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    蛋鸡龙骨损伤原因及评估方法研究进展

    时间：2023-01-18 17:25:10 来源：东东创业网 本文已影响人 东东创业网手机站

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    张志浩，贾亚雄

    （中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，北京 100193）

    随着人们对鸡蛋需求的显著增加[1]，商品蛋鸡已达到非常高的产蛋量。同时，生产高质量蛋壳会导致蛋鸡体内的钙透支严重。骨骼作为钙的主要储存库[2]，对蛋鸡尤为重要。龙骨损伤（Keel Bone Damage）作为常见的骨骼缺陷问题，是我国乃至全球蛋鸡养殖业面临的一个关键问题[3]。龙骨损伤会严重影响蛋鸡的机体状况，造成患病蛋鸡急性或慢性的生理刺激，严重时甚至会伴随剧烈的疼痛感，继而影响蛋鸡的生产性能[4]。目前，国内对蛋鸡的饲养环境较为单一，基本为传统笼养，对于龙骨损伤问题的认识不充分，从而导致该问题日益凸显。龙骨损伤的传统解释是现代商业蛋鸡的高产蛋量导致骨基质的吸收或分解以及所含矿物质的释放[5]。龙骨损伤取决于多种因素。本文综述了导致龙骨损伤的原因及其研究现状，总结了评估龙骨损伤的主要方法，为龙骨损伤的进一步研究提供参考和新思路。

    禽类的龙骨是胸骨腹部侧面沿着矢状面的延伸，其形状像船底的龙骨。龙骨在绝大多数禽类的骨骼中必不可少，因为它不仅是负责禽类飞行的一个重要结构，并且在促使禽类呼吸过程中也起着重要作用[6]。禽类的龙骨通常是碰撞发生时的第一接触点，很容易受到损伤，学术上称为龙骨损伤[7]。龙骨损伤主要包括龙骨偏离和龙骨骨折，主要表现为龙骨部分或整体发生弯曲、偏移、折痕或者骨折等，也可以称为龙骨变形、龙骨偏移、龙骨弯曲、龙骨骨折[8]。龙骨骨折的特征是骨结构缺陷、骨膜中断、骨碎裂。骨折可以是在矢状面上从腹侧延伸到背侧，也可以是从龙骨的顶部到尾部，或者是两者结合。龙骨偏离的特征则是表现出不同于正常龙骨的异常形状，正常的龙骨骨脊应正面遵循一条直线，但可能会因为某些因素发生变形，导致其偏离这条直线。这些偏离可以是在垂直或水平方向上的偏离，显示出S 形外观、凸起或凹口等形状。描述偏离的术语包括S 形、扭曲或弯曲龙骨[9]。龙骨偏离可以定义为具有非骨折导致的异常形状结构的骨。

    2.1 高产蛋量 高产蛋量的最直接结果是用于蛋壳形成所需钙的增加。为了达到生产者、育种公司和消费者要求的蛋壳质量，每枚蛋需要投入大约3 g 钙[10]。在商品化蛋鸡产蛋期，当外源（膳食）钙不足时，会通过骨吸收来补充蛋壳形成所需的钙。在产蛋周期中骨吸收是一直持续的，而蛋壳形成大多发生在黑夜。因此，来自骨骼中的内源性钙会被重新吸收，以满足日常的产蛋需求[11]。蛋鸡的骨骼主要由皮质骨、松质骨和髓质骨3 种类型组成。骨边缘的致密骨组织被称为皮质骨，骨内侧的疏松骨组织被称为松质骨，而蛋鸡为满足产蛋需求，在长骨（如股骨、肱骨、胫骨等）内表面可周期性地形成类似松质骨的骨小梁结构，即髓质骨[12]。髓质骨是一种胶原纤维含量较低的不稳定型内膜骨，比皮质骨的钙化和代谢速度快，它也是雌性禽类在繁殖期形成的特有骨组织。髓质骨主要为蛋壳的形成提供不稳定的钙源，在快速为一个蛋壳提供完钙后，继续为下一个蛋壳形成吸收和储存钙，它会因钙质转移到蛋壳而降解，以平衡消化道钙磷吸收不足的情况[13]。髓质骨在每天的产蛋周期中经历不断的重塑，在蛋壳矿化的非活跃阶段快速形成，随后在蛋壳钙化期间耗尽[14]。在鸡蛋的形成过程中，没有新的松质骨或皮质骨形成，只有髓质骨形成[15]，在此过程中，髓质骨被重新吸收以促进蛋壳形成，结构骨也被动员起来[16]。随着产蛋行为的持续进行，皮质骨含量减少，导致骨骼逐渐变弱[17]，增加骨折概率[18]，最终出现龙骨损伤。因此，推测蛋鸡通过减少内源性钙的储备来维持连续的蛋壳形成，最终造成骨钙流失，导致易于发生龙骨损伤现象。

