甘肃某奶牛场荷斯坦奶牛抗热应激方法探讨

2017-06-26武凡琳蔺红玲马兴斌

动物医学进展 2017年6期

武凡琳，蔺红玲，纪鹏，马兴斌

(1.甘肃农业大学，甘肃兰州 730070；2.甘肃省兰州市红古区农牧局，甘肃兰州 730084；3.甘肃省白银市平川区畜牧兽医局，甘肃白银 730913；4.西藏自治区农牧科学院，西藏拉萨 850000)

甘肃某奶牛场荷斯坦奶牛抗热应激方法探讨

武凡琳1,2△，蔺红玲3△，纪鹏1*，马兴斌4

为探讨荷斯坦奶牛抗热应激最佳方案，选用甘肃某奶牛场部分出现热应激症状的奶牛，将其分为治疗1组与治疗2组，另选择未发生应激的奶牛10头作为正常对照组，其中正常对照组仅采用喷淋和风扇结合方式给奶牛降温，治疗1组在此基础上采用烟酰胺干预，治疗2组采用中草药制剂干预，比较分析各组环境温度、湿度、生理指标、生产性能指标、血液中激素、抗氧化能力及免疫相关指标。与正常对照组相比，治疗1组与治疗2组产奶量、血液中激素、抗氧化能力及免疫指标均在干预前发生显著变化，且经2种方法干预后均出现比较明显恢复(P<0.05)。与治疗1组干预后相比较，治疗2组经干预后，产奶量、血清中皮质醇(COR)、三碘甲腺原氨酸(T3)、胰岛素(INS)、热休克蛋白70(Hsp70)、免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白G(IgG)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性、总抗氧化能力(T-AOC)和丙二醛(MDA)含量恢复显著(P<0.05)。结果表明，中草药制剂可以显著改善热应激奶牛环境温度、湿度、产奶量、激素水平、抗氧化及免疫能力。

荷斯坦奶牛；抗热应激；生理生化指标；激素指标；抗氧化指标；免疫指标

甘肃省海拔较高，日照充足，以玉米为主的农作物及秸秆丰富，具备畜牧业发展的优势条件，加之政府的大力扶持，养牛业迅猛发展。每逢夏季时节，高温对奶牛尤其是高产奶牛的影响甚为严重。甘肃奶牛以荷斯坦奶牛为主，其耐寒怕热。当环境温度和湿度超过一定范围(气温高于26 ℃、湿度大于40%)时，奶牛便开始遭受热应激。奶牛热应激是指奶牛受到超过自身体温调节能力的过高温度刺激时引起机体产生的非特异性应答反应[1]。资料显示，热应激是导致奶牛夏季产奶性能、繁殖性能和免疫能力下降的重要原因之一。由于夏季高温时间长，随着集约化养殖的发展，导致奶牛热应激综合征发生率快速上升，给奶牛养殖业造成巨大损失，因此，减缓奶牛热应激是奶牛饲养管理必须抓好的中心环节[2]。

本文采用两种方案进行治疗奶牛热应激，探讨荷斯坦奶牛抗热应激最佳方案及其机制，现报道如下。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验用动物 2014年7月1日，甘肃某奶牛场奶牛发生类似热应激症状，根据相关诊断标准[1-3],认定该牛场20头奶牛出现热应激症状，10头未发生热应激。然后迅速将发生热应激的牛随机分为治疗1组与治疗2组，每组10头。另将未发生热应激的10头奶牛作为正常对照组。经询问畜主，统计3组患牛一般资料(表1)，差异不显著(P>0.05)。

表1 3组患牛一般资料

1.1.2 药品、仪器和试剂烟酰胺，浙江新赛科药业有限公司产品；中草药制剂，衡阳市某饲料添加剂有限公司产品；干湿球温度计，武强县欣荣仪表厂产品(温度范围：-20 ℃～50 ℃，相对湿度范围：10%～100%)；COR、T3和T4试剂盒，CUSABIO公司产品；INS试剂盒，ALPCO公司产品；Hsp70试剂盒，Bio-Swamp公司产品；IgA、IgM、IgG和TNF-α试剂盒，北京奇松生物科技有限公司产品。超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性、总抗氧化能力(T-AOC)和丙二醛(MDA)试剂盒，南京建成科技有限公司产品。

