近年来，肉鸡养殖已逐渐成为我国畜牧业的重要支柱产业，2021年全球肉鸡产量达9 910.3万t，我国肉鸡产量达1 470.0万t[1]。鸡骨骼的形态、结构和组织特征是基因程序化的结果。膜内骨化和软骨内骨化生长、分化发育出基本骨架后，通过骨的营养、内分泌和生物力学环境间复杂的相互作用协调成骨细胞、破骨细胞和骨细胞等多种细胞的同步活动，包括在不同位置的再吸收和形成塑造骨骼形态的有序骨塑建过程以及用新组织替换累积微损伤骨组织的骨重建过程。鸡骨骼健康情况是衡量鸡经济效益的主要指标，经过生长和产肉性状的遗传选择，现代商品鸡卵化后生长极为迅速[2]，骨骼发育异常率增加，而通过营养调控和饲养环境管理可有效减少此类问题发生。本文阐述影响鸡骨骼发育的遗传因素、营养水平、肠道微生物和饲养环境管理因素的调控机制，简述部分鸡胚骨骼发育过程和影响鸡骨骼性状的遗传结构，以期为鸡骨骼研究及遗传育种提供新思路。1鸡胚骨骼发育概述在鸡的卵内发育过程中，骨骼以两种不同方式进行生长发育。鸡的颅面骨架由间充质前体细胞和神经嵴直接分化为成骨细胞，以膜内骨化的形式发育，而四肢、盆骨和大部分轴向骨架由旁轴中胚层细胞和侧板中胚轴细胞经过软骨性中间体以软骨内成骨的方式发育而来[3]。鸡的膜内骨化是由间充质干细胞经历凝聚形成骨化中心，此中心血管增生，营养和氧富集，使间充质干细胞在一系列调控因子作用下分化为骨原细胞，并继续分化形成成骨细胞。成骨细胞分泌类骨质，一部分用以自我包埋形成骨细胞，另一部分因为毛细血管的富养形成小梁基质，构成初级骨松质，松质骨表面的成骨细胞成为骨膜。骨膜在小梁骨表面形成致密骨，小梁骨挤满血管，最终凝结成红骨髓[4]。在生长板控制下，软骨细胞经历了一个紧密协调的增殖、基质生成、肥大和细胞死亡/转分化的生命周期[5]，此过程中软骨细胞经历了3次表型转换，从圆形未成熟增殖细胞（表达Ⅱ型胶原蛋白（Coll-Ⅱ）和Ⅸ型胶原蛋白（Coll-Ⅸ））转变为平行排列的扁平化细胞，再转变为肥大软骨细胞（表达X型胶原蛋白）。具体过程为间充质细胞聚集在成骨部位分化为软骨细胞，细胞开始分泌富含Coll-Ⅱ和聚集蛋白的软骨基质进行自我包埋形成未来长骨的软骨模板，模板内围的软骨细胞停止分裂开始向前肥大软骨细胞和肥大软骨细胞分裂[6]。与肥大软骨细胞相邻的软骨膜细胞分化为成骨细胞并分泌细胞外基质，形成骨膜、骨环。肥大软骨细胞经历终末分化并产生基质金属蛋白酶13（MMP13）以控制软骨降解，重塑骨特异性细胞外基质，允许血管侵入并在碱性磷酸酶的作用下启动软骨基质矿化形成初级骨化中心。随着肥大软骨细胞凋亡，残留的软骨基质在成骨细胞和破骨细胞的侵袭下作为骨骼形成中矿物质进一步沉积的支架。凋亡的软骨区域破骨细胞分解吸收钙化的软骨基质同时发生血管化，建立初级骨髓腔[7-8]。多个初级骨髓腔逐步合并形成次级骨髓腔，在骨干两端的软骨中央出现呈辐射状的次级骨化中心，在两端形成骨骸。骺端表面始终保留薄层软骨，即关节软骨生长板。通过膜内骨化和软骨内成骨，8日龄鸡胚出现前肢骨（肱骨、桡骨、尺骨等）和后肢骨（股骨、胫骨、腓骨等）；9日龄鸡胚头部骨骼（额骨、泪骨、对鳞状骨等头背面骨骼）少量出现，上下颌骨也出现但骨化不全；肩带部出现了锁骨和肩胛骨；腰带部分出现了髂骨；四肢出现指骨，前肢为软骨，后肢为趾骨；10日龄鸡胚头骨、肩带、腰带部分骨骼全部出现，但发育不全；11日龄后鸡胚骨骼通过骨塑建继续发育增长、增粗，并完成骨骼之间的衔接、愈合，直至发育完全。