    2.2 饲养系统 饲养系统对龙骨的影响同样明显，现有的家禽饲养系统主要包括传统笼养系统、富集笼养系统和非笼养系统3 种类型。研究表明，富集笼养蛋鸡龙骨损伤的发生率远高于传统笼养[19]。在非笼养条件下蛋鸡发生龙骨损伤的比例高于富集笼养和传统笼养蛋鸡，羽毛等福利水平低于笼养蛋鸡[20]。非笼养系统中的高能量事件为龙骨骨折提供了一种可能的机制，这种机制被认为是由于禽类与栖架等舍内元素的碰撞造成[21]。因此，在非笼舍系统中饲养的蛋鸡，尤其是在多层式大型鸡舍中饲养的蛋鸡，经常被认为比单层或笼舍系统中饲养的母鸡有更多骨折[22]。Sónia[23]研究富集笼养、鸡舍散养和自由放养对龙骨损伤的发生率和严重程度的影响，发现饲养系统对龙骨损伤的发生率有显著影响，在自由放养系统中观察到60.4% 的较高发生率，在富集笼养系统中观察到54.2% 的发生率，在鸡舍散养系统中观察到53.5% 的较低发生率，这项研究表明在大部分饲养系统中，龙骨损伤是一个普遍的福利问题。这与Fleming 等[24]的观点一致，即福利水平更高的饲养系统确实能提高骨强度，但由于其创伤事故的概率更高，因而不一定能够降低骨折的发生率。此外，K?ppeli 等[25]认为欧盟立法规定禁止使用传统电池笼导致龙骨损伤发生率增加。

    2.3 栖木 欧盟理事会第1999/74/EC 号条例规定，自2012 年1 月1 日起，蛋鸡需在富集笼养系统或非笼养系统中进行饲养，该条例规定欧盟国家必须为不同饲养系统的蛋鸡提供栖木。栖木与龙骨损伤有直接的联系[26-27]。Pickel 等[28]研究发现，坐在不同类型栖木上的蛋鸡，其龙骨上峰值力大约是单个脚垫上峰值力的5 倍。栖息过程中龙骨长期承受的高压力负荷可能是龙骨偏离的原因。同样，Wilkins 等[29]报告称，在非笼养系统中添加栖木后，龙骨损伤的增幅为10%～34%。一般情况下，直径稍大的栖木以及由柔韧材料（如木材、橡胶）制成的栖木能更好地吸收冲击过程中所受的力，有效防止龙骨损伤。覆盖有软橡胶层的栖木减少了鸡舍内龙骨损伤的蛋鸡数量[30]。这表明对栖木进行处理不仅可以减小龙骨上的压力，还可以在蛋鸡着陆时为其提供良好的缓冲和抓地力。另外，多层栖木可能也会增加蛋鸡龙骨骨折的发生率。这是由于蛋鸡为获取各种资源，在不同层之间移动时，容易坠地，从而造成龙骨损伤[31]。

