鹌鹑冷应激研究进展

苏莹莹，李婷婷，李剑虹，包 军,3*

（1.东北农业大学动物科学技术学院，哈尔滨 150030；2.东北农业大学生命科学学院，哈尔滨 150030；3.农业农村部鸡遗传育种重点实验室，哈尔滨 150030）

鹌鹑（Coturnix coturnix），是鸟纲、雉科物种，是目前饲养的最小家禽，体型虽小，但营养价值极高。鹌鹑肉和蛋中含有丰富蛋白质，具有较高营养和药用价值，被称为“动物人参”[1-2]。鹌鹑肉具有高蛋白、低胆固醇和低脂肪特点。现代医学认为鹌鹑肉所含丰富的卵磷脂可生成溶血磷脂，具有抑制血小板凝集的作用，预防血栓形成，保护血管壁，防止动脉硬化。中医认为鹌鹑性味甘平、无毒，入肺及脾经，有消肿利水、补中益气功效。鹌鹑蛋含丰富蛋白质、氨基酸、维生素、钙和磷等营养物质，可补气益血，强筋壮骨。近年来，由于鹌鹑高营养价值以及消费者对优质动物蛋白的需求，鹌鹑业在世界养禽业中的地位越来越高。

自1952年引进鹌鹑家养品种以来，我国鹌鹑养殖逐步推广，20世纪70年代后随着笼养技术普及和发展。目前，除西藏外，各省区均有养殖，我国鹌鹑饲养量占全世界1/5，是世界第一养鹑大国[3]。我国东北地区冬季气候寒冷干燥，且由于较高的森林覆盖率，冰雪消融时间较长，因此冷应激是东北地区养殖业常见问题。特别是饲养在开放式舍中鹌鹑在气候变换季节常受冷应激影响。冷应激是指环境温度低于动物临界温度下限时，机体内产热与散热平衡被打破所导致的一系列生理与机能上的不良反应。冷应激对畜禽生产性能和健康产生不利影响，常造成畜禽生产性能下降，免疫功能下降。禽类在生长过程中对温度变化十分敏感，尤其是鹌鹑个体较小，耐寒性较差[4]，因此更易受冷应激影响[5]。虽然世界对鹌鹑需求仅次于鸡，但有关冷应激对鹌鹑影响的研究仍然有限。本文综述冷应激对鹌鹑生产性能、抗氧化功能、生理指标、组织形态学及肠道菌群的影响，并提出缓解冷应激对鹌鹑影响的措施，为人们在鹌鹑生产中减少冷应激及开展相关研究提供参考。

1 冷应激对生产性能的影响

低于16℃环境温度对家禽生产性能产生显著不利影响[6]。研究温度应激对鹌鹑生产性能影响的文章较多，但主要集中在热应激，有关冷应激对其生产性能影响的研究目前较少，通过查阅现有文献可知，当环境温度低于鹌鹑热中性区（18～22℃）时，其生长速度显著减慢，产蛋量、蛋品质和饲料转化效率均降低[7]。Sahin等研究表明，与饲养在热中性（18℃）环境中50 d产蛋鹌鹑相比，6℃冷应激环境显著降低其活体重、产蛋量及蛋重、蛋壳厚度、蛋壳重量、哈氏单位等衡量蛋品质的指标，并显著增加日采食量和料肉比[8]。Fu等将15 d肉用雏鹌鹑置于（12±1）℃环境下，分别进行长达5、10和15 d的慢性冷应激，结果发现与饲养在28℃环境下对照组相比，冷应激组平均日增重和饲料转换效率均显著降低[5]。Bayril等研究发现，对15 d雄性鹌鹑每天进行8 h冷应激（12±2）℃处理，连续28 d后，与对照组相比，冷应激显著降低鹌鹑体重和体增重，并显著增加采食量[9]。

2 冷应激对抗氧化功能的影响

冷应激破坏机体抗氧化系统，打破机体促氧化/抗氧化系统平衡，降低总超氧化物歧化酶（TSOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）等抗氧化酶活性[10-11]，导致自由基累积，直接影响机体健康。刘春朋等将15 d沙维玛特肉用鹌鹑置于（12±1）℃环境下，作急性（分别冷应激0.5、1、3、6和12 h）和慢性（分别冷应激5、10和20 d）冷应激处理后，检测其法氏囊抗氧化功能，发现急性冷应激12 h组与各慢性冷应激组，均导致鹌鹑法氏囊组织中GSH-Px和SOD活性显著下降，丙二醛（MDA）含量显著增加[12]。Sahin等研究发现，6℃冷应激环境导致鹌鹑血清中MDA水平显著升高[8]。Fu等研究发现，对15 d鹌鹑进行长达20 d冷应激处理后，鹌鹑十二指肠、空肠和回肠组织中SOD活性显著下降，十二指肠和空肠中MDA含量显著升高[5]。Ren等研究急性（最长12 h）和慢性（最长20 d）冷应激对鹌鹑脾脏组织抗氧化功能的影响，结果发现，急性冷应激可显著降低脾脏组织SOD活性，并显著提高诱导型一氧化氮合酶（iNOS）活性和一氧化氮（NO）含量，急性冷应激1 h以上可显著增加MDA含量；慢性冷应激可导致脾脏中GSH-Px和SOD活性显著降低，并导致NO和MDA含量以及iNOS活性显著增加[13]。Liu等将15 d鹌鹑置于（12±1）℃环境中进行急性（最长12 h）和慢性（最长20 d）冷应激，观察鹌鹑盲肠组织中GSH、GSH-Px和iNOS活性以及NO含量变化，结果发现，急性冷应激12 h可导致谷胱甘肽（GSH）活性显著降低，iNOS活性显著升高，慢性冷应激5、10或20 d均可显著降低GSH和GSH-Px活性，并导致NO含量和iNOS活性显著升高[14]。