鸡胚骨骼发育结束后会不断进入骨形成和骨重建的骨代谢动态平衡循环过程[9-10]，此过程伴随鸡的一生，以保障鸡骨骼健康。2遗传因素对鸡骨骼发育的影响遗传因素是保障鸡骨骼生长发育和代谢平衡的首要条件。转录因子Sox是一种编码转录因子的基因家族，SOX9、SOX6、SOX5可使软骨特异性基因稳定表达，包括Ⅱ型胶原蛋白a（Col2a1）和聚集蛋白聚糖（Acan）等，使前软骨细胞产生软骨细胞外基质[11]。三者还通过超级增强子在全基因组范围内协同驱动软骨生成，具体为编码细胞外基质大分子（Ⅱ、Ⅸ和Ⅺ型胶原蛋白、聚集蛋白聚糖和连接蛋白）、编码基质调节剂（软骨素4-磺基转移酶-11）、编码关键信号通路成分（成纤维细胞生长因子受体-3）[12-13]。核心结合因子2（RUNX2）属于RUNT转录因子家族，该转录因子在骨骼发育间充质凝结的晚期和软骨祖细胞中表达。RUNX2的关键功能是通过成骨细胞特异性顺式作用元件在成骨和骨形成中反式激活主要骨基质蛋白基因并与核心结合因子β（CBFβ）结合形成异二聚体，调节成骨细胞基因的表达，包括Col1a1、骨桥蛋白（Spp1）、骨钙素（Bglap/Ocn）和骨唾液蛋白（Ibsp）[7]。骨形态发生蛋白（BMPs）可使间充质细胞定向分化成骨细胞并形成骨组织，是骨形态的决定因子。其中BMP4参与调节鸡多个颅面骨生长和发育途径，包括泪骨、下颌骨和上颌前骨以及顶骨和额骨的发育[14]。BMP2可促使破骨细胞产生，再吸收钙基质，进而诱导新软骨和骨骼形成，是骨代谢平衡的关键基因[15]。鸡骨骼发育及其稳定性由多个基因决定，影响鸡骨骼发育代谢相关基因见表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.16.027.T001表1影响鸡骨骼发育代谢相关基因基因骨骼代谢中的作用文献来源Sox家族、RUNX2、BMPs调控鸡骨类细胞生长、发育；调节骨骼矿化Song等[11]、Lefebvre[12]、Liu等[13]、Hong等[14]、Usui等[15]FGFs2、FGFs4、FGFs9强烈刺激肉鸡软骨细胞增殖Praul等[16]FGFR1、FGFR2、FGFR3调控膜内骨化与软骨内成骨Praul等[16]TGF-β1、IGF2促进骨细胞增殖，诱导间充质细胞分化，促进Ⅰ型骨胶原蛋白的合成以及骨基质蛋白等特异基质的产生，调控鸡的骨骼生成Pateder等[17]、闫世雄等[18]TNF-α抑制成骨细胞的增殖与分化，并促进破骨细胞的分化，调控鸡骨重塑过程中Ramser等[19]ACTR2、TMEM17、WDPCP影响纤毛组装和发生SHH信号传导，在骨骼发育中起关键作用Raymond等[20]CALCR、SMAD6、TMCO1、SFRP4、WNT3、WNT9B、IGF1、IGF2影响鸡的骨骼骨矿物质含量（BMD）和骨弯曲强度（BBS）闫世雄等[18]、Jansen等[21]DBN1参与破骨细胞、造血细胞分化，影响鸡髓质骨Johnsson等[22]SPARC、RANKL、TNFRSF11B影响骨骼重塑、矿化Paludo等[23]、N'deh等[24]3饲粮营养水平对鸡骨骼的影响营养调控对遗传物质的变化起到诱发与筛选的作用，可减弱或减少骨骼疾病的发生。