热应激对八层层叠笼养蛋鸡血液生化指标的影响

朱丽慧，廖荣荣，闫春晓，丁百香，朱根生，吴 宁，杨长锁*

(1上海市农业科学院畜牧兽医研究所，国家家禽工程技术研究中心，上海201106；2光明食品集团上海海丰大丰禽业有限公司，上海 200085)

随着国家对养殖场地的限制，在现代蛋鸡养殖过程中，为了追求经济效益的最大化，我国规模化蛋鸡场多采用高密度层叠式饲养模式以提高饲养密度，随之而来的是由于密度过高及夏季通风不良造成大量鸡群的热应激，进而造成巨大的经济损失[1-2]。另外，现代规模化鸡场一般采用湿帘降温和负压通风系统以最大程度地降低鸡舍内温度，但在设备安装和鸡舍设计上往往照搬国外经验，造成严重水土不服，由于鸡舍设计不合理，降温效果十分有限，造成夏季鸡群出现严重热应激反应。2016年，课题组对本次研究的同一栋鸡舍夏季热应激的经济损失情况进行了评估，发现对于一栋10万只蛋鸡的高密度层叠式鸡舍，整个夏季的经济损失达到1.5元人民币只，且死亡鸡群主要集中于鸡舍末端[3]。已有研究显示，血液承担着机体营养物质及代谢产物的运输，是调节机体代谢的主要途径，血液生化指标的变化可以反映机体组织器官的生理病理状况，也是筛选疾病相关分子标记物的理想材料[4]。基于此，本试验拟研究高密度层叠式笼养模式下热应激对鸡舍内不同位置以及不同笼层高度的高产蛋鸡血浆生理生化指标的影响，以评估现行集约化通风降温系统的可行性。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以光明食品集团上海海丰大丰禽业有限公司的一栋层叠式笼养鸡舍为研究对象。该鸡舍为全密闭轻钢结构，鸡舍笼具采用八层四列层叠式鸡笼，呈四列五走道布置，每列并排设置2个鸡笼，单个鸡笼的尺寸为60cm×65cm×45.5cm(长×宽×高)，每笼内饲养9只海兰褐产蛋鸡，笼底平均每羽占有面积为433cm2。每列鸡笼长度107m，共计11 328个鸡笼。整栋鸡舍长128m，宽14m，檐高6.3m，内屋脊高6.5m(鸡舍天花板最高处)，自动化环境控制系统选用美国侨太公司的控制系统，鸡舍温度湿度监控布局见图1。

1.2 试验设计

选取鸡舍正中一列鸡作为本次试验的研究对象，将鸡笼按照层数由下往上依次编号(图2)，并将鸡笼由前往后分成前端、中端、末端3个部位，每个部位选取5个鸡笼，作为5个重复，每个鸡笼9只鸡，在适温(2017年5月10日，鸡舍平均温度27.4℃，舍内相对湿度48%—55%)和高温(2017年7月19日，鸡舍平均温度31.8℃，相对湿度70%—80%)条件下，每个鸡笼随机抽取3只鸡，利用肝素抗凝管真空采血，低温低速离心机3 000rmin离心15min，收集血浆。试验期间使用美国侨太公司的全自动环境控制系统检测鸡舍温度，2017年7月份高温时期鸡舍的环境温度均高于28℃，环境相对湿度在70%—80%。

1.3 血浆指标的测定

测定蛋鸡血浆中总胆固醇、甘油三酯、还原型谷胱甘肽(GSH)含量和总超氧化物歧化酶(SOD)活性，检测试剂盒购自用南京建成生物工程研究所。血浆肿瘤坏死因子α(TNF-α)、皮质醇、内毒素以及热应激蛋白70(HSP70)水平检测采用酶联免疫吸附法(ELISA)，ELISA试剂盒购自上海生工生物科技有限公司。

1.4 数据处理

采用ELISAalc软件进行ELISA数据分析计算，拟合模型选用Logistic曲线(四参数)。数据表示为平均值±标准误，所有数据均采用SPSS 17.0软件进行统计分析，采用one-way-ANOVA进行方差分析，多重比较采用Duncan法(方差不齐的数据采用Dunnett T3法)。

表1 热应激前后不同笼层蛋鸡血浆抗氧化能力变化

Table 1 Changes of plasma antioxidant capacity in layers of different cage layers before and after heat stress

注：同行数据后小写字母相同或无字母表示差异不显著(P> 0.05)，字母相邻表示差异显著(P< 0.05)，字母相间表示差异极显著(P<0.01)；同列数据后大写字母相邻表示差异显著(P< 0.05)，字母相同或无字母表示差异不显著(P> 0.05)；下同

2 结果与分析

2.1 热应激对蛋鸡血浆抗氧化能力的影响

如表1所示，相较于适温环境下，不同笼层高度的蛋鸡血浆抗氧化酶活力在高温环境(热应激)下均呈现极显著下降趋势。在适温环境下，不同笼层高度的蛋鸡血浆抗氧化酶SOD活力和GSH含量均无显著差异；在高温环境下，鸡舍前端不同笼层鸡群的血浆SOD活力和GSH含量之间无显著差异，而鸡舍中端上层笼位鸡群的血浆SOD活力和GSH含量显著低于下层笼位鸡群，另外，笼层8鸡群的血浆GSH含量显著低于其他笼层鸡群。

