重金属镉是常见的环境和工业污染物,具有明显的雌性生殖毒性。镉污染不仅会损害禽类繁殖系统,降低生产性能,还会在蛋中累积,对禽类的胚胎发育,以及食品安全和人类健康造成潜在威胁。本研究首先研究饲粮镉污染对蛋鸡生产性能和蛋品质的影响。在此基础上,研究镉对蛋鸡的生殖毒性作用及其机制。通过研究镉污染对机体钙稳态及蛋壳腺参与蛋壳形成相关蛋白表达的影响,探讨镉影响蛋壳质量的分子机制;通过研究镉污染对肝脏损伤及脂质代谢的影响,探讨镉影响蛋黄形成的可能机制;通过研究镉污染对蛋鸡卵巢损伤以及颗粒细胞增殖或凋亡相关信号通路的影响,探讨镉诱导卵泡闭锁的分子机制。主要研究内容和结果如下:1饲粮镉污染对蛋鸡生产性能,蛋品质和镉沉积的影响本试验旨在研究饲粮镉污染对蛋鸡生长性能、蛋品质和镉在鸡蛋中残留的影响。试验选取480只38周龄海兰灰蛋鸡,随机分为5组,每组6个重复,每个重复16只鸡。5个处理组分别为（1）基础日粮组（对照组）、（2）基础日粮+7.5 mg/kg 镉（以 CdCl2·2.5H2O 形式）、（3）基础日粮+15 mg/kg 镉、（4）基础日粮+30mg/kg镉和（5）基础日粮+60mg/kg镉。各组饲粮中实际镉含量分别为0.47、7.58、15.56、30.55和60.67 mg/kg。试验共进行10周（包括1周预饲期）,期间记录采食量、蛋重和产蛋数。分别于正式试验第3周和第9周每组选取24枚蛋（每个重复4枚）测定蛋品质。试验结束后每组选取12只鸡（每个重复两只）屠宰取样。结果表明:与其他组相比,60mg/kg镉处理组产蛋率（EPR）显著降低（P<0.05）,并在7-9周内最低。从7-9周开始,与对照组相比,在60 mg/kg镉处理组中,日均采食量（ADFI）显著降低,而料蛋比（FCR）则显著升高（P<0.05）。与对照组相比,在第3周时,7.5 mg/kg镉处理组一定程度上改善了蛋白高度,蛋黄色和哈氏单位（P<0.05）,其对蛋黄颜色和蛋壳厚度的积极影响持续到第9周。在第9周时,蛋白高度、哈氏单位和蛋壳强度均低于第三周,且与对照组相比,在30和60 mg/kg镉处理组下降显著（P<0.05）。回归分析结果表明,镉处理对EPR、ADFI、FCR、蛋白高度和哈氏单位的影响均表现出时间和剂量依赖性。镉主要残留在蛋壳,在蛋白和蛋黄中残留较低,当饲粮中镉含量≥9.725 mg/kg,全蛋中镉残留量超出国家食品安全标准。组织中镉残留结果表明,肝肾为镉主要残留部位,其次为骨、胰腺和肺。2饲粮镉污染对机体钙稳态及蛋壳腺基质蛋白基因表达的影响本试验旨在研究镉污染对蛋鸡肾脏、骨骼和蛋壳腺的损伤,以探讨镉污染对蛋鸡机体钙稳态,以及蛋壳腺中基质蛋白基因表达的影响。结果表明,与对照组相比,60mg/kg镉处理组的肾脏功能指标,血尿素氮（BUN）、尿酸（UA）和肌酐（Cre）显著增加（P<0.05）。高剂量镉暴露破坏了肾脏和蛋壳腺抗氧化系统,诱导脂质过氧化（P<0.05）,同时,显著降低ATP酶的活性（P<0.05）。在60 mg/kg镉处理组中,血清中的钙水平显著下降（P<0.05）。在30和60 mg/kg镉处理组,血清中碱性磷酸酶（ALP）活性以及骨源碱性磷酸酶（BALP）、1,25-（OH）2-D3和降钙素（CT）水平均显著降低（P<0.05）,而甲状旁腺素（PTH）水平显著增高（P<0.05）。组织学结果显示,在30或60 mg/kg镉处理组中,肾脏肾小球萎缩、肾小管增大和基质纤维化,胫骨骨小梁减少。抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）染色结果显示,破骨细胞明显增多（P<0.05）。镉诱导子宫内膜上皮细胞增生并伴随孕酮受体（PgR）、增殖细胞核抗原（PCNA）和表皮生长因子受体（EGFR）mRNA表达水平上调,以及雌激素受体α（ERα）和白介素-6（IL-6）mRNA表达水平下调（P<0.05）。