饲粮组成及其各部分的含量均会对鸡骨骼发育造成影响，其通过激活成骨细胞增殖和分化，影响骨特异性基质蛋白表达［碱性磷酸酶（ALP）、骨涎蛋白（BSP）、骨钙素（OCN）、骨桥蛋白（OPN）、骨形态发生蛋白（BMP）］；并通过调控转录因子［Runx2、核心结合因子α1（Cbfα1）］、信号通路（SMAD 1/5/8、MAPK）和OPG/RANKL成骨细胞系统，影响骨骼的生长发育[25-26]。3.1饲粮能量目前关于饲粮蛋白质和能量水平对鸡骨骼发育影响的研究结果不尽相同。Jiang等[27]发现，高能量和中等能量饲粮会降低蛋鸡血清磷酸盐的浓度，提高龙骨骨中OCN mRNA的表达量，但未增加OCN蛋白，对骨代谢稳态存在负面影响。Xin等[28]发现，在保证各组预产期饲粮P含量相同的情况下，能量水平和蛋白质水平会对蛋鸡的其他生理方面产生影响，但对BMD和BBS影响较小。造成研究结果不同的原因可能与具体能量水平、骨类型、鸡的试验年龄、能量饲料来源等有关。因此饲粮蛋白质和能量水平对鸡骨骼发育的影响仍有待进一步研究。3.2蛋白质和氨基酸饲粮蛋白质是骨骼生长、成熟和保持骨骼健康所必需的物质。蛋白质影响骨骼稳态的直接机制可能是通过蛋白质衍生的多肽和氨基酸对骨细胞的作用[29]。带负电荷的天冬氨酸、谷氨酸（Glu）和磷酸丝氨酸等在非胶原蛋白中大量表达，以控制羟基磷灰石（HA）成核和生长；带正电荷精氨酸（Arg）、赖氨酸（Lys）等与细胞外基质蛋白HA成核密切相关；Glu、Arg和Lys的摄入还可通过刺激生长激素的产生增加BMD[30]。Pereira等[31]在基础饲粮（Glu含量为2.68%）中分别增加2.88%、3.08%、3.28%和3.48%的L-谷氨酸后发现，增加Glu水平的饲粮对69周龄蛋鸡的蛋壳Ca浓度、胫跗骨结构具有有益影响，并且母鸡日粮中Glu含量对骨（胫跗骨）强度指数具有增加的线性效应。当氨基酸与有机分子螯合形成矿物-氨基酸复合物（AACM）时可提高家禽的生物利用度，如家禽饲料转化率、免疫力、BMD含量等[32]。Pereira等[33]在饲粮中添加AACM和无机矿物质，对比发现，AACM组蛋鸡因为高骨矿化拥有更重的胫骨重。3.3脂类饲粮中脂类是含能量最高的营养素，与骨代谢具有密切联系，摄入多不饱和脂肪酸（PUFA）可通过调节钙代谢、前列腺素合成、脂质氧化、成骨细胞形成和破骨细胞生成影响骨骼健康[34]。Josling等[35]在固定的30 g/kg添加水平下，饲喂等能（12 600.12 kJ AME/kg DM）、等氮（169 g CP/kg DM）但脂肪源不同的饲粮。结果发现，单不饱和omega-9处理组的股骨重、股骨和胫骨灰分含量分别10.34 g、52.99%和51.07%，多不饱和omega-3处理组的股骨重、股骨灰分含量为10.21 g和51.82%，均显著高于饱和脂肪酸处理组股骨重、股骨和胫骨灰分含量9.61 g、46.56%和46.15%，且长期饲喂不同脂肪酸含量的饲粮对蛋壳品质无负面影响。Toscano等[36]在试验组和对照组蛋鸡饲粮中添加40∶60鱼油-亚麻仁混合物，混合比（n3∶n6）分别为0.77和0.11，发现饮食治疗成功地将骨折的频率降低约27%。