寧夏地區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.寧夏農林科學院動物科學研究所，寧夏銀川 750002；2.寧夏農林科學院固原分院，寧夏固原 756099；3.寧夏犇旺生態農業有限公司，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反芻動物的慢性冷熱應激征， 較大的溫差導致機體長時間處于高溫或低溫環境， 機體已經暫時適應環境之后的冷熱應激狀態（Cui 等，2016），尤其是肉牛受到冷熱應激所產生的一系列非特異性反應使肉牛產生應激綜合征， 從而導致生長功能障礙等 （Hagiya 等，2017；Wheelock 等，2010）。受冷熱應激的自適應代謝損失給肉牛養殖帶來巨大的經濟損失，是潛在的風險管控重點。溫濕指數（THI）是指通過濕度與溫度的綜合作用來反映人體與周圍環境之間的熱量交換， 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激程度， 其中38 ≤THI ≤72 為舒適區間，72 ≤THI ≤78 為輕度熱應激，78≤THI ≤89 為中度熱應激，THI ＞89為重度熱應激；25 ≤THI ≤38 為輕度冷應激，8 ≤THI≤25 為中度冷應激，THI ＜8 為重度冷應激。

安格斯牛是作為優質肉牛而開發的著名品種之一（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）。有關安格斯品種特性研究發現，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）。 目前關于寧夏地區反芻動物冷熱應激研究多集中在奶牛方面， 鮮有安格斯牛冷熱應激的相關研究。 因此本試驗以寧夏地區規模化肉牛養殖場的全年THI 監測數據為參考依據，研究慢性冷熱應激對安格斯牛的生理生化以及生長激素的動態調節規律， 為集約化條件下安格斯牛生產環境的精準控制提供理論和數據支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗動物 試驗在寧夏銀川市犇旺生態養殖公司進行，采用單因素水平試驗設計，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 試驗設計 牛場采用全舍飼養殖方式，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 自動記錄環境溫度和濕度，依據公式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（THI），分別設置對照期（38 ≤THI ≤72）， 冷應激期（25 ≤THI ≤38）和熱應激期（72 ≤THI ≤78）3 個試驗階段。

1.3 測定指標與方法 根據THI 動態監測結果，分別在3 個試驗階段選擇對照期（THI=56.95）、冷應激期（THI=26.46）和熱應激期（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 生長相關激素指標 放免法測定促腎上腺皮質激素（ACTH）、生長激素（GH）、三碘甲狀腺原氨酸（T3）和甲狀腺素（T4）。

1.4 統計分析 所有數據均采用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 結果與分析

2.1 全年THI 指數測定結果 根據THI 指數全年監測結果（圖2），發現牛場在夏季六、七、八月份屬于輕度熱應激（72≤THI≤78）；冬季一、二月份屬于輕度冷應激（25≤THI≤38），其余月份處于舒適區（38≤THI≤72）。 其中，一月份THI 指數最低（平均THI=31.68）、七月份THI 指數最高（平均THI=75.22）， 十月份最接近THI 全年平均值（平均THI=53.78），分別對應冷應激期、熱應激期和對照期3 個試驗期。

圖1 全年THI 指數動態監測曲線圖

2.2 血清生化指標測定結果 由表1 可知，除TG 外，冷應激期的各項生化指標最高，其中TP、ALB、GLB 均呈現冷應激期＞對照期＞熱應激期的規律， 冷應激期的TP、ALB、BUN、GLU 含量分別比對照期和熱應激期高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果

2.3 血清免疫指標測定結果 由表2 可知，IL-2含量冷應激期分別比熱應激期和對照期低37.87%和44.62%（P＜0.01）， 而其他指標均呈現冷應激期＞對照期＞熱應激期的規律。 其中，冷應激期的IgA、IgG 、IgM、IL-4 含量分別比對照期和熱應激期高 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果

2.4 血清抗氧化指標測定結果 由表3 可知，MDA 含量冷應激期分別比對照期和熱應激期低57.57%和63.56%（P＜0.01）， 其他指標均呈現冷應激期＞對照期＞熱應激期的規律。 其中，冷應激期的SOD、T-AOC、GSH-PX 含量分別比對照期和熱應激期高 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果