60mg/kg镉处理诱导蛋壳腺炎症的发生并伴随着补体C3和炎症细胞因子肿瘤坏死因子α（TNF-α）的mRNA表达水平的增加（P<0.05）。另外,蛋壳腺中参与蛋壳形成相关蛋白:钙调蛋白1（CALB1）、卵钙蛋白-32（OCX32）、卵钙蛋白-36（OCX36）、骨桥蛋白（OPN）和卵功能蛋白-17（OC17）的基因表达显著降低（P<0.05）。蛋壳微观结构显示,30和60 mg/kg镉处理显著降低蛋壳栅栏层和乳突层厚度,增加蛋壳表面粗糙度（P<0.05）。3饲粮镉污染对蛋鸡肝脏损伤和脂质代谢的影响本试验旨在研究镉污染对肝脏组织学变化、氧化应激、内质网应激和脂质代谢的影响。结果表明,60mg/kg镉处理显著降低肝脏抗氧化能力（P<0.05）。免疫荧光分析和RT-qPCR结果显示,60mg/kg镉处理诱导肝细胞中活性氧（ROS）的产生和内质网应激,并伴随着细胞色素C（Cyt C）、Caspase 3、Caspase 7、Caspase9、Grp78和Chop基因表达显著上调（P<0.05）。组织病理学和RT-qPCR结果显示,暴露于30或60 mg/kg镉诱导肝组织门静脉纤维化、胆管增生和门静脉周围炎性细胞浸润,并伴随炎症细胞因子TNF-α、白介素1β（IL-1β）和IL-6基因表达上调（P<0.05）。油红O染色和RT-qPCR结果表明,镉通过上调脂肪酸合成酶（FASN）（P<0.05）,下调β氧化关键酶肉碱棕榈酰转移酶1（CPT1）、酰基辅酶A氧化酶1（ACOX1）和过氧化物酶体增殖物激活受体α（PPARα）基因表达诱导肝细胞中脂质累积（P<0.05）。此外,参与卵黄形成的卵黄蛋白原-Ⅱ（VTG-Ⅱ）和微粒体甘油三酯转移蛋白（MTP）基因表达在7.5 mg/kg镉处理组显著上调,而在30和（或）60mg/kg镉处理组载脂蛋白B（ApoB）、VTG-Ⅱ和载脂蛋白极低密度脂蛋白-Ⅱ（apo-VLDL-Ⅱ）基因表达显著下调（P<0.05）。4镉对卵泡闭锁的影响及其调控机制通过体内试验评估镉污染对蛋鸡卵巢损伤和卵泡闭锁的影响,并通过体外试验进一步探讨镉诱导卵泡颗粒细胞增殖或凋亡的机理。体外分离和培养原代卵泡颗粒细胞,设置3个处理组:对照组（0μM镉）、1μM镉处理组和15μM镉处理组。试验结果表明,氧化应激指标（总超氧化物歧化酶（T-SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）和丙二醛（MDA））、一氧化氮（NO）含量、总一氧化氮合酶（T-NOS）和ATPase活性、TUNEL测定和H&E染色的结果表明,过量的镉诱导蛋鸡卵巢氧化应激,颗粒细胞凋亡和卵泡闭锁。1μM镉诱导颗粒细胞增殖,并显著增加FoxO3a、Akt、ERK1/2、mTOR和p70S6K1的磷酸化水平和RSK1和RHEB基因表达水平,促进颗粒细胞从G1期到S期的细胞周期进程。相反,15μM镉暴露诱导ROS产生和细胞凋亡,并显著降低ERK1/2、mTOR和p70S6K1的磷酸化和RSK1和RHEB的基因表达水平,诱导细胞周期阻滞。雷帕霉素预处理完全阻断了 1μM镉对mTOR和p70S6K1磷酸化及细胞周期进程的促进作用;同时,促进15μM镉诱导细胞凋亡和细胞周期阻滞。miRNA测序结果表明15μM镉可能通过影响miRNA基因表达,影响G蛋白和细胞周期相关蛋白活性,进而调控Akt/FoxO3a、ERK1/2和mTOR信号通路和细胞周期进程。以上结果提示:当饲粮中镉达到一定剂量后具有显著的繁殖毒性作用。饲粮镉污染显著降低蛋鸡生产性能和蛋品质。镉通过诱导肾脏、骨和蛋壳腺损伤,扰乱机体钙调激素分泌,破坏机体钙平衡,抑制与蛋壳形成相关蛋白的基因表达,最终影响蛋壳的质量。镉通过诱导氧化和内质网应激,诱导肝细胞凋亡,扰乱肝脏脂质代谢,影响卵黄形成。此外,饲粮镉污染诱导卵巢损伤和卵泡闭锁,体外试验结果表明,镉通过Akt/FoxO3a、ERK1/2和mTOR信号通路调控卵泡颗粒细胞的增殖与凋亡,进而影响卵泡闭锁和产蛋率。