    2.4 蛋鸡品系 Eusemann 等研究发现[32]，与低产蛋性能品系相比，高产蛋性能品系表现出更高的骨折率，该结果证实了遗传背景可能影响龙骨损伤的发生率，并推测对高产蛋性能的选择可能会对龙骨健康产生负面影响。同样，Candelotto 等[33]比较了一个实验品系与一个高产品系中龙骨骨折的发生率，该实验品系是近几年来没有为任何育种目标选择的品系，高产品系是以蛋和肉双重生产目标而选择的品系，在实验品系中发现较少数量龙骨骨折的蛋鸡。Stratmann 等[34]研究发现，产蛋量与龙骨损伤率呈正相关；
    棕色蛋鸡的产蛋量通常比白色蛋鸡略低，而白色蛋鸡比棕色蛋鸡有更多的骨折。然而，其他研究显示出相反的趋势[35-36]。棕色蛋鸡比白色蛋鸡的骨折更多，可能是由于棕色蛋鸡体重较重的原因[37]。Christina 等[38]总结前人的研究结果发现，棕色蛋鸡龙骨损伤的平均发生率高于所有年龄组的白色蛋鸡；
    在49 至58 周龄之前，棕色蛋鸡中龙骨损伤发生率的增加量高于白色蛋鸡；
    从49 周龄开始，棕色蛋鸡的龙骨损伤发生率基本保持不变，直到产蛋结束；
    白色蛋鸡的龙骨损伤发生率呈线性模式增长，在产蛋末期发生率最高。进一步对产蛋性能的选择可能会放大动物福利问题，现代商业蛋鸡品系的高产蛋性能可能会促使龙骨损伤的发生，因此，通过选择具有高骨骼质量的蛋鸡品系来减少龙骨损伤或许是一种有效的方法。

    2.5 蛋鸡周龄 蛋鸡周龄与龙骨损伤密切相关[39]。为满足产蛋的高钙需求，随着蛋鸡周龄增加，结构性骨骼不断减少，导致骨骼逐渐变弱。鉴于商业品系的产蛋量在整个产蛋期保持相对较高的水平，可以推测龙骨损伤的发生率会随着蛋鸡周龄的增长而增加。Harlander-Matauschek 等[40]报道，在产蛋高峰期（25～35 周），龙骨损伤发生率增加最为显著；
    此外，Wei 等[41]调查了22、27、32、37 周龄和42 周龄蛋鸡的龙骨状况，结果表明随着蛋鸡周龄的增长，龙骨骨折的发生率增加。Christina 等[42]和Rufener 等[43]报道，骨折的严重程度遵循同样的年龄相关模式。Petrik 等[44]通过触诊评估了不同农场蛋鸡的龙骨骨折发生率，骨折发生率在20、35 周龄和50 周龄增加，但在50 周龄和65 周龄表现出相似水平。此外，Toscano 等[45]研究发现，实验性龙骨骨折发生的可能性随着周龄增长而增加，在49.5周龄开始趋于平稳并有逆转趋势。上述研究说明，随着蛋鸡周龄增长，龙骨损伤的发生率增加，但龙骨损伤的发生率在49 周龄左右达到顶峰，之后开始趋于平稳甚至逆转。因此需要进一步的研究，特别是在蛋鸡到达一定周龄后，龙骨不易出现损伤的机制进行研究。