但高脂饮食会导致骨代谢疾病，Ye等[37]在基础饲粮中添加3%大豆油饲喂38周后，鸡体内色氨酸-5-HT-ERK1/2-CREB代谢信号通路被显著激活，抑制成骨细胞增殖，且C-fos基因表达活跃，将成熟的巨噬细胞转化为破骨细胞，导致骨重塑微环境变化，最终家禽胫骨密度显著降低、胫骨皮质部分松动。3.4矿物质、维生素、酶、益生菌等骨骼50%~70%由羟基磷灰石组成[38]，Ca和P作为羟基磷灰石的重要成分对骨骼矿化起到关键作用。维生素D3是调控血清钙、磷稳态的重要因子，在低钙血症期间，1, 25-(OH)2-D3促使未成熟的破骨细胞转为成熟破骨细胞，使骨骼中的Ca溶出量增加，释放进入血液，从而使血浆Ca浓度升高。这一活动取决于甲状腺激素（PTH）水平，因此维生素D3对骨骼的影响（刺激或抑制骨吸收和矿化）也取决于血液PTH水平[39]。钠磷协同转运载体IIb型（NaPi-IIb）负责90%依赖Na的肠道跨细胞P转运，维生素D3及其衍生物被认为是肠道NaPi-IIb相关P吸收的主要调节因子，而NaPi-IIb主要受饲粮磷和1, 25-(OH)2-D3的调控[40]。此外，在饲粮中添加其他添加剂也可触发多种机制调控骨骼发育和代谢，见表2、表3。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.16.027.T002表2影响鸡骨骼发育代谢相关添加剂添加剂试验动物试验设计作用结果文献来源植酸酶Ross 308商品肉仔鸡公雏PC组（正常饲粮）、NC组（Ca、P水平降低0.15%）、NC试验组（在NC组饲粮基础上添加500、1 500、4 500 FTU/kg 的植酸酶）降解植酸磷，解除植酸对于金属元素的络合作用，提高饲料中矿物质元素的利用率3个NC试验组胫骨粗灰分、Ca、P的含量以及胫骨强度均高于PC组和NC组，NC4500组胫骨强度显著高于其他各组燕磊等[41]维生素AAA肉鸡在基础饲粮中添加3 000、6 000、15 000、30 000和60 000 IU/kg的维生素A具体机制尚不明确，大多研究表明维生素A通过改变与钙磷代谢有关的激素类物质的分泌影响骨骼代谢肉鸡胫骨（TB）Ca、P沉积和TB强度随着维生素A水平增加而增加，以3 000~6 000 IU/kg VA效果最好；添加15 000~60 000 IU/kg VA存在不良影响王石莹[42]维生素K爱拔益加（AA+）公鸡对照组、0.5 mg/kg维生素K3组、4 mg/kg维生素K3组作为羧化酶的辅助因子使谷氨酸残基转变为γ-羧基谷氨酸，与钙离子具有很强的亲和力，且可与羟磷灰石共同沉积于骨组织中，使骨矿化42日龄时，0.5 mg/kg添加量可显著提高肉鸡血清Ca，显著降低血清骨碱性磷酸酶水平；4 mg/kg添加量可显著降低血清肌酐水平，显著提高血清OCN水平；维生素K3可提高ALP、RUNX2 mRNA水平，增加胫骨强度，降低腿病发生率解新霞等[43]、李叶涵[44]续表2　影响鸡骨骼发育代谢相关添加剂10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.16.027.T004表3影响鸡骨骼发育代谢相关益生菌益生菌种类及添加量作用文献来源0.25 g/kg枯草芽孢杆菌通过下调TNF-α和CTX增加股骨和胫骨的BMDYan等[48]0.5~1.0 g/kg枯草芽孢杆菌显著增加胫骨重、密度和灰分含量Abdelqader等[49]6.75×109 