应激与家禽营养代谢调控

■林 海

(山东农业大学动物科技学院，山东泰安 271018)

1 引言

现代规模化与集约化畜牧生产体系对生产效率和投资效益（投入/产出比）的追求决定了其对动物生物学需求及福利问题的忽视。集约化家禽生产中拥挤、断喙、高温、转群、免疫接种、有害气体（氨气等）与粉尘等应激原存在于饲养全程中，应激在影响家禽生产性能的同时，造成家禽免疫抑制，导致家禽对疫病易感性增加。家禽育种选育体系中对生长速度、生产性能和饲料转化率的过度追求，也使现今家禽品种、品系对环境愈加敏感，如肉鸡PSE肉(俗称灰白肉，即肉色灰白，肉质松软，有渗出物)现象，环境因素诱发肉仔鸡猝死和腹水症等。我国家禽生产方面由于标准化生产水平（设施水平和生产管理水平）较低，应激现象更为突出。

2 应激机理

应激反应是生理平衡的破坏与恢复过程，这一过程的实现主要是依赖于交感神经系统与下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）反应轴的激活，并涉及一系列内分泌的调整。下丘脑通过释放促肾上腺皮质激素释放激素（CRH）控制垂体前叶分泌促肾上腺皮质激素（ACTH），而ACTH的释放促进了肾上腺皮质分泌糖皮质激素（又称为应激激素）。糖皮质激素作为HPA轴中重要的末端调节因子，控制机体的动态平衡，引起机体对应激的应答反应。同时糖皮质激素能调控HPA轴的活性，“负反馈”作用于下丘脑、垂体，终止动物机体对应激的反应应答。应激反应的实质是能量的动员与重分配，因此，改善家禽饲养环境、降低应激水平，调控营养物质代谢、满足机体代谢需求，是家禽生产可持续发展的重要保证。

3 应激对家禽生长发育的影响及代谢调控

应激导致肉鸡生长速率降低，日增重下降，饲料转化效率降低；应激降低了胸肉产量和肉品质，同时促进了脂肪沉积。应激导致肉鸡生长发育受阻的原因与HPA轴激发和糖皮质激素释放增加有关。本实验室利用外源糖皮质激素导入模型研究发现，糖皮质激素对家禽生长发育的抑制与能量摄入、能量在体内的重分配有关。

3.1 应激与采食调控

关于应激对采食量的影响一直存在着模糊的认识，一般认为应激降低采食量。已有的研究表明，免疫应激状态下，脂多糖（LPS）抑制了家禽的采食量。但是，我们实验室的近期研究发现，糖皮质激素处理在抑制肉仔鸡生长发育的同时也降低了家禽的饲料采食量，但这主要是由于应激抑制了体重增长所致，当应激家禽的采食量按单位体重表示时，其相对采食量并没有降低，甚至表现为相对采食量增加（Lin等，2004、2006;Yuan等，2008）。进一步的研究表明糖皮质激素促进了NPY的表达（刘磊等，未发表资料），并与其负反馈抑制促皮质素释放因子（CRF）的释放有关（Den⁃bow等，1998）。这一研究发现澄清了关于糖皮质激素对家禽采食量的影响存在不同的报道，为进一步开展应激家禽的营养代谢调控奠定了基础。

3.2 应激与蛋白质代谢

胰岛素与IGF-1（胰岛素样因子-1）是促进家禽骨骼肌生长发育的重要调控因素，IGF-1促进了骨骼肌细胞的增殖与分化。胰岛素通过促进机体蛋白质合成、抑制蛋白质分解，从而促进机体的蛋白质沉积。在正常的生理状态下，骨骼肌的生长发育也受到负向调控因子的调控，保证骨骼肌的正常发育，其中肌抑素（myostatin）或称为生长分化因子8，是骨骼肌发育中重要的负向调节因子。肌抑素抑制骨骼肌发育的机制是一方面通过阻止细胞周期而抑制成肌细胞的增殖，另一方面通过抑制成肌细胞的分化而实现。

糖皮质激素对骨骼肌发育的影响与其抑制胰岛素及IGF-1的作用有关。应激状态下，糖皮质激素显著抑制了骨骼肌的蛋白质合成能力，与此同时蛋白质的分解代谢加强（Dong等，2007）。利用7日龄肉仔鸡的研究发现，糖皮质激素下调骨骼肌碱性氨基酸转运载体（CAT-2）的基因表达水平（Song等，2009），提示应激状态下一方面骨骼肌的养分分配减少，另一方面组织分解动员的速率提高，两者共同导致了骨骼肌组织生长发育受阻。由于糖皮质激素处理对肌肉组织的氨基酸构成没有显著改变，表明肌肉组织的合成与分解不存在选择性。

