濕熱環境中溫度和風速對妊娠母豬血清生化指標的影響

柴 捷，陳 磊，郭宗義，王金勇，張廷煥，龍 熙，蒲紅州,2*

(1.重慶市畜牧科學院，重慶 榮昌 402460；2.四川省巴中市南江農業局，四川 巴中 635600)

【研究意義】在高溫高濕環境中，中樞神經系統整合調節是豬只抵抗熱應激的主要方式，當環境溫濕度超過其調節范圍時，熱應激會導致其生理生化指標失衡同時能夠抑制采食中樞的興奮，進一步的影響生產性能和機體正常功能。溫度、濕度、氣流以及太陽輻射等環境因素不僅會對豬只的生長性能以及機體正常功能產生影響，同時也會對豬只的繁殖性能產生不利的影響，圈舍溫度和濕度是影響種豬繁殖性能最為重要環境因素[1-3]。【前人研究進展】豬只的生存環境需要隨著生長階段的不同進行改變,通常情況下種公豬的舒適溫度區間為15～20 ℃，高臨界溫度為25 ℃，若環境溫度高于此臨界值,飼喂的種公豬便會出現熱應激現象，從而影響精液品質，對于種母豬來說,其高臨界溫度值為27 ℃，同樣的當在環境溫度超過此臨界溫度時,種母豬也會產生熱應激，查閱相關資料進行統計分析發現：生存在濕熱環境中的母豬會存在妊娠成功率以及發情率降低的現象，而在某些環境中母豬的產子數量也會受到影響，同時母豬的斷奶至發情的時間間隔也會顯著增加[4-6]。查閱相關資料發現，在養豬業高度發達的美國熱應激同樣會對其養豬業造成巨大的損失[7]；我國南方大部分地區6-9月，氣溫都超過了30 ℃，相對濕度超過80 %[8-9]，種豬常常遭受夏季高溫高濕所帶來的熱應激。【本研究切入點】本研究以妊娠母豬為研究對象，通過研究不同溫度以及風速區間中妊娠母豬血清中的相關生化指標來確定溫度和風速對豬只熱應激的影響。【擬解決的關鍵問題】以期為妊娠母豬應對熱應激提供一些理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗動物及實驗飼糧

試驗于8月上旬至9月中旬在國家榮昌豬保種場(重慶，榮昌)進行，在該時間段重慶地區出現典型的濕熱氣候環境。選取年齡、體重相近、身體健康的妊娠母豬20頭，并將其飼養于水簾風機豬舍。

試驗豬只使用常規玉米-豆粕型飼糧，飼糧配方參照NRC(1998)妊娠母豬飼養標準配制，其營養水平及組成分別見表1～2。

1.2 飼養管理和試驗設計

本實驗使用的水簾風機舍內安裝有智能型水簾(2個水簾大小分別為：2.55 m×1.48 m、1.45 m×1.50 m)風機(3個不同通風量的風機)降溫系統，風機及水簾的工作狀態主要通過圈舍內溫度變化情況進行控制。圈舍內豬只使用自動飼喂系統，自由采食及飲水，飼喂量為2.5 kg/d，自由飲水。試驗設計3個溫度水平(21、24和29 ℃)，2個風速區間(0～1.0和1.0～1.5)m/s。

1.3 測定指標和方法

本試驗主要對妊娠母豬的一些生化指標(CORT，MDA和HSP70)進行檢測。通過抽取不同溫度計風速區間豬只的血液進行分析，對CORT、MDA、HSP70 3個指標的進行檢測。

表1 基礎飼糧營養水平及組成(風干基礎)

表2 基礎飼糧營養水平及組成(風干基礎)

注：預混料為(每kg日糧含量)： 維生素D3100 000 IU·kg-1、維生素A 300 000 IU·kg-1、維生素B1≥11 mg·kg-1、維生素E ≥1500 mg·kg-1、維生素B6 ≥30 mg·kg-1、維生素B2≥100 mg·kg-1、生物素≥18 mg·kg-1、葉酸≥90 mg·kg-1、泛酸 ≥350 mg·kg-1、煙酸 ≥450 mg·kg-1、總磷 ≥2.0 %，氯化膽堿 ≥16 000 mg·kg-1、氯化鈉8 %～13 %，銅400～875 mg·kg-1、鋅2000～3750 mg·kg-1、鐵 ≥2500 mg·kg-1、鈷15～40 mg·kg-1、錳1800～2500 mg·kg-1、碘15～40 mg·kg-1。*為實測值。