CFU/g粪肠球菌通过增加回肠NaP-IIb mRNA表达，促进P的肠道吸收，增加胫骨P、灰分含量Wang等[50]1×109 CFU/g鼠李糖乳杆菌通过维持Ca、P平衡和软骨细胞正常形态结构，增加胫骨重、长度、平均直径及骨质特性参数Liu等[51]1.0 g/kg粪肠球菌、乳酸片球菌、动物双歧杆菌等合生体增加胫骨、股骨BMD和BMC含量及体重，降低肉鸡跛行率Yan等[52]10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.16.027.T003添加剂试验动物试验设计作用结果文献来源Ca、P慢速黄羽肉鸡3×3因素：（0.75%、0.85%、0.95%）Ca×（0.35%、0.40%、0.45%）NPP骨骼的结构物质主效应Ca分析：0.75%、0.85%组TB长优于0.95%组；主效应为NPP分析：0.35%组比0.4%和0.45%组的TB直径、强度和密度更高；Ca、P对TB直径、强度和密度均具有交互作用王一冰等[45]1-α羟基胆钙化醇Ross 308肉鸡CON组（正常Ca、P）、试验组（Ca、P缺乏饲粮+ 5 mg/kg 1α-OH-D3）是活性维生素D类似物，替代肉鸡饲料中的胆钙化醇，提高植酸磷利用效率与食用非植酸磷饲粮相比，饲粮补充5 mg/kg 1α-OH-D3的肉鸡TB Ca和P的含量相同Ghasemi等[46]中草药复方提取物科宝肉鸡对照组（基础饲粮）、试验组［基础饲粮+高（0.6%）、中（0.4%）、低（0.2%）中草药复方提取物］通过促进骨形成的重要通路BMP-2/Smads/Runx-2中BMP-2和Runx-2基因的表达，同时抑制TNF-α基因表达，改善鸡骨骼特性60日龄时，试验组血清维生素D受体、OCN、骨保护素（OPG）浓度均极显著高于对照组；OPG、BMP-2、Runx-2基因表达相对较高，TNF-α、RANK和RANKL基因表达相对抑制；高剂量组和低剂量组骨强度指标显著高于其余两组，其中以0.6%添加量最适宜段小花等[47]4益生菌调控肠道微生物影响鸡骨骼鸡肠道内具有复杂而动态的微生物生态系统，肠道微生物改变可引起肠内、外效应，调节鸡的骨骼稳态。肠道微生物对骨骼影响主要通过3个方面完成。4.1减少肠道、血液和骨骼中的炎症肠道微生物群呈递的抗原可使T细胞活化，增加的活化T细胞经循环系统作用于骨组织会引起骨髓中TNF-α的表达量增加，抑制成骨细胞分化和胶原合成，阻碍骨重塑过程[53]。TNF-α作为一种促炎细胞因子，通过直接增强破骨细胞活性和下调OPG间接促进破骨细胞生成，破坏骨代谢平衡[48]。研究表明，补饲益生菌对健康和病理状态下的骨骼健康均具有潜在益处。Amdekar等[54]发现，口服嗜酸乳杆菌可降低促炎因子白细胞介素-6（IL-6）、TNF-α表达，提高抗炎细胞因子白细胞介素-10（IL-10）表达，减少骨质流失，减轻关节炎炎症。王晶晶等[55]发现，饲喂益生菌可减少肉鸡肠道内病原菌群数量，增强肠道健康和胃肠道黏膜屏障功能，减少穿过肠壁细菌数，启动免疫，消除易位细菌，防止骨髓炎发生。4.2代谢产物短链脂肪酸（SCFA）影响鸡骨骼肠道膳食纤维微生物发酵产生的主要代谢物是SCFA，其通过上述免疫激活影响骨稳态，可直接影响前破骨细胞的早期代谢重编程影响骨稳态。