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

表4 血清內分泌激素測定結果

3 討論

3.1 冷熱應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水平的重要指標（張建剛等，2012），動物在熱應激條件下，會增加散熱，減少采食；而處于冷應激時，會增加產熱，提高采食量。 因此機體通過三大能量代謝物質（葡萄糖、脂肪和蛋白質）代謝反饋來調節尿素氮（BUN）、葡萄糖（GLU）和甘油三酯（TG）活性緩解應激。 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，肉牛處于熱應激時，免疫與代謝功能退化導致TP 含量降低，其中白蛋白（ALB）和球蛋白（GLB）是TP 組成蛋白，前者調節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，這與試驗中冷應激的TP、ALB 和GLB 極顯著或顯著高于熱應激期的變化趨勢相對應。 BUN 含量可以反映安格斯牛氨基酸平衡和蛋白質代謝狀態 （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， 熱應激期的BUN、GLU 和TG 均低于冷應激期，說明環境THI 不同直接影響動物飼料采食量， 這是冷熱應激降低肉牛生產性能的核心因素，表現為葡萄糖濃度和尿素氮含量的降低（O’Brien 等，2010）， 引起干物質分化受阻導致脂肪吸收率降低，其次當體內營養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，可以與周圍細胞組成局部免疫系統（高錦萍等，2006）；IgG 參與機體免疫防御反應，是血清免疫球蛋白的主要成分； IgM 是特異性免疫反應早期抗體（劉慶華，2009）。本試驗中IgG 和IgM 在冷應激期的含量極顯著高于熱應激期，IgA 顯著高于熱應激期， 有研究表明熱應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激時，高溫導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）。但冷應激時IgG 和IgM 與對照期的差異不顯著， 說明肉牛對環境溫度具有低溫適應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”對肉牛嚴重的應激反應。 IL-2 能促進T 細胞增殖分化和活性， 間接反映機體免疫應答水平（李倜宇，2018）；IL-4 可誘導B 細胞成熟并刺激其產生免疫球蛋白， 主要以調節體液免疫為主（蔡明成，2014）。 本試驗中IL-2 在熱應激期極顯著高于冷應激期，而IL-4 極顯著降低。Sahin 等（2017）和Chance 等（1979）研究表明，熱應激能抑制牛的免疫調節水平， 表現為IL-2 升高和IL-4降低，本試驗結果與之一致。

3.3 冷熱應激對抗氧化指標的影響 動物正常代謝過程中會產生自由基， 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， 表現為SOD、TAOC 和GSH-PX 的活性升高，抑制MDA 升高。 試驗中冷應激期SOD、T-AOC 和GSH-PX 極顯著高于熱應激期，而MDA 反之降低。 胡煜等（2016）發現， 熱應激時肉牛SOD、T-AOC 和GSH-PX 有不同程度降低，而MDA 升高；同時肉牛在冷應激時有相反的變化趨勢（么蕊，2021），本試驗結果與其一致。 由于熱應激導致動物體內氧循環代謝紊亂進而誘導自由基激增， 抗氧化酶系統平衡因此被打破，應激狀態下消耗的抗氧化酶多于新生成的，導致MDA 含量同樣顯著升高 （Kaushik 和Kaur，2003）。 試驗中冷應激期的MDA 極顯著低于熱應激期，表明安格斯牛在冷應激中的抗氧化性較好，熱應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 冷熱應激對內分泌激素的影響 促腎上腺皮質激素（ACTH）為腺垂體分泌的微量多肽激素，是腎上腺皮質活性的主要調節者。促腎上腺皮質激素的分泌受到腎上腺皮質激素釋放激素的控制，由下丘腦分泌，響應低濃度皮質醇和應激的反饋作用（李玲和張會娟，2022）。 當動物處于應激狀態時，內分泌通過下丘腦-垂體-腎上腺皮質軸（HPA）調節內環境穩定， 刺激激活腎上腺皮質細胞分泌ATCH。相比于對照期，本試驗中熱應激期極顯著升高，但冷應激期極顯著下降，這與胡麗蓉等（2018）發現冷應激狀態下荷斯坦奶牛ACTH 含量極顯著下降的結果一致，陳浩等（2021）研究發現，西門塔爾在冷應激時ACTH、GCNE、GCG、GLU 顯著升高而在熱應激時顯著下降。 生長激素（GH）通過作用于肌肉、肝臟等靶細胞，促進蛋白質合成代謝和脂肪的分解發揮促生長的作用（沈建忠，2000）。 冷熱應激時下丘腦-垂體-生長軸（HPG）開啟自適應調節， 快速釋放生長激素釋放激素（GHRH），GHRH誘導垂體前葉分泌GH（白丹丹，2017）。但本試驗結果中只有冷應激期極顯著高于對照期，熱應激期反而低于對照期，這與樊華等（2007）的結論奶牛在長期熱應激條件下GH 含量降低一致，可能是由于肉牛在冷熱應激時飼料采食量差異所致，動物在炎熱環境下采食量減少攝入營養物質缺失，GH 就不能通過合成蛋白質和分解脂肪的方式持續增長，姜富貴（等，2018）在奶牛中發現，GH 與采食量成正相關也驗證了上述結論。本試驗中T3 和T4 在熱應激期的含量最低，這是由于動物熱應激環境下甲狀腺活動減弱，導致T3 和T4 分泌減少，物質代謝率降低，從而降低產熱量，這在西門塔爾牛（陳浩等，2021）和荷斯坦奶牛（何欽，2012）中也得到相同的結論。而在冷應激中，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）被激活參與冷應激調節，最終促進T4 合成增多。

4 結論

本研究條件下，寧夏地區夏季六、七、八月份屬于輕度熱應激，冬季一、二月份屬于輕度冷應激，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，造成肉牛生長發育損傷。