熱應(yīng)激對(duì)肉牛血清內(nèi)分泌激素含量、抗氧化酶活性及生理生化指標(biāo)的影響

宋小珍 付戴波 瞿明仁 楊食堂 劉道楊 徐振松

(1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，南昌 330045;2.江西高安裕豐農(nóng)牧有限公司，宜春 330800)

在現(xiàn)代畜牧生產(chǎn)中，應(yīng)激無(wú)處不在，引起應(yīng)激的因素包括環(huán)境、飼養(yǎng)管理、運(yùn)輸、中毒和微生物感染等。而環(huán)境因素是應(yīng)激中對(duì)家畜作用最廣泛，甚至是不可避免的。隨著我國(guó)畜禽集約化養(yǎng)殖業(yè)的不斷發(fā)展，應(yīng)激性疾病尤其是熱應(yīng)激疾病已經(jīng)成為我國(guó)養(yǎng)殖業(yè)中重要疾病之一。南方亞熱帶地區(qū)的夏季持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)4個(gè)月，極端氣溫高達(dá)40℃以上，且潮濕多雨。肉牛屬恒溫動(dòng)物，無(wú)活動(dòng)性汗腺，因而在南方高溫高濕條件下極易出現(xiàn)熱應(yīng)激反應(yīng)。研究表明，高溫高濕環(huán)境中，肉牛易出現(xiàn)體溫升高、呼吸頻率加快、食欲下降、腹瀉等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響肉牛養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[1-2]。隨著肉牛集約化、規(guī)模化養(yǎng)殖模式的推廣，一些極端環(huán)境帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失將越來(lái)越嚴(yán)重，因此，熱應(yīng)激對(duì)肉牛生產(chǎn)的影響機(jī)理成為了一個(gè)重要的課題。但目前國(guó)內(nèi)有關(guān)熱應(yīng)激對(duì)動(dòng)物影響的研究大多集中在單胃動(dòng)物和奶牛上，且已有的報(bào)道大多圍繞抗熱應(yīng)激添加劑對(duì)肉牛的作用效果進(jìn)行研究[3-4]，而對(duì)熱應(yīng)激條件下肉牛的生理生化指標(biāo)變化規(guī)律的報(bào)道很少。本試驗(yàn)擬研究熱應(yīng)激條件下肉牛的生理表現(xiàn)，血清中內(nèi)分泌激素含量、抗氧化酶活性及其他生化指標(biāo)的變化，探討熱應(yīng)激對(duì)肉牛的作用機(jī)理，為南方夏季肉牛熱應(yīng)激的防治提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物

選取9頭8月齡體重(210±20)kg長(zhǎng)勢(shì)良好、健康無(wú)疾病的錦江黃牛，該試驗(yàn)肉牛由江西高安裕豐農(nóng)牧有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平

試驗(yàn)肉牛飼糧的精粗比例為4∶6，精料由玉米、豆粕、棉籽粕、麥麩、預(yù)混料等組成，其營(yíng)養(yǎng)水平按照肉牛飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)(NY/T 815—2004)[5]設(shè)計(jì)(表1)。粗料為皇竹草。

表1 試驗(yàn)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平Table1 Composition and nutrient levels of the experimental diet %

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)分2個(gè)不同時(shí)期進(jìn)行，即非熱應(yīng)激期(春季，2010年5月20日-2010年5月22日)和熱應(yīng)激期(夏季，2010年7月10日 -2010年9月8日)，其中，非熱應(yīng)激期為3 d，熱應(yīng)激期為60 d，每個(gè)時(shí)期的試驗(yàn)牛為9頭。熱應(yīng)激期試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)間(第1天)以牛舍溫濕指數(shù)(temperature humidity index，THI)連續(xù)3 d高于79界定。熱應(yīng)激期又分為3個(gè)階段，即第1階段1～20 d、第2階段21～40 d、第3階段41～60 d。