比较热应激状态下不同鸡舍位置鸡群抗氧化能力发现(图3)，在高温环境下，鸡舍前端(近湿帘位置)蛋鸡的血浆SOD活力和GSH含量高于鸡舍中端和末端鸡群。其中，鸡舍前端上层笼(5—8层笼)鸡群的血浆SOD活力极显著高于鸡舍中端和末端鸡群。鸡舍前端笼层6和笼层7鸡群的血浆GSH含量相对高于相同笼层高度鸡舍中端和末端鸡群。另外，笼层7位置鸡舍中端鸡群的血浆GSH含量显著低于相同笼层高度鸡舍前端和末端鸡群。以上结果表明，热应激会显著降低蛋鸡的血浆抗氧化酶活性，对上层笼鸡群的影响尤为显著。

2.2 热应激对蛋鸡血浆血脂水平的影响

与适温环境相比，高温环境下不同笼位鸡群的血浆甘油三酯和总胆固醇含量均呈下降趋势(表2)。其中，下层笼位鸡群的血浆甘油三酯和总胆固醇含量在热应激环境下显著低于适温环境，如热应激环境下，鸡舍前端笼层1、笼层2和笼层4 鸡群的血浆甘油三酯含量分别下降了46.46%、23.25%和38.12%；鸡舍中端笼层2、笼层3和笼层4鸡群的血浆甘油三酯含量分别下降了26.61%、58.48%和41.76%；鸡舍末端笼层1、笼层2 和笼层3鸡群的血浆甘油三酯含量分别下降了25.20%、26.15%和70.23%；而上层笼位不同鸡舍位置鸡群的血浆甘油三酯含量在热应激后虽然呈现出下降趋势，但差异不显著。此外，鸡舍前端笼层1—5，鸡舍中端和末端的笼层1—4的鸡群血浆总胆固醇相较于适温状况下的血浆总胆固醇含量显著降低，最大下降70.33%。

表2 热应激前后鸡舍内不同层笼位蛋鸡血浆血脂水平的变化

Table 2 Changes of plasma lipid in layers of different cage layers before and after heat stress

值得注意的是，在适温环境下，不同鸡舍位置的下层笼(笼层1—4)鸡群的血浆总胆固醇含量显著高于上层笼鸡群，如鸡舍前端笼层1鸡群的血浆总胆固醇含量是笼层2鸡群的3.88倍。在血浆甘油三酯含量方面，在高温环境下，除了鸡舍前端笼层1和末端笼层3鸡群外，各笼层鸡群的血浆甘油三酯含量无显著差异。本试验中鸡舍前端笼层1 和末端笼层3鸡群的血浆甘油三酯含量显著低于其他笼层，这可能与鸡群承受的热应激状况以及鸡群个体差异相关。由此可见，高温可导致高密度笼养鸡群的血浆血脂水平降低，对血浆总胆固醇含量的影响较为显著。

另外，比较高温环境下鸡舍不同位置鸡群的血浆血脂水平发现(图4)，相同笼层不同鸡舍位置鸡群的血浆甘油三酯和总胆固醇含量无明显规律可循。在高温环境下，位于鸡舍中端底层笼层1鸡群的血浆甘油三酯含量显著高于前端和末端底层鸡群，而位于中端底层笼层2和笼层3鸡群的甘油三酯和总胆固醇含量低于相同笼层的鸡舍前端和末端鸡群，其他笼层不同鸡舍位置鸡群之间的血浆甘油三酯和总胆固醇含量无显著差异。

2.3 热应激对蛋鸡血浆TNF-α、皮质醇、内毒素和热应激蛋白含量的影响

基于以上血浆抗氧化酶活力和血脂水平的检测结果，进一步比较适温和高温环境下鸡舍末端不同笼层鸡群的血浆TNF-α、皮质醇、内毒素和HSP70含量的变化。如表3所示，在适温环境下，鸡舍末端不同笼层高度鸡群的血浆TNF-α、皮质醇、内毒素和HSP70含量均无显著差异；而在高温环境下，热应激导致不同笼层鸡群的血浆TNF-α、皮质醇、内毒素和HSP70含量均呈现不同程度的上升。上层笼鸡群，尤其是顶层笼位鸡群的血浆TNF-α、内毒素和HSP70含量显著增高，其中，笼层8鸡群的血浆TNF-α和HSP70含量极显著高于其他笼层鸡群。

表3 不同层笼位蛋鸡血浆TNF-α、内毒素、皮质醇和HSP70含量的变化

Table 3 Changes of TNF-α，cortisol，endotoxin and HSP70 in layers of different cage layers before and after heat stress

