熱應激條件下科爾沁肉牛與科爾沁牛免疫功能比較

高麗娟 包雨鑫 郭 煜 吳佳琦 鄭海英 王 梓 付明山 韓玉國

內蒙古通遼市農牧科學研究所，內蒙古通遼028000

應激反應是機體神經系統、內分泌系統以及免疫系統協同控制的一系列活動[1]，在這一過程中下丘腦-垂體-腎上腺軸起到了非常重要的作用，將神經信息轉換為了生理反應模式，反應過程中中樞神經系統會釋放出神經遞質，進行生理調節。對于肉牛來講，飼養管理條件、環境溫濕度、微生物感染、轉運等諸多因素都會引起應激反應，其中環境溫濕度應激最為常見。國內外多項研究表明，熱應激會引起肉牛的內分泌紊亂，飼料利用率降低，影響肉牛的生產性能[2-3]。通遼屬于內蒙古中東部地區，常出現極端的高溫天氣[4]，科爾沁牛和科爾沁肉牛處于夏季炎熱的環境下極易受到熱應激侵害，使其生產性能、繁殖性能以及自身的免疫力嚴重下降，影響養殖經濟效益。

科爾沁牛是應用雜交方法培育出的乳肉兼用型品種，其父本為西門塔爾牛，母本為蒙古牛、三河牛和蒙古牛的雜種母牛。隨著專業化生產的逐步推進，乳肉兼用型品種已經不能滿足生產的需要，科爾沁肉牛作為純肉用品種受到了越來越多養殖戶的喜愛。科爾沁肉牛是在科爾沁牛的基礎上，采用北美西門塔爾牛（偏肉用型）作為父本雜交而來，在雜交二代中選擇較為理想的公牛和母牛進行雜交固定，這一肉牛品種表現出了較好的肉用性能[5]。本試驗通過比較熱應激下2個品種牛免疫功能和生理指標的變化，來探究不同品種牛的耐熱性，以期為篩選出具有較強耐熱性的肉牛提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗動物

在通遼市科爾沁區某養牛場分別選擇身高、體重、胎次相近，身體健康的科爾沁肉牛、科爾沁牛各20頭，于熱應激期（2019年7月28日-8月3日）和非熱應激期（2020年4月11日-4月17日）進行2 個階段的試驗，各階段試驗期均為7 d，所有試驗牛飼養管理條件相同。

1.2 試驗設計

1）環境溫濕度測定。將溫濕度計懸掛于距離地面1.5 m 處，在試驗期內記錄每天08:00、14:00 時的環境溫度與相對濕度，連續記錄7 d，計算溫濕度指數（THI）。計算公式：THI=（1.8×T+32）－（0.55－0.55×RH）×（1.8×T－26）[6]，式中T為攝氏溫度（℃），RH為相對濕度（%）。

2）樣品采集。在試驗期的最后1 d 用獸用采血器采集所有試驗牛的頸靜脈血5 mL，靜置后3 000 r/min離心15 min，分離得到血清，將血清保存在-20 ℃冰箱內待檢。

3）生理指標檢測。用水銀體溫計測定科爾沁牛和科爾沁肉牛的直腸溫度，測定時間為5 min；呼吸頻率是利用秒表計時1 min，在1 min 內測定牛腹部鼓動的次數。

1.3 檢測項目

分別采用牛白細胞介素1（IL-1）ELISA 檢測試劑盒、牛白細胞介素2（IL-2）ELISA 檢測試劑盒、牛白細胞介素4（IL-4）ELISA檢測試劑盒、牛白細胞介素6（IL-6）ELISA 檢測試劑盒、牛腫瘤壞死因子α（TNF-α）ELISA 檢測試劑盒、牛免疫球蛋白G（IgG）ELISA 檢測試劑盒以及牛免疫球蛋白M（IgM）ELI?SA檢測試劑盒進行各項指標的檢測，試劑盒均購自上海寶曼生物科技有限公司，具體檢測步驟按照說明書所示。

1.4 數據統計分析

試驗數據用SPSS 22.0 軟件進行單因素方差分析（one-way ANOVA），數據用“平均數±標準差”來表示，以P＜0.05作為差異顯著性判定標準。

2 結果與分析

2.1 溫濕度指數

牛舍環境溫度和濕度的THI 是判斷牛熱應激的重要指標，通常情況下THI≤72 為無熱應激狀態；72≤THI≤79 為輕度熱應激狀態；79＜THI≤88 為中度熱應激狀態；THI＞88 為重度熱應激狀態[7-10]。通過連續7 d 對牛舍環境溫度和濕度的測定，熱應激期溫濕指數THI 見圖1。外界環境最高氣溫達到40 ℃，平均氣溫約為31.35 ℃，THI 在試驗期間平均為80.67，說明此階段科爾沁牛和科爾沁肉牛正在遭受中度熱應激狀態，符合試驗要求，可以進行下一步試驗。