1.4 飼養(yǎng)管理

試驗(yàn)牛均分欄飼養(yǎng)，由專(zhuān)人負(fù)責(zé)，試驗(yàn)前統(tǒng)一驅(qū)除體內(nèi)外寄生蟲(chóng)并進(jìn)行常規(guī)免疫，日常管理相同，自由采食和飲水。

1.5 測(cè)定項(xiàng)目和方法

1.5.1 牛舍環(huán)境溫濕度記錄

試驗(yàn)全期在試驗(yàn)牛群的中間和兩端與牛體等高處(距地面約1.5 m)懸掛溫濕度表，記錄08:00、14:00及20:00的溫度和相對(duì)濕度。根據(jù)Berman[6]報(bào)道的方法計(jì)算牛舍 THI，計(jì)算公式為:

式中:td為華氏溫度(℉)，T為攝氏溫度(℃)，RH為相對(duì)濕度(%)。當(dāng)牛舍 THI＜72時(shí)表示未受到熱應(yīng)激;72≤THI≤79時(shí)表示輕度熱應(yīng)激;79＜THI≤88時(shí)表示中度熱應(yīng)激;THI＞88時(shí)表示高度熱應(yīng)激。

1.5.2 直腸溫度、呼吸頻率和腹瀉率的測(cè)定

在非熱應(yīng)激期和熱應(yīng)激期的3個(gè)階段，各選3 d測(cè)定08:00、14:00、20:00試驗(yàn)牛的呼吸頻率、直腸溫度。通過(guò)觀察試驗(yàn)牛安靜時(shí)胸廓和腹部的運(yùn)動(dòng)，用秒表計(jì)時(shí)，用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，連續(xù)測(cè)定10 min，計(jì)算呼吸頻率。直腸溫度用獸用體溫計(jì)測(cè)量。每天觀察并記錄試驗(yàn)牛的腹瀉情況。

1.5.3 血清制備與指標(biāo)測(cè)定

在非熱應(yīng)激期第3天和熱應(yīng)激期第20、40、60天的08:00，對(duì)全部試驗(yàn)牛進(jìn)行空腹頸靜脈采血。每次每頭牛采集10 mL血樣，分別置于1.5 mL高壓滅菌的離心管中，以3 000 r/min離心15 min，分離血清，在-20℃左右保存待測(cè)。血清中三碘甲狀腺原氨酸(T3)、甲狀腺素(T4)和皮質(zhì)醇(COR)的含量采用放射免疫分析法測(cè)定，其他指標(biāo)由江西省第一附屬醫(yī)院血液檢驗(yàn)科采用西門(mén)子ADVIA 2400全自動(dòng)生化分析儀測(cè)定。

1.6 統(tǒng)計(jì)方法

使用Excel 2003軟件處理數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)均采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件中單因素方差分析(One-way ANOVA)中的LSD法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)熱應(yīng)激情況

牛舍THI能充分反映牛舍環(huán)境對(duì)牛熱調(diào)節(jié)的影響。一般認(rèn)為當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)25℃、THI為72及以上時(shí)，牛處于熱應(yīng)激狀態(tài)。由表2可知，在試驗(yàn)設(shè)計(jì)的非熱應(yīng)激期，牛舍的日平均溫度為23.50℃，THI平均值為69.03，符合肉牛處在非熱應(yīng)激狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn);在試驗(yàn)設(shè)計(jì)熱應(yīng)激期的3個(gè)階段，牛舍的日平均溫度均高于30℃，THI平均值均高于79，表明這3個(gè)階段都使肉牛處于熱應(yīng)激狀態(tài)。

2.2 熱應(yīng)激對(duì)錦江黃牛生理指標(biāo)的影響

由表3可知，與非熱應(yīng)激期相比，熱應(yīng)激期第1階段，試驗(yàn)牛的直腸溫度顯著升高(P＜0.05)，而后逐漸恢復(fù)正常;呼吸頻率在熱應(yīng)激期第1、2、3階段分別提高了60.72%、87.08%和36.70%(P＜0.05);腹瀉率在熱應(yīng)激期第1、2、3階段分別增加了 115.52%、133.51%和 92.53%(P＜0.05)。

