湿热环境中温度和风速对妊娠母猪血清生化指标的影响

柴 捷，陈 磊，郭宗义，王金勇，张廷焕，龙 熙，蒲红州,2*

(1.重庆市畜牧科学院，重庆 荣昌 402460；2.四川省巴中市南江农业局，四川 巴中 635600)

【研究意义】在高温高湿环境中，中枢神经系统整合调节是猪只抵抗热应激的主要方式，当环境温湿度超过其调节范围时，热应激会导致其生理生化指标失衡同时能够抑制采食中枢的兴奋，进一步的影响生产性能和机体正常功能。温度、湿度、气流以及太阳辐射等环境因素不仅会对猪只的生长性能以及机体正常功能产生影响，同时也会对猪只的繁殖性能产生不利的影响，圈舍温度和湿度是影响种猪繁殖性能最为重要环境因素[1-3]。【前人研究进展】猪只的生存环境需要随着生长阶段的不同进行改变,通常情况下种公猪的舒适温度区间为15～20 ℃，高临界温度为25 ℃，若环境温度高于此临界值,饲喂的种公猪便会出现热应激现象，从而影响精液品质，对于种母猪来说,其高临界温度值为27 ℃，同样的当在环境温度超过此临界温度时,种母猪也会产生热应激，查阅相关资料进行统计分析发现：生存在湿热环境中的母猪会存在妊娠成功率以及发情率降低的现象，而在某些环境中母猪的产子数量也会受到影响，同时母猪的断奶至发情的时间间隔也会显著增加[4-6]。查阅相关资料发现，在养猪业高度发达的美国热应激同样会对其养猪业造成巨大的损失[7]；我国南方大部分地区6-9月，气温都超过了30 ℃，相对湿度超过80 %[8-9]，种猪常常遭受夏季高温高湿所带来的热应激。【本研究切入点】本研究以妊娠母猪为研究对象，通过研究不同温度以及风速区间中妊娠母猪血清中的相关生化指标来确定温度和风速对猪只热应激的影响。【拟解决的关键问题】以期为妊娠母猪应对热应激提供一些理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验动物及实验饲粮

试验于8月上旬至9月中旬在国家荣昌猪保种场(重庆，荣昌)进行，在该时间段重庆地区出现典型的湿热气候环境。选取年龄、体重相近、身体健康的妊娠母猪20头，并将其饲养于水帘风机猪舍。

试验猪只使用常规玉米-豆粕型饲粮，饲粮配方参照NRC(1998)妊娠母猪饲养标准配制，其营养水平及组成分别见表1～2。

1.2 饲养管理和试验设计

本实验使用的水帘风机舍内安装有智能型水帘(2个水帘大小分别为：2.55 m×1.48 m、1.45 m×1.50 m)风机(3个不同通风量的风机)降温系统，风机及水帘的工作状态主要通过圈舍内温度变化情况进行控制。圈舍内猪只使用自动饲喂系统，自由采食及饮水，饲喂量为2.5 kg/d，自由饮水。试验设计3个温度水平(21、24和29 ℃)，2个风速区间(0～1.0和1.0～1.5)m/s。

1.3 测定指标和方法

本试验主要对妊娠母猪的一些生化指标(CORT，MDA和HSP70)进行检测。通过抽取不同温度计风速区间猪只的血液进行分析，对CORT、MDA、HSP70 3个指标的进行检测。

表1 基础饲粮营养水平及组成(风干基础)

表2 基础饲粮营养水平及组成(风干基础)

注：预混料为(每kg日粮含量)： 维生素D3100 000 IU·kg-1、维生素A 300 000 IU·kg-1、维生素B1≥11 mg·kg-1、维生素E ≥1500 mg·kg-1、维生素B6 ≥30 mg·kg-1、维生素B2≥100 mg·kg-1、生物素≥18 mg·kg-1、叶酸≥90 mg·kg-1、泛酸 ≥350 mg·kg-1、烟酸 ≥450 mg·kg-1、总磷 ≥2.0 %，氯化胆碱 ≥16 000 mg·kg-1、氯化钠8 %～13 %，铜400～875 mg·kg-1、锌2000～3750 mg·kg-1、铁 ≥2500 mg·kg-1、钴15～40 mg·kg-1、锰1800～2500 mg·kg-1、碘15～40 mg·kg-1。*为实测值。