    2.6 第一蛋龄 除了高产蛋量之外，初产期是影响骨骼质量的一个重要因素。初产期通常以产第一个蛋时的鸡龄来衡量。第一蛋龄受多种因素影响，最显著的是生长率和体重，它与这些因素经常表现出相关性[46]，尽管并非在所有情况下都是如此[47]。在55 周龄时，Hocking 等[48]对13 个传统品种和12 个商业品种的骨质量进行比较，发现前者的骨质量明显更好，而且它们的第一蛋龄开始的时间较晚，较后者平均要晚4 周左右。另外，该研究中的许多传统品种比商业蛋鸡品种要重得多，这也许会对骨强度产生积极影响。因此，早期产蛋和长期高产蛋率对现代商品蛋鸡龙骨损伤的影响可能是相互关联的。一项在产蛋前检查骨骼特征的研究发现，在产蛋开始前，强化选择高产蛋量不会改变骨骼大小、形状或质量[49]。因此推测，在前期对蛋鸡的不同选择效应，会在产蛋开始后通过骨骼的差异表现出来。另外，龙骨也可能比其他骨骼更容易受到第一蛋龄提前的影响。因为与胸骨的其他部分相比，龙骨骨化更慢。当达到初产期时，龙骨的大部分仍然是软骨[50]，骨化的延迟可能会使其更容易损伤。

    2.7 龙骨完全骨化较晚 Buckner 等[51]研究发现，龙骨的骨化开始于顶端，逐渐发展到尾部，且尾部的骨化可能要到30～40 周龄才能完成。骨化区的未成熟骨比成熟骨的结构要弱的多，更容易损伤，这可能也解释了为什么损伤经常出现在龙骨尾部[52]。这些推测得到了最近一项研究的支持[53]，该研究发现未成熟骨骨折后，由于未愈合，看起来像幼嫩的树枝被折断时一样（即不完全性骨折）。在人类与此相关的研究中，不完全性骨折在儿童患者中最常见。其发生在未成熟的骨骼，弯曲并开始骨折时，尽管骨折线并不完整[54]。蛋鸡在自然生长的状态下可以存活8～10 年，40～60 周龄可以被视为一个幼期年龄。此外，还有其他因素对蛋鸡龙骨产生影响，如光照因素[55]、营养因素[56-58]，不经常活动导致骨强度降低[59]，骨膜炎、骨髓炎和骨肿瘤等潜在疾病的存在[60]。

    在不同研究目标、环境和预算限制下，挑选合适的龙骨损伤评估方法是必要的。以下主要总结了龙骨损伤研究中可以在活禽身上进行的评估方法。

    3.1 触诊 评估龙骨损伤常见的技术是触诊和目测[61-62]。龙骨偏离通过触诊可以明显感觉到龙骨的弯曲、凹陷或偏离。龙骨骨折最典型的识别方法是通过触诊[63]，寻找腹部和龙骨侧面是否出现骨痂，骨痂可以很明显地被感知到[64]。但这种方法也存在弊端，因为骨痂随着骨折的大小和位置的变化而变化，如果骨折较小或者骨折的位置在龙骨背侧，单单通过触诊很难检测到。对于骨痂，骨折的时间必须足够长才能形成，因此它们通常被称为“旧”骨折[65]。而作为近期骨折或者“新”骨折的特征，通常会在骨折部位周围形成由炎症反应引起的球状区域，这指示着“新”骨折的存在[66]。总之，可以将龙骨骨折定义为出现骨膜疤痕或骨痂的龙骨，炎症反应的存在也应包括在内，这表明骨折后正在进行愈合过程，最好将其单独记录。触诊方式最大的优点就是不需要专门的设备，评分员徒手操作，在饲养场和研究环境中相对容易开展，但较小的骨折和偏离，单单通过触诊很难被检测到，如果想要检测龙骨内部骨组织的变化，应考虑其他更精确的替代方法或者配合其他评估方法进行使用。

    3.2 X 射线 许多研究将X 射线作为评估蛋鸡龙骨损伤的方法[67-68]。各种组织对X 射线吸收能力的不同，骨具有相对高的钙浓度，可以有效地吸收辐射，在检测器上会产生图像或“阴影”，来达到检测的目的[69-70]。X射线图像设备在大学和兽医诊所得到广泛应用，并可用于评估被麻醉鸟类的龙骨损伤[71]。最近，Baur 等[72]使用了一种便携式X 射线设备，可以在养殖场对蛋鸡直接拍摄图像，无需麻醉；
    将蛋鸡从笼中取出、悬挂、射线照相曝光和图像采集开始，到最后将其放回笼中，检测程序持续约 60 s。使用射线照片的优点之一是可以识别最近的骨折和涉及到龙骨背侧的骨折，这是单凭触诊所无法识别的[73]，该技术的局限性在于只能产生二维图像。此外，反复暴露在X 射线下可能会对禽类和操作人员的健康造成潜在危害。

