噪音是广泛存在的环境刺激。在现代集约化饲养模式下,除湿机、换气风扇、清粪冲水系统、饲喂系统、人畜交互等产生的噪音对动物具有危害性。噪音通过诱导细胞凋亡、氧化损伤等方式介导神经炎症积累,并导致动物消极情绪的产生和异常行为的表达。作为环境应激源,噪音一方面由于其自身物理特性而难以消除,一方面又具备了引发细胞死亡、神经递质平衡紊乱的潜在风险。在生命发展的早期,神经发育水平较低,但发育能力强,这使得新生儿的神经系统保持高度可塑性,即更容易被外部环境塑造。此时脑神经发育、免疫功能相对薄弱,外界刺激造成脑损伤的风险也会相应提高。因此,生命早期是面对外界环境刺激的关键时期。通过诱导噪音应激,对断奶仔猪杏仁核、下丘脑、海马的神经发育情况进行评估,以探究:1)噪音带来的负面影响是否体现在细胞凋亡、炎症积累、氧化应激等方面;2)这些改变将如何影响神经的发育发展,与神经递质代谢水平、行为模式间将如何相互作用。仔猪具有与人类婴儿相似的解剖结构和生理状态,因此本研究可以在比较医学领域为听觉刺激介导神经炎症和情绪反应提供一些理论论据。本研究选择72头仔猪,随机分为对照组(空白对照),噪音组(实验组)和音乐组(积极对照),安置在3个独立的等空间房间内(房间规格:3×3.8m),每个房间内有4个圈栏,每圈栏饲养6头仔猪,公母各半,养殖密度为0.36m~2/头。仔猪入圈适应新环境,5天后正式试验。对照组,噪音组及音乐组的天花板中央各有一个左右声道的扬声器,房间内各处可接收到的声音响度相同,对照组为空白对照,不播放任何声音,其平均环境背景声音响度低于40d B,噪声组播放录制自原猪舍的背景音(风机等机械噪音,响度为80-85d B),音乐组播放莫扎特K.448曲目,声音响度设置为60-70d B。实验过程中采用数字声音分贝仪(AS804,中国香港智能传感器有限公司)进行声音响度的测量,每日上午10点至下午4点连续6小时循环播放声音,持续28天,采集行为录像。试验结束后,在每圈内随机选择一头仔猪处死,采集血清、杏仁核、下丘脑、海马组织。1)噪音导致的行为表达差异。对噪音组、音乐组和对照组仔猪的行为活动进行观察,评估状态性行为(站立、趴卧),事件性行为(玩耍、摇尾、圈栏接触、拱地、拱腹、拱耳、拱尾、攻击行为)的发生情况。试验结果表明,噪音组仔猪表现出更高的唤醒性,但与音乐组相比表达更多的攻击行为、圈栏接触和拱耳行为;音乐组仔猪较噪音组表达更多的积极情绪相关行为,如摇尾行为。这表明噪音组仔猪处在高唤醒-负效价的焦虑情绪状态。2)噪音诱导消极情绪和危害神经发育的生理表现。酶联免疫吸附实验(ELISA)结果显示,噪音组仔猪杏仁核、下丘脑、海马组织中IL-6、IL12、8-OHd G的含量显著高于对照组(P<0.05),而IL-10含量低于对照组(P<0.05);血清ACTH、NE含量高于对照组(P<0.05)。这表明噪音导致了仔猪的应激和炎症反应。生化试剂盒结果显示,噪音组仔猪血清中CAT、SOD活性低于对照组(P<0.05),以上结果与相关基因簇的相对表达量变化趋势相符。透射电镜观察显示,噪音组仔猪的杏仁核的神经元细胞内胞质着色变深,染色质聚集,发生了细胞死亡现象,而对照组和音乐组超微结构未见明显改变。在噪音组仔猪杏仁核组织的病理切片中,视野内可见多处出血点,炎性细胞发生浸润,围绕神经元出现卫星现象,局部有噬神经元发生。3)噪音影响神经发育的分子机制。对仔猪杏仁核、下丘脑、海马的促炎因子(IL-6、IL-8、IL-12、IL-1β、TNF-α)、抗炎因子(IL-4、IL-10、TGF)、神经营养因子(BDNF)、凋亡(Bax、Caspase3、Caspase9、Bcl2)、抗氧化(Nrf2、HO-1、Hepatic stellate cellSOD、CAT)、DNA损伤(P53、STAT3、CHK2、Md M2、CDK2、ATM、ATR)、NF-κB炎症信号通路基因(NF-κB、TLR4、MYD88、IκBα)等相关基因簇的m RNA相对表达量进行检测。与对照组相比,噪音组仔猪杏仁核、下丘脑、海马组织IL-6、IL-8、IL-12、IL-1β、TNF-α、Bax、Caspase3、Caspase9、STAT3、MDM2、CDK2、NF-κB、TLR4、MYD88、IκBα的表达上调,IL-4、TGF-β、Bcl2、Nrf2、HO-1、SOD、CAT、P53、ATM、CHK2、BDNF的表达下调。音乐组仔猪杏仁核、下丘脑、海马中IL-6、Bax、Caspase3、Caspase9、NF-κB、TLR4等基因的表达低于噪音组,IL-4、IL-10、TGF-β、Bcl2、Nrf2、HO-1、SOD、CAT、STAT3、CHK2、BDNF的表达高于噪音组。Western Blot结果显GNE-140示,噪音组仔猪杏仁核组织中Bax、Caspase3、Caspase9的相对表达量显著高于对照组,Bcl2显著低于对照组。这表明凋亡通路被激活,这种现象也不同程度的表现在下丘脑和海马组织中。研究结果说明,噪音危害仔猪脑神经发育涉及细胞凋亡、神经炎症、氧化损伤及DNA损伤等过程,而音乐在对脑产生的刺激中与噪音发挥了相反的作用。4)噪音对神经递质代谢平衡的影响。本研究通过靶向代谢组检测对杏仁核神经递质代谢情况进行了评估。结果表明,噪音和音乐刺激均对去甲肾上腺素、γ-氨基丁酸,多巴胺,组胺,谷氨酸,甘氨酸,牛磺酸,组氨酸产生不同程度的分泌和代谢影响。其中,与对照组相比,噪音组BMS-354825作用仔猪杏仁核中去甲肾上腺素、γ-氨基丁酸、组胺、谷氨酸、甘氨酸、牛磺酸和组氨酸的水平显著上调,多巴胺水平下调(P<0.05);同时,音乐也能够显著提升去甲肾上腺素、多巴胺、牛磺酸的含量,并降低组胺的含量(P<0.05)。噪音组γ-氨基丁酸含量的异常上调伴随攻击行为的表达增加,表明了神经递质平衡紊乱是噪音诱导仔猪焦虑情绪、危害神经发育的途径之一,而音乐则可能通过提高牛磺酸含量的方式改善仔猪认知发展。本研究表明,噪音造成的长期慢性应激使仔猪产生一种焦虑情绪,进而表现了更多攻击行为和异常表达的中性行为。音乐可以作为一种环境富集条件,在某种程度上改善仔猪福利。