表2 試驗(yàn)牛舍的溫濕度指標(biāo)Table2 Temperature and humidity indices of cattle house

表3 熱應(yīng)激對(duì)肉牛生理指標(biāo)的影響Table3 Effects of heat stress on physiological indices of beef cattle

2.3 熱應(yīng)激對(duì)錦江黃牛血清生化指標(biāo)的影響

由表4可知，與非熱應(yīng)激期相比，在熱應(yīng)激期第20、40、60天，肉牛血清中 T3含量分別下降了15.65%、23.48%和37.39%(P＜0.05);T4含量均差異不顯著(P＞0.05);COR含量在熱應(yīng)激期第20天升高了49.30%(P＜0.05)，在第40、60天分別升高了15.49%、23.94%(P＞0.05);葡萄糖(GLU)含量在熱應(yīng)激期第20、40、60天分別降低了12.33%(P＞0.05)、14.48%(P＜0.05)和41.55%(P＜0.05);總蛋白(TP)含量在熱應(yīng)激期第20天差異不顯著(P＞0.05)，第40、60天分別下降了8.68%和9.20%(P＜0.05);球蛋白(GLB)含量在熱應(yīng)激期第20、60天分別降低了14.37%、11.96%(P＜0.05);尿素氮(UN)含量在熱應(yīng)激期第60天降低了30.93%(P＜0.05);白蛋白(ALB)、甘油三酯(TG)、總膽固醇(T-CHO)含量差異不顯著(P＞0.05);堿性磷酸酶(ALP)和乳酸脫氫酶(LDH)活性的變化主要表現(xiàn)在熱應(yīng)激期第40天，其中ALP的活性降低了29.15%(P＜0.05)，LDH活性升高了15.01%(P＜0.05);丙二醛(MDA)含量在熱應(yīng)激期第20、40天分別升高了 46.21%、67.59%(P＜0.05)，而第60天時(shí)MDA含量差異不顯著(P＞0.05);超氧化物歧化酶(SOD)活性在熱應(yīng)激期第20、40天分別降低了 10.41%、14.41%(P＜0.05)，而第60天時(shí)SOD活性差異不顯著(P＞0.05)。

表4 熱應(yīng)激對(duì)肉牛血清生化指標(biāo)的影響Table4 Effects of heat stress on serum biochemical indices of beef cattle

3 討論

3.1 熱應(yīng)激時(shí)錦江黃牛的生理表現(xiàn)

體溫和呼吸頻率是衡量恒溫動(dòng)物生理狀況的重要指標(biāo)，也是衡量熱感受性的指標(biāo)，可以用來(lái)評(píng)估熱應(yīng)激影響程度。本試驗(yàn)結(jié)果表明，熱應(yīng)激條件下，錦江黃牛的直腸溫度升高，呼吸頻率加快，腹瀉率增加。張瑞光等[7]研究表明，夏季慢性熱應(yīng)激奶牛直腸溫度和呼吸頻率極顯著高于冬季非熱應(yīng)激期。史彬林等[8]發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)牛熱應(yīng)激期間的直腸溫度(39.04℃)和呼吸頻率(63.88次/min)極顯著高于冬季非熱應(yīng)激期(37.41℃和23.08次/min)，表明熱應(yīng)激對(duì)直腸溫度、呼吸頻率具有極顯著影響。這些報(bào)道與本試驗(yàn)研究結(jié)果一致。

