寧夏地區(qū)育肥牛舍溫濕度對安格斯牛血清指標的影響

施 安， 王建東， 孫文陽， 陳志龍， 王瑞剛， 姜 武， 侯鵬霞

（1.寧夏農(nóng)林科學(xué)院動物科學(xué)研究所，寧夏銀川 750002；2.寧夏農(nóng)林科學(xué)院固原分院，寧夏固原 756099；3.寧夏犇旺生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司，寧夏永寧 750100）

寧夏屬典型的溫帶大陸性氣候， 冬夏兩季氣候迥異， 冬季嚴寒夏季酷暑， 冬夏溫差最高可達32 ℃左右，秋冬交節(jié)之際，晝夜溫差可達17 ℃左右（姜鑫和趙多平，2021）。寧夏冬夏交替的氣候特征容易引發(fā)反芻動物的慢性冷熱應(yīng)激征， 較大的溫差導(dǎo)致機體長時間處于高溫或低溫環(huán)境， 機體已經(jīng)暫時適應(yīng)環(huán)境之后的冷熱應(yīng)激狀態(tài)（Cui 等，2016），尤其是肉牛受到冷熱應(yīng)激所產(chǎn)生的一系列非特異性反應(yīng)使肉牛產(chǎn)生應(yīng)激綜合征， 從而導(dǎo)致生長功能障礙等 （Hagiya 等，2017；Wheelock 等，2010）。受冷熱應(yīng)激的自適應(yīng)代謝損失給肉牛養(yǎng)殖帶來巨大的經(jīng)濟損失，是潛在的風險管控重點。溫濕指數(shù)（THI）是指通過濕度與溫度的綜合作用來反映人體與周圍環(huán)境之間的熱量交換， 其物理意義是濕度訂正以后的溫度（Bravis 等，2018）。 THI不同的閾值范圍代表冷熱應(yīng)激程度， 其中38 ≤THI ≤72 為舒適區(qū)間，72 ≤THI ≤78 為輕度熱應(yīng)激，78≤THI ≤89 為中度熱應(yīng)激，THI ＞89為重度熱應(yīng)激；25 ≤THI ≤38 為輕度冷應(yīng)激，8 ≤THI≤25 為中度冷應(yīng)激，THI ＜8 為重度冷應(yīng)激。

安格斯牛是作為優(yōu)質(zhì)肉牛而開發(fā)的著名品種之一（Taye 等，2018），其肌肉細嫩又緊實，口感有層次，大理石花紋分布均勻，口味醇厚多汁（馬正旭等，2021）。有關(guān)安格斯品種特性研究發(fā)現(xiàn)，其生長速度快、骨盆寬碩，適宜出欄的眼肌面積和屠宰率較其他品種成型快 （Albertí 等，2008；Chambaz等，2003）。 目前關(guān)于寧夏地區(qū)反芻動物冷熱應(yīng)激研究多集中在奶牛方面， 鮮有安格斯牛冷熱應(yīng)激的相關(guān)研究。 因此本試驗以寧夏地區(qū)規(guī)模化肉牛養(yǎng)殖場的全年THI 監(jiān)測數(shù)據(jù)為參考依據(jù)，研究慢性冷熱應(yīng)激對安格斯牛的生理生化以及生長激素的動態(tài)調(diào)節(jié)規(guī)律， 為集約化條件下安格斯牛生產(chǎn)環(huán)境的精準控制提供理論和數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗動物 試驗在寧夏銀川市犇旺生態(tài)養(yǎng)殖公司進行，采用單因素水平試驗設(shè)計，選擇體重（350±28）kg 的安格斯牛16 頭作為試驗動物，同一圈舍群飼。

1.2 試驗設(shè)計 牛場采用全舍飼養(yǎng)殖方式，分別在育肥牛舍的東西方向各放置1 臺溫濕儀GPS-600（浙江精創(chuàng)科技有限公司）。放置點位于距地面2.5 m 窗臺處，確保有效通風，防止陽光直接照射和雨淋，并避免牛群觸及。溫濕儀每3 h 自動記錄環(huán)境溫度和濕度，依據(jù)公式THI=0.8×AT（溫度）+[RH （濕度）×（AT-14.4）]+46.4（McDowell，1976），計算牛場全年的溫濕指數(shù)（THI），分別設(shè)置對照期（38 ≤THI ≤72）， 冷應(yīng)激期（25 ≤THI ≤38）和熱應(yīng)激期（72 ≤THI ≤78）3 個試驗階段。

1.3 測定指標與方法 根據(jù)THI 動態(tài)監(jiān)測結(jié)果，分別在3 個試驗階段選擇對照期（THI=56.95）、冷應(yīng)激期（THI=26.46）和熱應(yīng)激期（THI=76.29）3 個時間點，跟蹤采集16 頭試驗牛的血液，分離血清測定生化、免疫、抗氧化及激素指標。