1.2 方法

1.2.1 治疗方法治疗1组干预方案：①饲喂基础日粮：基础日粮根据我国奶牛饲粮标准设计；②饲喂烟酰胺8 g/d；③干预期间采用喷淋和风扇结合的方式给奶牛防暑降温。

治疗2组干预方案：①饲喂基础日粮：同治疗1组；②饲喂中草药制剂100 g/d；③干预期间采用喷淋和风扇结合的方式给奶牛防暑降温。

正常对照组除饲喂基础日粮外，干预期间也采用喷淋和风扇结合的方式给奶牛防暑降温。

1.2.2 样品采集与检测方法

1.2.2.1 测定各组环境温湿度、产奶性能测定各组环境温湿度：分别在牛舍两侧和中间位置(距地面1.5 m)安装干湿球温度计。防止其被雨淋、阳光照射及奶牛触及，保证有效通风。每天6:00、13:30、21:00按时记录干球温度和湿球温度，求其均值。参照以下计算方法：THI=0.72(Td+Tw)+ 40.6[Td为干球温度(℃)，Tw为湿球温度(℃)]。

另外，采用全封闭鱼骨式挤奶厅系统流量计依次记录每头奶牛每天的产奶量。每周测定2次全部供试牛的产奶量。

1.2.2.2 样品采集与生化指标测定分别于干预前、干预后分别采集、测定各组牛的乳成分，测定乳中乳蛋白、乳糖、乳脂率和非脂固形物的浓度。在干预期结束时，治疗1组、治疗2组与正常对照组，每组选取6头牛于晨饲4 h后自尾静脉采血，经离心制得血清，置于-20 ℃冰箱备用。

1.2.2.3 血液中激素、免疫及抗氧化指标的测定血清中皮质醇(COR)、三碘甲腺原氨酸(T3)、甲状腺素(T4)、胰岛素(INS)、热休克蛋白70(Hsp70)、免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白M(IgM)、免疫球蛋白G(IgG)及肿瘤坏死因子(TNF-α)含量均采用酶联免疫法测定。血清中超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性、总抗氧化能力(T-AOC)和丙二醛(MDA)含量采用南京建成试剂盒进行测定。具体测定步骤和计算公式见说明书。

1.2.3 数据处理与统计分析数据用Excel进行初步处理后，再使用SPSS 17.0统计软件进行成对样本差异显著性检验，结果用均值±标准差表示，P<0.05表示差异显著。

2 结果

2.1 环境温湿度

干预期间牛舍的温湿度指数(THI)如图1所示。试验期早(6:00)、中(13:30)、晚(21:00)牛舍平均THI分别为78.1(73.4～81.0)、79.5(77.6～83.8)和78.0(73.1～80.4)，表明整个试验期奶牛持续处于热应激状态。

图1 干预期间牛舍的温湿度指数(THI)

2.2 产奶性能

不同干预方法对热应激奶牛产奶性能的影响结果见表2。从表2可以看出与正常对照组相比，仅产奶量在干预前显著下降，且经2种方法干预后均显著升高(P<0.05)，其他指标干预前后均无显著变化。与治疗1组干预后相比较，治疗2组经干预后，产奶量显著升高(P<0.05)。

2.3 血液中激素与免疫指标的测定

血液中激素与免疫指标的测定结果见表3。从表3可以看出与正常对照组相比，治疗1组、2组干预前血清中COR、T3、T4、INS、Hsp70、IgA、IgM及IgG含量均显著降低，而TNF-α含量显著升高(P<0.05)；治疗1组、2组干预前差异不显著(P>0.05)；与干预前相比较，治疗1组、2组经干预后，以上指标均发生显著变化(P<0.05)；与治疗1组干预后相比较，治疗2组经干预后，COR、T3、INS、Hsp70与IgA含量均显著升高，而IgG含量显著降低(P<0.05)。

2.4 血液中抗氧化指标的测定

血液中抗氧化指标的测定结果见表4。从表4可以看出与正常对照组相比，治疗1组、2组干预前血清中SOD与T-AOC含量均显著降低，而GSH-PX与MDA含量均显著升高(P<0.05)；治疗1组、2组干预前差异不显著(P>0.05)；与干预前相比较，治疗1组经干预后，血清中仅SOD含量均显著降低(P<0.05)，其他无显著变化；与干预前相比较，治疗2组经干预后，SOD与T-AOC含量均显著升高，而GSH-PX与MDA含量均显著降低(P<0.05)。

表2 不同干预方法对热应激奶牛产奶性能的影响

注：*与正常对照组相比较，P<0.05。#与治疗1组干预前相比较，P<0.05。△与治疗2组干预前相比较，P<0.05。▲与治疗1组干预后相比较，P<0.05。

Note:*Compared with normal control group,P<0.05.#Compared with treatment group 1 before intervention,P<0.05.△Compared with treatment group 2 before intervention,P<0.05.▲Compared with treatment group 1 after intervention,P<0.05.