3.2 熱應(yīng)激對(duì)錦江黃牛血清生化指標(biāo)的影響

本試驗(yàn)的結(jié)果表明，在熱應(yīng)激期，試驗(yàn)牛血清中T3、T4含量下降，COR含量顯著上升。腎上腺是動(dòng)物體內(nèi)又一個(gè)對(duì)環(huán)境溫度(尤其是高溫)敏感的內(nèi)分泌腺。下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)軸(HPA)的激活以及由此引起的糖皮質(zhì)激素(皮質(zhì)醇、皮質(zhì)酮、皮質(zhì)素)分泌量增加，都是應(yīng)激反應(yīng)最重要的特征。COR是腎上腺皮質(zhì)合成分泌的一種類(lèi)固醇激素，參與機(jī)體多種代謝過(guò)程，有利于組織的修復(fù)。處于熱應(yīng)激時(shí)肉牛將減弱甲狀腺機(jī)能，降低代謝率，減少產(chǎn)熱，從而減少T3和T4的分泌，以增加機(jī)體對(duì)炎熱環(huán)境的適應(yīng)[9]。因此，血清中T3、T4和COR的含量是衡量熱應(yīng)激的重要指標(biāo)。據(jù)調(diào)查，氣溫在35℃左右，所有品種牛的甲狀腺活動(dòng)能力均降低20% ～65%[10]。穆玉云[11]報(bào)道，高溫下耐熱牛和不耐熱牛的T4含量均下降。

血清代謝產(chǎn)物是反映機(jī)體全身或局部代謝變化及判定組織生理功能較為敏感的指標(biāo)。GLU作為重要的營(yíng)養(yǎng)性單糖，是動(dòng)物代謝活動(dòng)快速供能最有效的營(yíng)養(yǎng)素。Scharf等[12]報(bào)道，急性熱應(yīng)激時(shí)肉牛血清GLU含量會(huì)升高，而慢性熱應(yīng)激時(shí)則會(huì)降低。血清中TP、ALB、UN含量直接反映了動(dòng)物機(jī)體蛋白質(zhì)的代謝狀況。蛋白質(zhì)代謝良好時(shí)，血清中TP、ALB、UN含量較低。本試驗(yàn)研究中，肉牛在夏季因氣候變化所引起的熱應(yīng)激當(dāng)屬于慢性熱應(yīng)激，在該熱應(yīng)激期的3個(gè)階段，試驗(yàn)牛血液中GLU含量均呈現(xiàn)顯著下降，TP、ALB含量無(wú)顯著變化，這說(shuō)明熱應(yīng)激對(duì)動(dòng)物GLU代謝的影響更大。

研究表明，熱應(yīng)激可引起機(jī)體自由基增多，從而攻擊細(xì)胞膜，破壞體內(nèi)的抗氧化酶系統(tǒng)，引起組織損傷和疾病的發(fā)生[13]。MDA是脂質(zhì)過(guò)氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的主要終產(chǎn)物，其含量可間接反映機(jī)體組織細(xì)胞脂質(zhì)過(guò)氧化的程度;而SOD的活性反映機(jī)體清除氧自由基的能力。在本試驗(yàn)研究中，熱應(yīng)激期試驗(yàn)牛血清中MDA含量呈現(xiàn)顯著上升，而SOD活性顯著下降，這說(shuō)明熱應(yīng)激加速了機(jī)體組織的脂質(zhì)過(guò)氧化作用，并導(dǎo)致其抗氧化能力下降。

LDH是糖酵解過(guò)程中的關(guān)鍵酶，血清中該酶活性與無(wú)氧酵解密切相關(guān)。動(dòng)物在熱應(yīng)激時(shí)，首先要保證中樞神經(jīng)、心臟等重要器官的供氧，而其他組織極可能在缺氧情況下采取無(wú)氧酵解方式供能。這種酵解方式雖然能保證機(jī)體對(duì)能量的需要，且又不過(guò)度的增加機(jī)體散熱，但卻導(dǎo)致了三磷酸腺苷的減少[14]。本試驗(yàn)研究顯示，熱應(yīng)激期試驗(yàn)牛的血清LDH活性顯著升高，這可能與熱應(yīng)激后機(jī)體無(wú)氧酵解增強(qiáng)有關(guān)。