1.3.1 血清生化指標 用比色法試劑盒（中生北控股份有限公司） 測定總蛋白 （TP）、 白蛋白（ALB、）球蛋白（GLB）、尿素氮（BUN）、葡萄糖（GLU）和甘油三酯（TG）。

1.3.2 血清免疫指標 用比色法試劑盒（中生北控股份有限公司）測定免疫球蛋白A（IgA）、免疫球蛋白G（IgG）和免疫球蛋白M（IgM）；酶免法（北京華英生物技術(shù)公司）測定白細胞介素-2（IL-2）、白細胞介素-4（IL-4）。

1.3.3 抗氧化能力指標 酶免法（北京華英生物技術(shù)公司）測定總抗氧化能力（T-AOC）、超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-PX）。

1.3.4 生長相關(guān)激素指標 放免法測定促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）、生長激素（GH）、三碘甲狀腺原氨酸（T3）和甲狀腺素（T4）。

1.4 統(tǒng)計分析 所有數(shù)據(jù)均采用Excel 軟件進行處理， 使用SPSS 軟件進行ANOVA 方差分析和Duncan's 多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 全年THI 指數(shù)測定結(jié)果 根據(jù)THI 指數(shù)全年監(jiān)測結(jié)果（圖2），發(fā)現(xiàn)牛場在夏季六、七、八月份屬于輕度熱應(yīng)激（72≤THI≤78）；冬季一、二月份屬于輕度冷應(yīng)激（25≤THI≤38），其余月份處于舒適區(qū)（38≤THI≤72）。 其中，一月份THI 指數(shù)最低（平均THI=31.68）、七月份THI 指數(shù)最高（平均THI=75.22）， 十月份最接近THI 全年平均值（平均THI=53.78），分別對應(yīng)冷應(yīng)激期、熱應(yīng)激期和對照期3 個試驗期。

圖1 全年THI 指數(shù)動態(tài)監(jiān)測曲線圖

2.2 血清生化指標測定結(jié)果 由表1 可知，除TG 外，冷應(yīng)激期的各項生化指標最高，其中TP、ALB、GLB 均呈現(xiàn)冷應(yīng)激期＞對照期＞熱應(yīng)激期的規(guī)律， 冷應(yīng)激期的TP、ALB、BUN、GLU 含量分別比對照期和熱應(yīng)激期高21.39%和67.47%、33.69%和54.42%、99.43%和70.10%、125.96%和95.02%（P＜0.01），GLB 含量分別高11.69%和81.98%（P＜0.05）。

表1 血清生化指標測定結(jié)果

2.3 血清免疫指標測定結(jié)果 由表2 可知，IL-2含量冷應(yīng)激期分別比熱應(yīng)激期和對照期低37.87%和44.62%（P＜0.01）， 而其他指標均呈現(xiàn)冷應(yīng)激期＞對照期＞熱應(yīng)激期的規(guī)律。 其中，冷應(yīng)激期的IgA、IgG 、IgM、IL-4 含量分別比對照期和熱應(yīng)激期高 26.75% 和 42.14% 、54.99% 和250.96%、34.81%和43.92%（P＜0.01）。

表2 血清免疫指標測定結(jié)果

2.4 血清抗氧化指標測定結(jié)果 由表3 可知，MDA 含量冷應(yīng)激期分別比對照期和熱應(yīng)激期低57.57%和63.56%（P＜0.01）， 其他指標均呈現(xiàn)冷應(yīng)激期＞對照期＞熱應(yīng)激期的規(guī)律。 其中，冷應(yīng)激期的SOD、T-AOC、GSH-PX 含量分別比對照期和熱應(yīng)激期高 125.41% 和385.44% 、65.07% 和79.97%、25.30%和81.21%（P＜0.01）。

表3 血清抗氧化指標測定結(jié)果

2.5 血清內(nèi)分泌激素測定結(jié)果 由表4 可知，ACTH 含量冷應(yīng)激期分別比對照期和熱應(yīng)激期低16.61%和30.36%（P＜0.01），冷應(yīng)激期GH、T3 含量分別比對照期和熱應(yīng)激期高26.02%和46.89%（P＜0.01）、4.13%和11.50%（P＞0.05）， 對照期T4 含量分別比冷應(yīng)激期和熱應(yīng)激期高3.48%和18.62%（P＜0.05）。