表3 主體間效應分析

表4 溫度與風速互作對妊娠母豬血清中CORT濃度的影響

使用Elisa法檢測血清中的CORT、MDA和HSP70濃度，Elisa具體實驗方法參照說明書進行操作，試劑盒為BG(Blue Gene，China)原裝試劑盒。

1.4 統計分析

根據劃分的區段采用SAS8.0軟件包的常規線形模型過程(PROC-GLM)進最小二乘均數分析，其中P<0.05為差異顯著，P>0.05為差異不顯著。

2 結果與分析

2.1 濕熱環境對水簾舍妊娠母豬血清CORT濃度的影響

由表3可知，圈舍溫度和風速顯著影響妊娠母豬血清中CORT濃度，同時溫度和風速兩者之間存在顯著的互作效應(表 4，P<0.05)。結果顯示在環境溫度超過等熱區時，隨著溫度的升高CORT濃度顯著升高，而風速的增加能夠顯著降低血清CORT濃度(圖1，P<0.05)。

2.2 濕熱環境對水簾舍妊娠母豬血清MDA濃度的影響

從圖2和表5中可以看到，當溫度超過等熱區時，隨著溫度升高，血清中MDA濃度顯著升高(P<0.05)，溫度對MDA的影響顯著；而風速對妊娠母豬的MDA濃度影響不顯著，隨著風速的增加血清中的MDA濃度沒有發生顯著變化。同時風速與溫度的互作效應也并不顯著(P>0.05)。

2.3 濕熱環境對水簾舍妊娠母豬血清HSP70濃度的影響

從表6可看到，妊娠母豬血清中HSP70濃度受環境溫度的顯著影響(P<0.05，圖3)，當溫度超過等熱區時，隨著溫度升高，HSP70濃度顯著增加；從表中可以看出風速對妊娠母豬血清HSP70濃度的影響并不顯著，對溫度與風速的互作效應結果進行分析，結果顯示其對影響豬血清HSP70濃度也不顯著(P>0.05)，因此妊娠母豬血清中HSP70濃度主要受環境溫度的影響。

圖1 溫度與風速對妊娠母豬血清中CORT濃度的影響Fig.1 Effect of temperature and air velocity on CORT concentration of pregnant sows

源Variation平方和Sum of squaresdf均方Mean squareFSig.溫度Temperature28 509.264214 254.13242.9020.000風速Air velocity6.57216.5720.0200.889溫度?風速Temperature?Air velocity693.4182332.2611.0340.360

表6 主體間效應分析

3 討 論

劉勝軍等[10](2010)的研究發現，溫度對CORT的濃度有顯著的影響，本文試驗得到了相似的結果，妊娠母豬血清中的CORT含量受到溫度、風速以及二者之間互作的影響。皮質醇(CORT)是一種由腎上腺皮質產生的類固醇類糖皮質激素，能夠促進蛋白質分解和減少機體脂肪貯存，CORT對保持機體糖代謝具有重要的作用，CORT能夠加速糖原分解和腎上腺素的產生，同時CORT可以增強肝臟糖原異生功能，從而增加肝糖原的儲備量[11]。通常情況在畜牧生產過程中我們都會將動物血清中的CORT水平作為監測動物應激反應的敏感指標[12]；研究表明在動物受到環境應激時，其血漿中的CORT濃度會顯著升高，而且在一定時間內維持較高水平[13]。CORT濃度過高會給動物機體造成一些不利影響，當母豬血液中CORT含量過高時，母豬會出現機體氮的負平衡現象，從而進一步的導致母豬出現肌肉消瘦、骨質疏松等癥狀；血液中CORT含量過高，會增加胃酸、胃蛋白的分泌量，減少外周血中嗜酸性粒細胞和淋巴細胞的數量，進一步的引起機體脾臟、淋巴結中淋巴組織萎縮，從而對機體免疫抗體的產生過程造成不利的影響[14]。實驗結果顯示，在相同溫度的情況下，風速的增加能夠顯著的降低血清中CORT的濃度，根據此結果可得出結論，在圈舍內可以通過增加通風換氣量、提高風速的方式緩解濕熱環境中妊娠母豬的熱應激程度。

圖2 溫度、風速對妊娠母豬MDA濃度的影響Fig.2 Effect of temperature and air velocity on the MDA concentration of pregnant sows

圖3 溫度對妊娠母豬HSP70濃度的影響Fig.3 Effect of temperature on HSP70 concentration of pregnant sows

