腓腸肌T-AOC的影響Fig.4 Effects of various monochromatic lights on the change of T-AOC in pectoralis major and gastrocnemius of broiler embryos

他組差異極顯著(P<0.01)，而腓腸肌中綠光組T-AOC 最高(高于其他處理組51.31%～72.14%)；紅光組肌肉中T-AOC均為最低(低于其他處理組4.68%～45.86%)。到E18，T-AOC在綠光最高、藍光組次之、紅光組最低的規(guī)律更為明顯。E21時，延續(xù)E18的變化趨勢，綠光組肌肉中T-AOC極顯著高于其他光處理組及黑暗組(20.77%～94.28%，P<0.01)，藍光組略高于白光組(7.78%～15.76%)， 紅光組骨骼肌中T-AOC最低(低于其他處理組9.25%～48.53%)。

2.3 單色光對雞胚骨骼肌MDA含量的影響

各組骨骼肌中MDA含量的變化與T-AOC的變化相反(圖5)。在E18和E21時，白光組肌肉中MDA含量均低于黑暗組(1.75%～10.32%)，E15時白光組胸大肌中MDA含量顯著高于黑暗組(P<0.05)，MDA含量在腓腸肌中也高于黑暗組，但差異不顯著(P>0.05)。

圖5表明，在E15時，綠光組胸大肌MDA含量最低，極顯著低于其他處理組(1.87%～18.67%，P<0.01)。胚胎發(fā)育至E18時，紅光組骨骼肌MDA含量最高，其次是黑暗組；綠光組含量最低，在腓腸肌中與其他光處理組及黑暗組差異顯著(1.73%～26.63%，P<0.05)；藍光組骨骼肌MDA含量低于白光組，差異顯著(7.63%～9.02%，P<0.05)。E21時，紅光組骨骼肌中MDA含量極顯著高于其他處理組(11.38%～46.75%，P<0.01)；相反，綠光組肌肉MDA含量為最低(12.11%～31.86%)，藍光組MDA含量為次低，在胸大肌中與白光組差異不顯著(P>0.05)。

A. 胸大??；B. 腓腸??；不同字母表示同胚齡不同光色間差異顯著(P<0.05)A. Pectoralis major; B. Gastrocnemius; Different letters indicated significant difference among different light colors at the same embryonic age (P<0.05)圖5 單色光對不同日齡雞胚胸大肌和腓腸肌MDA含量的影響Fig.5 Effects of various monochromatic lights on the change of MDA content in pectoralis major and gastrocnemius of broiler embryos

與白光組相比，在E18與E21時，綠光對雞胚骨骼肌中抗氧化酶活性有極顯著的增強作用(P<0.01)，藍光可使抗氧化酶活性顯著升高(P<0.05)，紅光則會顯著降低抗氧化酶活性(P<0.05)。對總抗氧化能力T-AOC來說，綠光對T-AOC的增強作用極為顯著(P<0.01)，藍光對雞胚骨骼肌T-AOC有增強作用，但不顯著(P<0.05)；紅光會使其顯著降低(P<0.05)。綠光組與藍光組骨骼肌MDA含量均低于白光組，其中綠光組比藍光組作用更明顯；紅光組與白光組相比MDA含量則極顯著上升(P<0.01)。

3 討 論

檢測了不同光色條件下肉雞胚胎發(fā)育后期胸大肌、腓腸肌中抗氧化酶(SOD、GSH-Px、CAT)的活性、總抗氧化能力(T-AOC)和脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛(MDA)含量的變化，分析了孵化期單色光照射對肉雞骨骼肌抗氧化功能的影響。本文的結(jié)果表明在給予白光照射之后，骨骼肌中抗氧化酶含量升高，總抗氧化能力增強，而氧化產(chǎn)物積累量減少；肌肉的抗氧化能力與黑暗條件下相比有了一定程度的增強，尤其E18與E21胚齡時更明顯。有研究提出，白光照射下胚胎發(fā)育的最后時期肝的抗氧化能力下降，弱于黑暗組。其中E15與E18兩處理組抗氧化能力較為接近，E21時白光組MDA含量則顯著高于黑暗組[20]。這種差異可能與檢測的組織器官不同有關。我們進一步比較了不同波長的單色光對肉雞胚胎骨骼肌抗氧化功能的影響。結(jié)果顯示，與白光相比，綠光能顯著提高雞胚發(fā)育后期骨骼肌抗氧化酶含量增多，總抗氧化能力增強，氧化產(chǎn)物積累量減少；而紅光則抑制抗氧化酶活性，使總抗氧化能力減弱，積累的氧化產(chǎn)物不能及時清除。前人的研究也發(fā)現(xiàn)孵化期單色綠光照射能夠提高雞胚小腸的抗氧化功能[19, 21-22]。另外，對剛出殼肉雞的研究也表明綠光和藍光可顯著提高胸肌與腿肌中SOD和GSH-Px活性以及T-AOC (P<0.05)，顯著減少MDA含量(P<0.05)[23]。本實驗室前期研究發(fā)現(xiàn)，雞胚孵化期給予單色光照射，綠光可提高骨骼肌SOD與GSH-Px的含量，使T-AOC升高，降低了MDA；而紅光則降低了SOD和GSH-Px，提高了MDA含量[24]，這與我們本次對雞胚的研究結(jié)果一致。由此可見，不同單色光對雞胚肌肉的抗氧化性能有影響，綠光可顯著提高抗氧化能力，紅光則會抑制抗氧化能力。單色光影響雞胚骨骼肌的抗氧化能力，可能與影響褪黑激素分泌有關，因為有報道認為單色綠光能刺激雞胚松果體分泌褪黑激素，而紅光則降低雞胚血漿褪黑激素水平[21-22]。

有研究發(fā)現(xiàn)，組織細胞抗氧化功能的變化可影響細胞的增殖與分化，骨骼肌中GSH-Px含量提高可加快骨骼肌的生長速度[25]。筆者實驗室和前人的前期研究發(fā)現(xiàn)，單色光可影響雞胚骨骼肌衛(wèi)星細胞增殖、分化，促進肌肉生長。綠光處理下E17-E20的雞胚肌肉重量與肌纖維粗細優(yōu)于白光組、藍光組、紅光組與黑暗組[24, 26]。在孵化期給予綠光照射的肉雞在P1、P4、P7和P10日齡中肌肉衛(wèi)星細胞的增殖活性均優(yōu)于其他光色組[26]。本文的試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同單色光對雞胚骨骼肌抗氧化功能影響不同，綠光能顯著增強雞胚骨骼肌抗氧化功能，紅光則對雞胚骨骼肌抗氧化功能有抑制作用。這與肌肉衛(wèi)星細胞的變化趨勢一致。由此推論，在孵化期間給予不同單色光照射影響雞胚衛(wèi)星細胞增殖分化和肌肉生長發(fā)育，可能與影響肌肉抗氧化功能有關。

4 結(jié) 論

孵化期間給予不同波長單色光照射，經(jīng)對比，綠光可顯著增強雞胚發(fā)育后期骨骼肌中抗氧化酶(SOD、GSH-Px、CAT)的活性來提高抗氧化能力；而紅光則會減弱SOD、GSH-Px、CAT活性而降低抗氧化能力。