3 讨论

3.1 热应激对蛋鸡血浆抗氧化能力的影响

生物体中自由基的产生与物质代谢之间维持着微妙的平衡关系，这种平衡也是生物体维持生物学功能的关键[5]。自由基作为第二信使参与某些生化反应，但是由于自由基较为活跃，当其产生量超过机体的清除能力，就会导致氧化应激，进而造成生物膜损伤、蛋白变性、DNA复制障碍等[6-8]。生物体在长期进化过程中形成了一套完整的抗氧化系统用于清除自由基，其中抗氧化酶就是这一套抗氧化系统的重要组成部分。抗氧化酶SOD是抗氧化系统的第一道防线，它能够催化超氧阴离子发生歧化反应。SOD具有多种同工酶，主要用作生物标志物诊断分析环境应激；而谷胱甘肽GSH主要存在于细胞溶质和线粒体中，用于清除细胞中的过氧化物和有机过氧化物，在保护细胞免受氧自由基脂质过氧化方面起着重要作用[9]。当内源性抗氧化系统发生障碍时，SOD活力和GSH含量下降，导致氧化应激产生。本研究发现，热应激期SOD活力和GSH含量均显著降低，说明热应激状态下，鸡群抗氧化能力下降，自由基产生过多，而清除减少，进而对机体组织、细胞造成了氧化攻击，这与此前相关热应激研究结果一致[10-11]。另外，本研究还发现，在高温环境下，位于鸡舍中端上层笼鸡群的血浆SOD活力和GSH含量显著低于下层笼位鸡群，尤其是鸡舍末端最顶端笼层鸡群的SOD活力显著低于其他笼层，说明夏季热应激对高密度层叠式笼养模式下鸡群的损伤较为严重，尤其是末端上层笼鸡群的应激较大，这与前期观察到的夏季死亡鸡群主要位于鸡舍末端上层笼位的现象相一致[3]。

3.2 热应激对蛋鸡血浆血脂水平的影响

甘油三酯和总胆固醇是反映机体脂肪代谢的重要指标，血浆中的甘油三酯在正常情况下保持着动态平衡，其主要功能是供给与储存能源。甘油三酯的来源主要有2种，即外源性和内源性，外源性主要从食物中摄取，内源性主要由肝脏和脂肪合成。临床研究发现，血浆甘油三酯的增高是心血管疾病的重要危险因子，而甘油三酯降低往往与甲状腺功能亢进、肾上腺皮质功能降低以及肝脏功能损伤等相关[12-13]。在集约化蛋鸡养殖过程中，由于笼养，产蛋鸡较易形成脂肪肝，导致血浆中甘油三酯和总胆固醇含量显著增高，而在本研究中，热应激状态下，蛋鸡血浆甘油三酯和总胆固醇含量呈现下降趋势，其中热应激对血浆总胆固醇含量的影响较为显著，这可能是由于高温高湿环境导致鸡群采食量下降，为维持机体生理需求，就需要动员机体自身储存的能源，进而导致鸡群血浆血脂水平下降。从另一方面也说明，热应激状态下的鸡群可能存在着肝脏功能和内分泌功能的紊乱[14-15]。

3.3 热应激对蛋鸡血浆TNF-α、皮质醇、内毒素水平和热应激蛋白含量的影响

鉴于上述结果，进一步检测了热应激状态下鸡舍末端鸡群血浆中TNF-α、皮质醇、内毒素和HSP70含量的变化，以探讨热应激对高密度笼养蛋鸡免疫细胞因子、肠道屏障功能以及内分泌的影响。其中，TNF-α是一种由激活的巨噬细胞产生，具有多种生物活性的炎性细胞因子，它可与其受体结合参与激活免疫反应，介导炎症发生，诱发肿瘤的发生等[16]。在临床研究中，TNF-α既可以作为一些疾病病情活动的临床指标之一，也是疾病指标的一个有效靶点[17]。皮质醇是从肾上腺皮质中提取出的、对糖类代谢具有最强作用的肾上腺皮质激素，是机体HPA轴(下丘脑-垂体-肾上腺系统)的终端产物，也是重要的“应激激素”[18]，它能够有效反映机体受到的压力时间和强度。前人研究已经发现，应激状态下，蛋鸡血浆的皮质醇、TNF-α、内毒素和HSP70含量显著增加[19-20]，本研究表明，热应激状态下，不同笼层高密度笼养蛋鸡的血浆皮质醇、TNF-α、内毒素和HSP70含量均呈现不同程度的上升。此外，本研究还发现，鸡舍末端顶层笼鸡群的血浆皮质醇、TNF-α、内毒素和HSP70含量显著高于其他笼层，说明鸡舍末端顶层笼鸡群受到的热应激最为严重，也反映了高密度笼养鸡舍虽采用了全自动化的环境控制通风降温系统，但其对鸡舍末端鸡群的降温效果并不是十分理想。

综上所述，夏季高温高湿环境诱发了高密度层叠式笼养蛋鸡的热应激反应，全自动环境控制系统对此类养殖模式下鸡舍夏季降温效果不均匀，鸡舍末端鸡群的热应激现象较为严重。针对此养殖模式下的鸡舍，建议适当增加鸡笼高度以利于风流通过鸡笼。