此外，本試驗(yàn)研究還發(fā)現(xiàn)，隨著熱應(yīng)激時(shí)間延長(zhǎng)，試驗(yàn)牛的直腸溫度、呼吸頻率、內(nèi)分泌激素含量、抗氧化酶活性等生理生化指標(biāo)均逐漸恢復(fù)正常，這可能與動(dòng)物自身的熱適應(yīng)性調(diào)節(jié)有關(guān)。

4 結(jié)論

南方夏季高溫高濕條件下，錦江黃牛易出現(xiàn)熱應(yīng)激反應(yīng)，其表現(xiàn)為直腸溫度升高，呼吸頻率加快，血清中T3、T4含量下降、COR含量增加，抗氧化能力降低。但隨著熱應(yīng)激時(shí)間的延長(zhǎng)，試驗(yàn)牛直腸溫度、內(nèi)分泌激素含量可逐漸恢復(fù)正常。

[1]BEATTY D T，BARNES A，TAYIOR E，et a1.Physiological responses of Bos taurus and Bos indicus cattle to prolonged，continuous heat and humidity[J].Journal of Animal Science，2006，84(4):972-985.

[2]MADER T L，DAVIS M S，BROWN-BRANDL T.Environmental factors influencing heat stress in feedlot cattle[J].Journal of Animal Science，2006，84(3):712-719.

[3]SONG X Z，XU J Q，WANG T，et al.Anti-stress Chinese medicine decoction enhanced growth performance and intestinal glucose absorption in heat-stressed pigs by up-regulating the expression of SGLT1，GLUT2 mRNA[J].Livestock Science，2010，128:75-81.

[4]李秋鳳，李建國(guó)，韓永利.日糧陰陽(yáng)離子平衡對(duì)高溫環(huán)境中奶牛生產(chǎn)性能和血液指標(biāo)的影響[J].畜牧獸醫(yī)學(xué)報(bào)，2004，35(5):498-504.

[5]中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部.NY/T 815—2004肉牛飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2005.

[6]BERMAN A.Estimates of heat stress relief needs for Holstein dairy cows[J].Journal of Animal Science，2005，83(6):1377-1384.

[7]張瑞光，吳曉鳴，鮑若虹，等.熱應(yīng)激與非熱應(yīng)激期福安水牛生理和抗氧化指標(biāo)分析[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，22(11):136-138.

[8]史彬林，閆素梅.奶牛耐熱評(píng)定指標(biāo)的影響[J].中國(guó)奶牛，1996，(2):20-22.

[9]王文娟，汪水平，左福元，等.中藥復(fù)方對(duì)夏季肉牛的影響:Ⅰ.生產(chǎn)性能、生理指標(biāo)及血清激素水平和酶活性[J].畜牧獸醫(yī)學(xué)報(bào)，2010，41(10):1260-1267.

[10]韓正康.家畜生理學(xué)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2002.

[11]穆玉云.乳牛耐熱性指標(biāo)的檢測(cè)[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1993，20(1):66-71.

[12]SCHARF B，CARROLL J A，RILEY D G，et a1.E-valuation of physiological and blood serum differences in heat tolerant(Romosinuano)and heat-susceptible(Angus)Bos taurus cattle during controlled heat challenge[J].Journal of Animal Science，2010，88(7):2321-2336.

[13]宋小珍，魯琳，劉鳳華，等.高溫應(yīng)激對(duì)仔豬小腸上皮脂質(zhì)過(guò)氧化的動(dòng)態(tài)影響[J].動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào)，2008，20(1):75-79.

[14]BURKE N C，SCAGLIA G，SAKER K E，et al.Influence of entophyte consumption and heat stress on intravaginal temperatures，plasma lipid oxidation，blood selenium，and glutathione redox of mononuclear cells in heifers grazing tall fescue[J].Journal of Animal Science，2007，85:2932-2940.