表3 主体间效应分析

表4 温度与风速互作对妊娠母猪血清中CORT浓度的影响

使用Elisa法检测血清中的CORT、MDA和HSP70浓度，Elisa具体实验方法参照说明书进行操作，试剂盒为BG(Blue Gene，China)原装试剂盒。

1.4 统计分析

根据划分的区段采用SAS8.0软件包的常规线形模型过程(PROC-GLM)进最小二乘均数分析，其中P<0.05为差异显著，P>0.05为差异不显著。

2 结果与分析

2.1 湿热环境对水帘舍妊娠母猪血清CORT浓度的影响

由表3可知，圈舍温度和风速显著影响妊娠母猪血清中CORT浓度，同时温度和风速两者之间存在显著的互作效应(表 4，P<0.05)。结果显示在环境温度超过等热区时，随着温度的升高CORT浓度显著升高，而风速的增加能够显著降低血清CORT浓度(图1，P<0.05)。

2.2 湿热环境对水帘舍妊娠母猪血清MDA浓度的影响

从图2和表5中可以看到，当温度超过等热区时，随着温度升高，血清中MDA浓度显著升高(P<0.05)，温度对MDA的影响显著；而风速对妊娠母猪的MDA浓度影响不显著，随着风速的增加血清中的MDA浓度没有发生显著变化。同时风速与温度的互作效应也并不显著(P>0.05)。

2.3 湿热环境对水帘舍妊娠母猪血清HSP70浓度的影响

从表6可看到，妊娠母猪血清中HSP70浓度受环境温度的显著影响(P<0.05，图3)，当温度超过等热区时，随着温度升高，HSP70浓度显著增加；从表中可以看出风速对妊娠母猪血清HSP70浓度的影响并不显著，对温度与风速的互作效应结果进行分析，结果显示其对影响猪血清HSP70浓度也不显著(P>0.05)，因此妊娠母猪血清中HSP70浓度主要受环境温度的影响。

图1 温度与风速对妊娠母猪血清中CORT浓度的影响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.温度Temperature28 509.264214 254.13242.9020.000风速Air velocity6.57216.5720.0200.889温度∗风速Temperature∗Air velocity693.4182332.2611.0340.360

表6 主体间效应分析

3 讨 论

刘胜军等[10](2010)的研究发现，温度对CORT的浓度有显著的影响，本文试验得到了相似的结果，妊娠母猪血清中的CORT含量受到温度、风速以及二者之间互作的影响。皮质醇(CORT)是一种由肾上腺皮质产生的类固醇类糖皮质激素，能够促进蛋白质分解和减少机体脂肪贮存，CORT对保持机体糖代谢具有重要的作用，CORT能够加速糖原分解和肾上腺素的产生，同时CORT可以增强肝脏糖原异生功能，从而增加肝糖原的储备量[11]。通常情况在畜牧生产过程中我们都会将动物血清中的CORT水平作为监测动物应激反应的敏感指标[12]；研究表明在动物受到环境应激时，其血浆中的CORT浓度会显著升高，而且在一定时间内维持较高水平[13]。CORT浓度过高会给动物机体造成一些不利影响，当母猪血液中CORT含量过高时，母猪会出现机体氮的负平衡现象，从而进一步的导致母猪出现肌肉消瘦、骨质疏松等症状；血液中CORT含量过高，会增加胃酸、胃蛋白的分泌量，减少外周血中嗜酸性粒细胞和淋巴细胞的数量，进一步的引起机体脾脏、淋巴结中淋巴组织萎缩，从而对机体免疫抗体的产生过程造成不利的影响[14]。实验结果显示，在相同温度的情况下，风速的增加能够显著的降低血清中CORT的浓度，根据此结果可得出结论，在圈舍内可以通过增加通风换气量、提高风速的方式缓解湿热环境中妊娠母猪的热应激程度。

图2 温度、风速对妊娠母猪MDA浓度的影响Fig.2 Effect of temperature and air velocity on the MDA concentration of pregnant sows

图3 温度对妊娠母猪HSP70浓度的影响Fig.3 Effect of temperature on HSP70 concentration of pregnant sows