圖1 熱應激期溫濕度指數

非熱應激期溫濕指數THI 見圖2，外界環境最高溫度21 ℃，平均氣溫約為11.85 ℃，THI 為55.26，此狀態未達到應激狀態，可以作為非熱應激期，以此比較熱應激狀態和非熱應激狀態下的科爾沁牛和科爾沁肉牛的抗氧化功能指標。

圖2 非熱應激期溫濕度指數

2.2 生理指標

從表1可以看出，熱應激期間，科爾沁牛的直腸溫度顯著高于科爾沁肉牛，呼吸頻率差異不顯著；非熱應激期間，科爾沁牛和科爾沁肉牛的生理指標無差異。熱應激期與非熱應激期相比，科爾沁肉牛的呼吸頻率與直腸溫度分別上升了58.14% 和0.33%，而科爾沁牛的呼吸頻率與直腸溫度分別上升了63.99%和1.49%。

表1 熱應激與非熱應激下呼吸頻率與直腸溫度

2.3 免疫指標

由表2可知，熱應激條件下，科爾沁肉牛血清中IL-1、IL-4、IL-6 的水平極顯著高于科爾沁牛，IL-2、TNF-α 水平顯著高于科爾沁牛，IgG 水平顯著低于科爾沁牛，IgM 水平無明顯差異。非熱應激條件下，科爾沁肉牛血清中IL-1、IL-2、IL-4、IL-6 以及TNF-α的含量均略高于科爾沁牛，但差異不顯著。

表2 熱應激與非熱應激下免疫指標

3 討 論

3.1 熱應激對生理指標的影響

肉牛的舒適溫度為5～25 ℃[11]，在環境溫度過高時肉牛會通過調節呼吸頻率保持體溫恒定，本試驗結果顯示：熱應激期間科爾沁牛的直腸溫度顯著高于科爾沁肉牛，說明在高溫環境中科爾沁肉牛的體溫調節能力強于科爾沁牛，改良后獲得更好的耐熱性，更能適應高熱環境。此外，在非熱應激期間，科爾沁牛和科爾沁肉牛的直腸溫度和呼吸頻率無顯著差異，主要是這2 種牛均可以通過自身的各種調節機制使體內的各個系統和器官的功能活動相互協調，達到機體的生理功能相對穩態，因此直腸溫度和呼吸頻率都在正常范圍內，無顯著差異。

3.2 熱應激對免疫功能的影響

IgG 是機體免疫防御的重要組成部分，IgM 則是在抗原侵入機體后抗原抗體反應過程中產生時間最早的抗體，也是體液免疫應答的重要介質[11-13]，血清中IgG 和IgM 的水平能夠反映機體的免疫功能。在應激反應初期，IgG 會有一定程度的消耗[14]，以啟動免疫應答反應，當應激條件持續作用于動物機體時，血清中免疫球蛋白的水平會升高，證明機體免疫功能增強。在本試驗中，熱應激下科爾沁肉牛的IgG 較非熱應激條件下有一定程度的降低，而科爾沁牛的IgG 沒有明顯變化，這是因為科爾沁肉牛率先啟動了免疫防御，保護機體的生理機能不受損傷。

白細胞介素是細胞產生的因子，IL-1和IL-6能夠作用于免疫細胞，增強免疫反應，減輕應激對機體造成的損傷[15]。IL-2 是由活化的T 淋巴細胞產生的多效性細胞因子，它具有促進T 細胞增殖分化的功能，同時還能增強NK 細胞和T 細胞的活性，肉牛血清中的IL-2 水平能反映出機體免疫應答啟動情況[16]。IL-4 能夠誘導B 細胞成熟產生免疫球蛋白，在體液免疫過程中發揮著重要作用。在本試驗中，熱應激條件下科爾沁肉牛的IL-1、IL-2、IL-4、IL-6以及TNF-α的水平均高于科爾沁牛，這表明科爾沁牛的免疫功能較強。

4 結 論

非熱應激期，科爾沁牛與科爾沁肉牛的免疫功能與生理指標無明顯差異，但在熱應激期，科爾沁肉牛的免疫功能更強，熱適應能力更好。