表3 血液中激素与免疫指标的测定

*与正常对照组相比较，P<0.05。#与治疗1组干预前相比较，P<0.05。△与治疗2组干预前相比较，P<0.05。▲与治疗1组干预后相比较，P<0.05。

3 讨论

3.1 对热应激奶牛温湿度指数与产奶性能的影响

在本研究中，THI始终大于73，说明奶牛一直处于热应激状态，奶牛受到热应激后，采食量急剧下降，最终使得产奶量显著下降。经烟酰胺与中草药制剂干预后，机体产奶量显著增加，中草药制剂产奶量恢复最佳，表明中草药制剂可以有效提高奶牛采食量，进而改善奶牛产奶性能。

3.2 对热应激奶牛血液中激素与免疫指标的影响

皮质醇是一种由肾上腺分泌的激素，它是评定热应激下内分泌的一个重要指标[3]。本研究结果显示，与正常对照组相比，奶牛发生热应激后，其血清中COR的含量显著下降，这与宋代军等[4]的研究结果相符。另外，依据本试验结果可以发现采用烟酰胺与中草药制剂干预热应激，均可以显著提高奶牛血清中的COR含量，其中中草药制剂恢复程度优于烟酰胺。说明烟酰胺与中草药制剂可以显著缓解由于奶牛热应激效应而引起的COR含量下降的现象，恢复奶牛的正常新陈代谢，显著抵抗或减缓热应激对奶牛的干预作用，这与Sheikh A A等[5]的研究结果相符。

表4 血液中抗氧化指标的测定

注：*与正常对照组相比较，P<0.05。#与治疗1组干预前相比较，P<0.05。△与治疗2组干预前相比较，P<0.05。▲与治疗1组干预后相比较，P<0.05。

甲状腺与体内热调节密切相关，当奶牛持续处于高温时，其体内甲状腺代谢下降，使得T3与T4分泌量下降，肠道的运动与食糜通过率下降，产热量也下降，对能量代谢产生消极影响。本试验结果显示奶牛出现热应激后，甲状腺代谢受到严重影响，使T3与T4含量均显著下降，而采用烟酰胺与中草药制剂干预均可以显著提高奶牛血清中的T3与T4含量，其中中草药制剂恢复程度优于烟酰胺。说明烟酰胺与中草药制剂可以显著缓解奶牛热应激效应，这与孙先枝等[6]的研究结果相符。

胰岛素是由胰岛B细胞分泌的一种蛋白质激素，它可以促进机体合成代谢，维持血糖稳定。Min L等[7]的研究发现热应激会降低血液中的INS浓度，这可能是干物质采食量和挥发油脂肪酸产量下降的结果，而这两者通常是促进牛体内胰岛素分泌的刺激物。本试验结果显示，采用烟酰胺与中草药制剂干预均可以显著提高奶牛血清中的INS含量，其中中草药制剂恢复程度优于烟酰胺，这可能是因为烟酰胺与中草药制剂可以提高奶牛采食量和干物质消化率，进而显著缓解奶牛热应激效应，这与成海建等[8]的研究结果相符。

Hsp70是一种热休克蛋白[9]，在细胞应激后含量显著增加，因此它是监测热应激的良好指标。另外，资料显示它具有提高细胞耐热能力、促进细胞增殖等功能，其表达量与THI呈显著正相关[10]。本试验结果表明，烟酰胺与中草药制剂对牛血清中Hsp70含量有增加趋势，说明其均能诱导Hsp70表达，增强奶牛对热的耐受能力。Dangi S S等[11]报道，热应激能显著提高血液淋巴细胞中Hsp70的表达量，增加机体耐热能力，这与本研究结果相符。