在猪只体内，丙二醛(MDA)是自由基引发猪只机体脂质发生过氧化反应后的产物，健康猪只体内的自由基生成、利用和清除功能通常处于一个动态平衡状态。猪只体内自由基反应和活性氧可以通过很多途径生成，猪的自由基生成系统主要用活性化的细胞内颗粒、巨噬细胞、酶、氧化金属蛋白和白细胞等，同时环境因素中的自由基也能够进入猪只体内[9]。当动物处于非应激环境中，机体自由基反应能够有效的将氧转化成为能量，以维持机体的正常生命活动[15]。而当动物处于湿热环境时，猪只机体内自由基生成系统会受到严重的破坏，这样会产生过量自由基，从而破坏体内自由基动态平衡状态；同时MDA浓度的增加会导致生物膜变性，可能会出现生物膜功能丧失的现象，因此猪只体内的MDA浓度能够反映细胞氧化受损的严重程度。已有研究表明，进行过热暴露处理的猪血清中MDA水平会发生显著升高，同时该结果与环境湿度无关[16]，这与我们的试验结果是一致的；我们的研究结果显示，当环境温度超过等热区时，随着温度的升高，血清中MDA的含量显著的增加，这就说明细胞损伤程度与温度高低是成正比的；同时结果显示风速对血清中MDA的浓度影响并不显著，显示在该环境条件下，依靠增加通风换气量或者风速并不能够显著降低妊娠母猪热应激，这些结果告诉我们，在畜牧生产过程中中就需要研究、使用一些其他途径缓解猪只的热应激，比如使用某些适当的降温方式同时也可以在饲料中添加某些抗热应激中草药制剂。

热应激蛋白(HSP)是机体在受到湿热环境刺激后产生具有高度的保守性的蛋白质，是动物热应激反应的主要标志性蛋白，HSP在细胞生存和维持机体内环境稳定等生命活动过程中扮演了十分重要的角色。作为HSPs家族中最保守的一种，HSP70在动物机体受到热刺激后其含量会发生显著增加，对于动物热耐受形成过程HSP70也具有十分重要的作用[17]；在动物机体中随着HSP70含量的增加，HSP70会影响体内细胞的热敏感性，同时在应激原消失一段时间HSP70内都能保持较高的测定值，HSP70能够较为准确的反应猪只热应激的状态；已有研究人员在试验过程中构建生长猪的热应激反应模型对生理生化指标进行监测发现，在接受温湿度刺激时，机体血清中HSP70的含量会显著升高[18]，该试验结果与本试验结果是一致的； 另有研究人员通过一系列的试验研究，得到了与之前研究相同的实验结果[19]，通过这些结果分析我们可以将HSP70作为监测动物热应激的良好指标。我们在本文中的试验结果表明，在妊娠母猪处于等热区内时，环境温度对血清中HSP70的浓度影响并不显著，比如在结果中显示21和24 ℃环境时血清中HSP70的浓度变化不大；而当环境温度超过妊娠母猪等热区时，随着温度的升高血清中HSP70的浓度也显著升高，在该环境下通过增加通风的方式不能降低HSP70的浓度，通过增加风速和通风量并不能降低妊娠母猪的热应激；HSP70具有能够增强细胞抵抗高温的能力，研究报道，当机体处于热应激状态时，动物机体血清中的HSP70含量越高，机体获得的热适应能力越强，从而提高机体的热耐受力[20]。在动物机体处于热耐受中HSP70对于维持细胞功能的稳定以及保护细胞等方面具有身份重要的意义[21]。HSP70也是主要的伴侣蛋白之一，它的存在能够促进功能蛋白的合成、折叠、装配以及运输等功能，同时机体异常蛋白质清除过程也会受到HSP70的影响。

4 结 论

温度、风速及二者的互作效应都能显著影响妊娠母猪血清中CORT的浓度(P<0.05)；血清中MDA和HSP70的浓度显著地受到环境参数影响，当超过等热区后，随着温度升高，血清中MDA和HSP70浓度显著升高(P<0.05)，风速对这二者的影响不显著(P>0.05)。根据这些热应激监测指标可发现，随着温度的升高猪只热应激加剧，适当的降低环境温度能够有效的降低热应激；同时在湿热环境中通过增加风速能够一定程度的降低热应激，但该方式效果不明显；可以通过使用水帘风机系统，喷雾降温系统等降低环境温度的措施应对猪只的热应激。