表4 血清內(nèi)分泌激素測定結(jié)果

3 討論

3.1 冷熱應(yīng)激對生化指標的影響 生化水平是反映動物健康狀況和營養(yǎng)水平的重要指標（張建剛等，2012），動物在熱應(yīng)激條件下，會增加散熱，減少采食；而處于冷應(yīng)激時，會增加產(chǎn)熱，提高采食量。 因此機體通過三大能量代謝物質(zhì)（葡萄糖、脂肪和蛋白質(zhì)）代謝反饋來調(diào)節(jié)尿素氮（BUN）、葡萄糖（GLU）和甘油三酯（TG）活性緩解應(yīng)激。 總蛋白 （TP） 含量是免疫力和代謝水平 （高艷霞等，2014）的準確反映，肉牛處于熱應(yīng)激時，免疫與代謝功能退化導(dǎo)致TP 含量降低，其中白蛋白（ALB）和球蛋白（GLB）是TP 組成蛋白，前者調(diào)節(jié)細胞滲透壓后者參與免疫代謝， 所以ALB 和GLB 含量也隨之降低。而冷應(yīng)激時這3 個指標隨著安格斯牛采食量的升高而升高，這與試驗中冷應(yīng)激的TP、ALB 和GLB 極顯著或顯著高于熱應(yīng)激期的變化趨勢相對應(yīng)。 BUN 含量可以反映安格斯牛氨基酸平衡和蛋白質(zhì)代謝狀態(tài) （趙拴平等，2012），GLU 含量是衡量肝臟功能的一個重要指標（王蘭等，2007），而TG 是血脂的主要成分，起到供給與儲存能源的作用（馬毅等，2020）。 本試驗中， 熱應(yīng)激期的BUN、GLU 和TG 均低于冷應(yīng)激期，說明環(huán)境THI 不同直接影響動物飼料采食量， 這是冷熱應(yīng)激降低肉牛生產(chǎn)性能的核心因素，表現(xiàn)為葡萄糖濃度和尿素氮含量的降低（O’Brien 等，2010）， 引起干物質(zhì)分化受阻導(dǎo)致脂肪吸收率降低，其次當體內(nèi)營養(yǎng)偏低時會分解儲存的TG 供能，因此TG 含量便會下降（馮亞杰等，2016）。

3.2 冷熱應(yīng)激對免疫指標的影響 免疫球蛋白是評估動物免疫狀況的重要指標， 主要包括免疫球蛋白A（IgA）、免疫球蛋白G（IgG）和免疫球蛋白M（IgM），其中IgA 是機體黏膜防御感染的主要物質(zhì)，可以與周圍細胞組成局部免疫系統(tǒng)（高錦萍等，2006）；IgG 參與機體免疫防御反應(yīng)，是血清免疫球蛋白的主要成分； IgM 是特異性免疫反應(yīng)早期抗體（劉慶華，2009）。本試驗中IgG 和IgM 在冷應(yīng)激期的含量極顯著高于熱應(yīng)激期，IgA 顯著高于熱應(yīng)激期， 有研究表明熱應(yīng)激可顯著降低奶牛血清中 IgA、IgG、IgM 含量 （Safa 等，2019；Schmautz 等，2018），表明安格斯牛在熱應(yīng)激時，高溫導(dǎo)致其機體的免疫組織和功能受到抑制， 損害了體液免疫（彭孝坤等，2019；張燦等，2017）。但冷應(yīng)激時IgG 和IgM 與對照期的差異不顯著， 說明肉牛對環(huán)境溫度具有低溫適應(yīng)性強但高溫耐受性差的特點（湖南科技報，2020），所以低溫對安格斯牛的免疫功能損傷遠低于高溫的影響， 因此要重視“三伏天”對肉牛嚴重的應(yīng)激反應(yīng)。 IL-2 能促進T 細胞增殖分化和活性， 間接反映機體免疫應(yīng)答水平（李倜宇，2018）；IL-4 可誘導(dǎo)B 細胞成熟并刺激其產(chǎn)生免疫球蛋白， 主要以調(diào)節(jié)體液免疫為主（蔡明成，2014）。 本試驗中IL-2 在熱應(yīng)激期極顯著高于冷應(yīng)激期，而IL-4 極顯著降低。Sahin 等（2017）和Chance 等（1979）研究表明，熱應(yīng)激能抑制牛的免疫調(diào)節(jié)水平， 表現(xiàn)為IL-2 升高和IL-4降低，本試驗結(jié)果與之一致。