热应激会降低NK细胞与淋巴细胞的活性、减少抑制性T细胞含量，最终严重影响机体免疫功能[12]。本研究发现奶牛受到热应激后，IgA、IgM和IgG含量显著下降，而经烟酰胺与中草药制剂干预后，奶牛血清中免疫球蛋白IgA、IgM和IgG含量显著提高。这表明，烟酰胺与中草药制剂均可以促进奶牛血清中免疫球蛋白分泌，提高热应激奶牛的免疫功能。蒋亚军等[13]的研究发现，给奶牛饲喂烟酸可以显著改善奶牛机体体液免疫功能。

TNF-α是一种重要的炎症因子[14]。本研究发现烟酰胺与中草药制剂可显著提高Hsp70的表达量，从而提高热应激奶牛对内毒素的抵抗力，导致血清中TNF-α增加。本研究发现奶牛受到热应激后，TNF-α含量显著升高，经烟酰胺与中草药制剂干预后，奶牛体内TNF-α浓度显著下降，其中中草药制剂降低程度优于烟酰胺。说明二者均可降低奶牛体内炎症程度，其中中草药制剂效果较好。

3.3 对热应激奶牛血清抗氧化指标的影响

本研究发现，奶牛发生热应激后，SOD与T-AOC含量均显著降低，而GSH-PX与MDA含量均显著升高。经烟酰胺与中草药制剂干预后，奶牛体内GSH-PX与MDA含量显著下降，SOD与T-AOC含量均显著升高，其中中草药制剂改善程度优于烟酰胺。说明二者均可提高该奶牛抗氧化能力，其中中草药制剂效果较好。热应激条件下，奶牛机体代谢过程紊乱，氧自由基大量增加，机体要消耗大量的抗氧化酶来清除过多的自由基，导致SOD与T-AOC含量降低，MDA含量增加[15]。

综上所述，中草药制剂可以显著改善热应激奶牛环境温湿度、产奶量、激素水平、抗氧化及免疫能力，最终显著改善热应激。

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Study on Anti-heat-stress Methods of Holstein Cows in a Cow Farm of Gansu Province

WU Fan-lin1,2,LIN Hong-ling3,JI Peng1,MA Xing-bin4
(1.GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou,Gansu,730070,China; 2.AgricultureandAnimalHusbandryBureauofHongguDistrict,Lanzhou,Gansu,730084,China; 3.AnimalHusbandryandVeterinaryBureauofPingchuanDistrict,Baiyin,Gansu,730913,China; 4.AgricultureandAnimalHusbandryAcademyofSciencesofTibet,Lhasa,Tibet,850000,China)

To explore the best solution on the anti-heat-stress of Holstein cows,parts of cows appearing heat stress symptoms in a cow farm of Gansu province were selected.The cows were divided into the treatment group 1 and the treatment group 2,and another 10 cows without heat stress in this farm were selected as the control group.The cows in the control group were managed only with spraying and fan cooling.On the basis of using spraying and fan cooling,the cows in the treatment group 1 were treated with nicotinamide intervention,and the cows in the treatment group 2 were treated with Chinese herbal medicine preparation.Then the physiological indexes,performance indexes,environmental temperature and humidity,hormones in the blood,oxidation resistance and immune related indicators among the 3 groups were compared.The results showed that compared with the normal control group,milk yield,hormones in the blood,oxidation resistance and the immune indexes in the treatment group 1 and the treatment group 2 changed significantly before intervention,and they were significant recovered after intervention with two methods (P<0.05).After the intervention,compared with the treatment group 1,the milk yield,COR,T3,INS,Hsp70,IgA,IgG,TNF-α,SOD,T-AOC,GSH-PX and MDA contents in the treatment group 2 restored significantly (P<0.05).Chinese herbal medicine preparation can significantly improve the milk yield,hormone levels,environmental temperature and humidity,antioxidant and immune capacities of the heat stress cows.

Holstein cow; anti-heat-stress; physiological and biochemical index; hormone index; antioxidant index; immune index

2016-02-24

公益性行业(农业)科研专项(201303040-x)；西藏自治区财政预算内项目

武凡琳(1986-)，女，甘肃景泰人，硕士，主要从事动物疫病防控研究。△同等贡献作者，*通讯作者

S852.33

1007-5038(2017)06-0112-05