在豬只體內，丙二醛(MDA)是自由基引發豬只機體脂質發生過氧化反應后的產物，健康豬只體內的自由基生成、利用和清除功能通常處于一個動態平衡狀態。豬只體內自由基反應和活性氧可以通過很多途徑生成，豬的自由基生成系統主要用活性化的細胞內顆粒、巨噬細胞、酶、氧化金屬蛋白和白細胞等，同時環境因素中的自由基也能夠進入豬只體內[9]。當動物處于非應激環境中，機體自由基反應能夠有效的將氧轉化成為能量，以維持機體的正常生命活動[15]。而當動物處于濕熱環境時，豬只機體內自由基生成系統會受到嚴重的破壞，這樣會產生過量自由基，從而破壞體內自由基動態平衡狀態；同時MDA濃度的增加會導致生物膜變性，可能會出現生物膜功能喪失的現象，因此豬只體內的MDA濃度能夠反映細胞氧化受損的嚴重程度。已有研究表明，進行過熱暴露處理的豬血清中MDA水平會發生顯著升高，同時該結果與環境濕度無關[16]，這與我們的試驗結果是一致的；我們的研究結果顯示，當環境溫度超過等熱區時，隨著溫度的升高，血清中MDA的含量顯著的增加，這就說明細胞損傷程度與溫度高低是成正比的；同時結果顯示風速對血清中MDA的濃度影響并不顯著，顯示在該環境條件下，依靠增加通風換氣量或者風速并不能夠顯著降低妊娠母豬熱應激，這些結果告訴我們，在畜牧生產過程中中就需要研究、使用一些其他途徑緩解豬只的熱應激，比如使用某些適當的降溫方式同時也可以在飼料中添加某些抗熱應激中草藥制劑。

熱應激蛋白(HSP)是機體在受到濕熱環境刺激后產生具有高度的保守性的蛋白質，是動物熱應激反應的主要標志性蛋白，HSP在細胞生存和維持機體內環境穩定等生命活動過程中扮演了十分重要的角色。作為HSPs家族中最保守的一種，HSP70在動物機體受到熱刺激后其含量會發生顯著增加，對于動物熱耐受形成過程HSP70也具有十分重要的作用[17]；在動物機體中隨著HSP70含量的增加，HSP70會影響體內細胞的熱敏感性，同時在應激原消失一段時間HSP70內都能保持較高的測定值，HSP70能夠較為準確的反應豬只熱應激的狀態；已有研究人員在試驗過程中構建生長豬的熱應激反應模型對生理生化指標進行監測發現，在接受溫濕度刺激時，機體血清中HSP70的含量會顯著升高[18]，該試驗結果與本試驗結果是一致的； 另有研究人員通過一系列的試驗研究，得到了與之前研究相同的實驗結果[19]，通過這些結果分析我們可以將HSP70作為監測動物熱應激的良好指標。我們在本文中的試驗結果表明，在妊娠母豬處于等熱區內時，環境溫度對血清中HSP70的濃度影響并不顯著，比如在結果中顯示21和24 ℃環境時血清中HSP70的濃度變化不大；而當環境溫度超過妊娠母豬等熱區時，隨著溫度的升高血清中HSP70的濃度也顯著升高，在該環境下通過增加通風的方式不能降低HSP70的濃度，通過增加風速和通風量并不能降低妊娠母豬的熱應激；HSP70具有能夠增強細胞抵抗高溫的能力，研究報道，當機體處于熱應激狀態時，動物機體血清中的HSP70含量越高，機體獲得的熱適應能力越強，從而提高機體的熱耐受力[20]。在動物機體處于熱耐受中HSP70對于維持細胞功能的穩定以及保護細胞等方面具有身份重要的意義[21]。HSP70也是主要的伴侶蛋白之一，它的存在能夠促進功能蛋白的合成、折疊、裝配以及運輸等功能，同時機體異常蛋白質清除過程也會受到HSP70的影響。

4 結 論

溫度、風速及二者的互作效應都能顯著影響妊娠母豬血清中CORT的濃度(P<0.05)；血清中MDA和HSP70的濃度顯著地受到環境參數影響，當超過等熱區后，隨著溫度升高，血清中MDA和HSP70濃度顯著升高(P<0.05)，風速對這二者的影響不顯著(P>0.05)。根據這些熱應激監測指標可發現，隨著溫度的升高豬只熱應激加劇，適當的降低環境溫度能夠有效的降低熱應激；同時在濕熱環境中通過增加風速能夠一定程度的降低熱應激，但該方式效果不明顯；可以通過使用水簾風機系統，噴霧降溫系統等降低環境溫度的措施應對豬只的熱應激。