3.3 冷熱應(yīng)激對抗氧化指標的影響 動物正常代謝過程中會產(chǎn)生自由基， 它氧化不飽和脂類形成丙二醛（MDA），對哺乳動物細胞有誘變作用，MDA 含量越多對細胞膜的侵蝕作用也越大。而酶促體系就是機體主要的抗氧化防疫機制， 包括超氧化物歧化酶（SOD）、總抗氧化能力（T-AOC）和谷胱甘肽過氧化物酶 （GSH-PX）（陳雯雯等，2012； 崔恒敏和陳懷濤，2003）。 當動物遭受應(yīng)激時，酶促體系的抗氧化水平被打破，此時機體需要大量的抗氧化酶來消除自由基， 表現(xiàn)為SOD、TAOC 和GSH-PX 的活性升高，抑制MDA 升高。 試驗中冷應(yīng)激期SOD、T-AOC 和GSH-PX 極顯著高于熱應(yīng)激期，而MDA 反之降低。 胡煜等（2016）發(fā)現(xiàn)， 熱應(yīng)激時肉牛SOD、T-AOC 和GSH-PX 有不同程度降低，而MDA 升高；同時肉牛在冷應(yīng)激時有相反的變化趨勢（么蕊，2021），本試驗結(jié)果與其一致。 由于熱應(yīng)激導(dǎo)致動物體內(nèi)氧循環(huán)代謝紊亂進而誘導(dǎo)自由基激增， 抗氧化酶系統(tǒng)平衡因此被打破，應(yīng)激狀態(tài)下消耗的抗氧化酶多于新生成的，導(dǎo)致MDA 含量同樣顯著升高 （Kaushik 和Kaur，2003）。 試驗中冷應(yīng)激期的MDA 極顯著低于熱應(yīng)激期，表明安格斯牛在冷應(yīng)激中的抗氧化性較好，熱應(yīng)激對自身造成了一定的氧化損傷， 楊篤寶等（和呂品，2006） 對奶牛的報道中也證明了上述觀點，進一步證實了肉牛耐寒不耐熱的特性。

3.4 冷熱應(yīng)激對內(nèi)分泌激素的影響 促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）為腺垂體分泌的微量多肽激素，是腎上腺皮質(zhì)活性的主要調(diào)節(jié)者。促腎上腺皮質(zhì)激素的分泌受到腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素的控制，由下丘腦分泌，響應(yīng)低濃度皮質(zhì)醇和應(yīng)激的反饋作用（李玲和張會娟，2022）。 當動物處于應(yīng)激狀態(tài)時，內(nèi)分泌通過下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)軸（HPA）調(diào)節(jié)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定， 刺激激活腎上腺皮質(zhì)細胞分泌ATCH。相比于對照期，本試驗中熱應(yīng)激期極顯著升高，但冷應(yīng)激期極顯著下降，這與胡麗蓉等（2018）發(fā)現(xiàn)冷應(yīng)激狀態(tài)下荷斯坦奶牛ACTH 含量極顯著下降的結(jié)果一致，陳浩等（2021）研究發(fā)現(xiàn)，西門塔爾在冷應(yīng)激時ACTH、GCNE、GCG、GLU 顯著升高而在熱應(yīng)激時顯著下降。 生長激素（GH）通過作用于肌肉、肝臟等靶細胞，促進蛋白質(zhì)合成代謝和脂肪的分解發(fā)揮促生長的作用（沈建忠，2000）。 冷熱應(yīng)激時下丘腦-垂體-生長軸（HPG）開啟自適應(yīng)調(diào)節(jié)， 快速釋放生長激素釋放激素（GHRH），GHRH誘導(dǎo)垂體前葉分泌GH（白丹丹，2017）。但本試驗結(jié)果中只有冷應(yīng)激期極顯著高于對照期，熱應(yīng)激期反而低于對照期，這與樊華等（2007）的結(jié)論奶牛在長期熱應(yīng)激條件下GH 含量降低一致，可能是由于肉牛在冷熱應(yīng)激時飼料采食量差異所致，動物在炎熱環(huán)境下采食量減少攝入營養(yǎng)物質(zhì)缺失，GH 就不能通過合成蛋白質(zhì)和分解脂肪的方式持續(xù)增長，姜富貴（等，2018）在奶牛中發(fā)現(xiàn)，GH 與采食量成正相關(guān)也驗證了上述結(jié)論。本試驗中T3 和T4 在熱應(yīng)激期的含量最低，這是由于動物熱應(yīng)激環(huán)境下甲狀腺活動減弱，導(dǎo)致T3 和T4 分泌減少，物質(zhì)代謝率降低，從而降低產(chǎn)熱量，這在西門塔爾牛（陳浩等，2021）和荷斯坦奶牛（何欽，2012）中也得到相同的結(jié)論。而在冷應(yīng)激中，T3 含量高于對照期，T4 含量低于對照期，可能是促甲狀腺激素釋放激素（TRH）被激活參與冷應(yīng)激調(diào)節(jié)，最終促進T4 合成增多。

4 結(jié)論

本研究條件下，寧夏地區(qū)夏季六、七、八月份屬于輕度熱應(yīng)激，冬季一、二月份屬于輕度冷應(yīng)激，均會不同程度的影響育肥牛生化、免疫、抗氧化能力以及激素分泌水平，造成肉牛生長發(fā)育損傷。