Lucas等[56]发现，丙酸盐和丁酸盐不仅在RANKL受体激活剂刺激后的早期时间点显著抑制TRAF6和NFATc1破骨细胞信号成分，改变破骨细胞分化早期的糖酵解过程，影响其代谢，抑制破骨细胞的分化。此外，肠道微生物改变可提高钙吸收等与骨骼相关的矿物质水平，主要是通过SCFA直接影响上皮细胞和增加肠道酸度影响机体对Ca的吸收。McCabe等[53]发现，SCFA可使盲肠重增加，从而获得Ca最大化吸收表面积，在此条件下，细胞旁钙转运和钙结合蛋白的表达也随之增加。Weaver[57]发现，SCFA产生增加了肠道酸度，降低pH值可减少矿物质的络合，有助于提高矿物质溶解度，使钙更易被吸收。4.3增加细菌分泌因子和肠道激素肠道细胞在有益菌群的刺激下可分泌肠促胰岛素，肠促胰岛素通过调节骨形成与骨吸收影响骨代谢。葡萄糖依赖促胰肽（GIP）与成骨细胞GIP受体结合后形成的刺激可诱导细胞内cAMP水平、细胞活力、ALP活性和Ⅰ型胶原蛋白表达增加，减少成骨细胞的凋亡；GIP与前破骨细胞GIP受体结合，可直接减少破骨细胞的生成，而胰高血糖素样肽1（GLP-1）能够通过调节甲状腺C细胞分泌降钙素，从而对骨代谢进行调节[58-59]。这三条途径最终导致破骨细胞活性降低或成骨细胞活性增加，进而影响骨代谢平衡。5饲养环境对鸡骨骼的影响在确保饲粮质量的前提下，重视养殖环境建设和维护是预防鸡骨骼疾病的重要手段。鸡可通过视网膜和非视网膜光受体接收光信息（光色、光强度、光周期）对自身生长、骨骼发育、繁殖性能进行积极调控。Wu等[60]研究表明，与2 lx低光强环境相比，在家禽骨钙化过程（14~43 d）补充70 lx LED照明可提高胸骨的钙化率。笼养易使鸡骨质疏松和骨骼脆弱，造成步态异常，致使其采食量和饮水量减少，最终导致死亡。Sharma等[61]使用三层A帧鸡笼（CC）、两层式鸡笼（FC）和自由放养（EC）等3种方式养殖蛋鸡，发现CC组、FC组的蛋鸡可获得更高的体重，但胫骨重、胫骨特性均低于EC组，且相同养殖方式、不同品系蛋鸡也存在较大差异。环境温湿度是对家禽影响最大的环境因素之一，过高或过低均会对家禽骨骼造成不良影响。Oznurlu等[62]在家禽孵化第10 d将孵化温度从37.8 ℃提高至38.8 ℃，发现热应激组碱性磷酸酶（ALP）活性、胫骨重、胫骨密度均显著降低，会增加肉鸡骨骼疾病和腿部问题的发生率。6结论骨骼异常可由发育异常、品种退化、营养缺乏或不平衡、环境恶劣或感染疾病引起，且通常是几个因素协同作用的结果。基于遗传角度提高骨骼品质，同时控制饲粮营养水平、适当使用添加剂、合理管理鸡群生活环境可使鸡群发挥最大遗传优势，获得更高的经济效益。此外，新产生的肠道微生物利用摄入的营养物质进行基本生物过程，产生的代谢产物对鸡骨骼生理病理的影响机制为细菌介导改变骨骼健康的研究提供了新方向。这些发现对揭示营养素主导的改变骨骼代谢的病理生理机制具有广泛意义，但仍需进一步探究。如氨基酸、脂类到达骨组织后调控骨骼代谢和骨量沉积的机制仍不明确，多数仍停留在改变骨骼性状的基础研究；维生素D、益生菌等部分饲料添加剂已涉及少数基因机制的研究但仍不全面。如今鸡骨健康相关的问题日益增多也更加复杂，营养调控理论和技术有所欠缺，继续系统且深入开展鸡骨发育及质量调控的研究很有必要，特别是通过调控肠道微生物组改善鸡的骨骼性状是极具潜力的研究方向。