    3.3 周边定量计算机断层扫描（pQCT） pQCT 已被广泛用于蛋鸡的纵向研究中[74-75]。它与X 射线法的主要区别是，X 射线法所形成的图像是所有的组织重叠在一起形成的影像，而pQCT 是断层成像，也就是把不同组织之间像切片一样，一张一张分别显示出来[76]。临床上使用的计算机断层扫描机可以在几分钟内进行全面扫描，根据扫描仪的机架尺寸，也可以同时扫描多只蛋鸡[77]。生成的二维图像可以用成像软件进行处理，以建立龙骨的三维模型[78]。该模型可以用于进一步的处理，最后使用成像软件将周围的软组织与龙骨分离。与其他方法相比，pQCT 的主要优点是它生成的三维模型具有高度精确的几何形状，并且可以在所有平面上进行旋转，以识别微小的断裂和骨痂[79]。pQCT 技术对于识别龙骨背面和顶端的骨折也特别有益，这类骨折用其他技术很难识别到，但目前pQCT 机器不是便携式的，因此不适用于养殖场。

    3.5 评估方法总结及建议 研究人员不必仅使用某种单一的评估方法，可以根据不同的研究目的，以某种方法为基础结合其他方法进行评估。在上述讨论中，介绍了3 种对蛋鸡龙骨损伤的评估方法，但触诊仍是迄今为止最常用的评估龙骨损伤的技术。邵丹等[80]对49 项研究总结发现，有30 项研究（占比61.3%）使用触诊，说明触诊在日常研究中用于评估蛋鸡龙骨损伤情况的使用频率较高。未来触诊由于其低成本、易于采用和可操作性强等特点，仍将是评估龙骨损伤的主要手段，但其准确性以及记录评估结果的方式在不同的研究中有很大差异。为此，应对触诊方法进行改进和完善，对评估人员进行严格的培训，培训方法要按照统一标准，在培训后评估人员的评估能力应该达到可靠性和一致性要求的具体标准。此外，骨骼质量差的蛋鸡，尤其是老年蛋鸡，它们必须在评估过程中被捕获、评估和释放，因此处理本身可能就会导致龙骨损伤。所以为了提高被检测蛋鸡的福利水平，减少蛋鸡在检测过程中所受到的物理和精神伤害，需要开发新的、非侵入性的技术（如热成像技术等）。尽量达到在没有其他额外处理的情况下，也可以识别出蛋鸡龙骨损伤。

    龙骨损伤对禽类养殖业来说是一个关于动物福利和生产力的问题，对蛋鸡的影响尤为明显。在大量研究者的努力下，尽管在了解其发生的性质和原因方面已经取得了一些阶段性的成果，但离解决这一问题还很遥远。尽管现有的研究结果表明了龙骨损伤影响因素的作用，但这些信息大多是零碎的、孤立的、不成体系的。因此基于文章的内容，为今后在龙骨损伤方面的研究工作提出几项建议：①调查龙骨骨折和龙骨偏离之间的关联性；
    ②采用统一的方法评估龙骨损伤，并采用相关标准，以提高在不同研究背景下比较评估报告结果的有效性。对评估人员也应进行严格统一的培训，以确保结果的准确性和可靠性；
    ③对龙骨从开始发育到完全骨化，进行详细的组织学和结构分析；
    ④将年龄相关的变化与发生的骨折类型、骨折位置联系起来；
    ⑤研究减少龙骨损伤的营养学解决方案，减少外源性钙不足的问题；
    ⑥考虑基因组选择的方法，从基因组水平缓解龙骨损伤的问题，这也许是一个有效的方法。

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