研究发现泛素-蛋白酶体途径和肌抑素途径均参与了应激诱导的骨骼肌蛋白质分解代谢。在7日龄肉仔鸡，糖皮质激素通过激活泛素-蛋白酶体途径而促进骨骼肌蛋白质降解。在育成期(35日龄)肉仔鸡，糖皮质激素对骨骼肌发育的抑制主要是通过激活肌抑素信号途径和泛素-蛋白酶体途径、促进骨骼肌蛋白质的降解而实现(见图1)。

图1 应激对骨骼肌蛋白质代谢影响

3.3 应激与能量代谢

应激状态下，糖皮质激素激发的一系列应激反应与机体的能量动员与重分配密切相关。

骨骼肌是畜禽体内最重要的葡萄糖利用与贮存器官，骨骼肌对葡萄糖的利用受胰岛素调控。家禽与哺乳动物相比较有相似的血浆胰岛素浓度，但是其血糖浓度较高，表明家禽骨骼肌对胰岛素敏感性较低。在哺乳动物，胰岛素促进骨骼肌葡萄糖转运依赖于对肌纤维葡萄糖转运蛋白4（GLUT4）的直接刺激有关。胰岛素促进位于胞浆中的GLUT4向细胞膜移位，并最终加强了骨骼肌对葡萄糖的摄取与利用。但是，家禽骨骼肌中缺乏GLUT4同源基因。

在应激状态下，糖皮质激素大量释放，抑制胰岛素刺激的骨骼肌葡萄糖摄取与利用，导致胰岛素耐受现象发生。研究发现，糖皮质激素下调葡萄糖转运蛋白1表达水平是应激诱导骨骼肌葡萄糖利用下降的主要原因。此外，糖皮质激素抑制了一氧化氮（NO）对骨骼肌葡萄糖利用的促进作用，这一抑制作用是通过抑制NO合酶而实现的，与NO底物精氨酸浓度无关（Zhao等，2006）。

糖皮质激素诱导产生的胰岛素耐受现象促进了脂肪沉积。研究发现，糖皮质激素促进了对肝脏脂肪从头合成和向肝外组织的分泌与转移（Cai等，2009），糖皮质激素上调肝脏脂肪合成相关基因（ACC、FAS、ME）表达水平，提高脂肪酸合成酶和苹果酸酶活性，从而促进肝脏脂肪酸从头合成。相反，糖皮质激素对脂肪组织的脂肪酸从头合成能力无显著影响，循环中升高的脂肪流量促进了脂肪组织对肝脏来源脂质的贮存，表明应激促进脂肪沉积的机制在于糖皮质激素促进了肝脏脂肪合成能力。糖皮质激素对机体脂肪合成与沉积的调控依赖于胰岛素的协同作用，研究发现应激状态下糖皮质激素协同胰岛素促进肝细胞脂肪合成，并通过SREBP-1信号通路参与了脂肪合成的调控（Cai等，2010）。

糖皮质激素在促进脂肪组织脂肪沉积的同时，也改变了骨骼肌对脂肪酸的利用能力，导致脂肪在肌纤维内的异位沉积。研究发现糖皮质激素显著上调了肌纤维内脂肪酸转运相关基因如FATP1和FABP等的表达水平，提示脂肪酸进入骨骼肌的转运能力提高（Wang等，2010）。相反，应激导致家禽骨骼肌对脂肪酸氧化利用能力的影响受日龄的影响。在生长前期，糖皮质激素抑制了AMP激酶（AMPK）和肉碱棕榈酸转移酶（CPT-1）的活性，下调了其基因表达水平，提示糖皮质激素抑制了骨骼肌对脂肪酸的氧化利用。相反，在生长后期糖皮质激素促进了骨骼肌与脂肪酸的氧化利用相关基因的表达水平。以上研究表明糖皮质激素促进了循环中的脂肪流量，促进了骨骼肌对脂肪酸的摄取，导致脂肪酸摄取速率超过其氧化速率，最终导致脂肪在肌纤维内的异位沉积（Wang等，2010）。

4 结语

应激对家禽生产的影响体现在增重性能下降和饲料转化效率降低，而且影响到家禽的健康水平。规模化养禽生产是满足我国城乡居民畜产品安全供应的重要生产方式，规模化、集约化养禽生产中的应激问题是家禽健康养殖的瓶颈之一。此外，我国饲料资源相对匮乏，蛋白质饲料依赖于进口，能量饲料的供应也日趋紧张，2010年来玉米进口数量急剧增加，粮食与饲料安全也成为制约畜牧业可持续发展的关键。因此重视应激对家禽生产的不良影响，通过改善饲养设施水平、提高管理水平和环境控制水平，减少应激原，通过开展应激营养调控，提高家禽抗应激能力，是实现我国家禽生产健康、可持续发展的关键。