3 冷应激对生理指标的影响

3.1 对热休克蛋白（Heat shock proteins，HSPs）的影响

HSPs是细菌到哺乳动物中广泛存在的一类应激蛋白质。在正常生理条件下，HSPs表达水平通常较低，但在冷热应激、氧化应激和重金属毒性等多种刺激下，可迅速合成，提高细胞应激耐受性，维持正常代谢，提高生存能力[15-16]。Zhao等研究指出，冷应激可上调鸡免疫器官和心脏组织中HSPs表达水平[17-18]。Hoekstra等研究表明，12周龄鹌鹑于4℃环境中冷应激30 min，连续处理5或10 d，都导致鹌鹑心肌组织中热休克蛋白70（HSP70）水平显著增加[19]。Ren等研究发现，急性或慢性冷应激均会导致鹌鹑脾脏组织中HSP70 mRNA表达水平显著升高[13]。Liu等对15 d鹌鹑急性和慢性冷应激处理并观察盲肠中HSP70变化情况，结果发现，急性和慢性冷应激均显著增加HSP70 mRNA表达水平[14]。以上研究结果提示HSP70表达可能在保护鹌鹑组织器官免受冷应激影响中发挥作用。

3.2 冷应激对代谢相关指标的影响

动物调整自身新陈代谢，以适应不断变化的生理和环境条件，该生理过程涉及特定基因对代谢反应的控制[20]。环境温度影响对禽类生长至关重要的激素和蛋白质，不同饲料效率动物对环境刺激反应不同。激素生长调控涉及不同激素之间一系列复杂的相互作用，其中生长轴（GH、GHR和IGF-I）被认为最重要。生长激素（Growth hormone，GH）可直接影响生长，但其影响主要是通过胰岛素样生长因子1（Insulin-like growth factor 1，IGF-I）活性介导。GH对IGF-I作用是由生长激素受体（Growth hormone receptor，GHR）介导[21]。研究表明，IGF-I对鸟类生长速度具有重要作用，IGF-I水平越低，生长速度越慢[22]。解偶联蛋白（UCP）是线粒体内膜蛋白，可将部分用于制造ATP的能量转化为热量。低温也可通过UCP影响鸟类生产性能。Gasparino等将42 d产蛋鹌鹑分为高饲料转化率组和低饲料转化率组，并分别于10℃条件下急性冷应激处理12 h，结果表明，与对照组相比，冷应激导致高饲料转化率组鹌鹑肝脏和胸肌组织中IGF-1 mRNA水平显著下降、UCPmRNA水平显著升高，但仅引起胸肌中GHR mRNA水平显著升高；而冷应激对低饲料转化率组肝脏中IGF-1、GHR和UCPmRNA表达水平无显著影响[20]。随后Gasparino等又对42 d肉用型鹌鹑作相关研究，将肉用鹌鹑分为高饲料转化率组和低饲料转化率组，并分别于10℃环境中急性冷应激处理24 h，结果发现，与对照组相比，冷应激可导致高饲料转化效率鹌鹑肌肉组织中UCP的mRNA表达水平显著升高，并显著降低IGF-1和GHR的mRNA表达水平[23]。以上研究表明冷应激可影响与生长和线粒体能量产生相关的基因表达，不同饲料效率鹌鹑对冷应激反应不同。

3.3 冷应激对炎症相关细胞因子的影响

核转录因子（NF-κB）是炎症和免疫稳态的主要调节因子，可被环境应激快速激活[24]。NF-κB激活可增加环氧合酶-2（COX-2）、前列腺素E合酶（PTGES）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和iNOS等促炎细胞因子表达水平[25-26]。Zhang和Su等研究指出，冷应激导致NF-κB和iNOS、COX-2和PTGES等促炎因子表达增加，且NO、COX-2和TNF-α等炎症因子可长期或高强度参与冷应激引起的免疫器官损伤机制过程[27-28]。Ren等对15 d鹌鹑进行慢性冷应激处理，结果发现，慢性冷应激5、10或20 d均引起脾脏组织中NF-κB、iNOS和COX-2 mRNA表达水平显著升高，而慢性冷应激10或20 d可导致TNF-α和PTGESmRNA表达水平显著升高[13]。Liu等观察急性和慢性冷应激对15 d鹌鹑盲肠组织中炎性因子的影响，结果发现，急性和慢性冷应激均显著增加COX-2和TNF-αmRNA表达水平[14]。

4 冷应激对组织形态学的影响

冷应激可引起禽类组织细胞损伤。Ren等对15 d鹌鹑分别进行急性和慢性冷应激处理，研究发现，冷应激组脾脏组织白髓中红细胞数量减少，淋巴组织结构不清，淋巴细胞在中央动脉周围松散排列；冷应激0.5 h后，电镜下观察脾脏组织细胞核内染色质数量减少，细胞膜破裂，冷应激3 h后，细胞核轻度变形，线粒体数量减少，嵴断裂且数目减少，染色质结块，细胞完全破裂，细胞发生凋亡，冷应激12 h后，内质网数量增多，轻度肿胀，部分受损线粒体被部分内质网覆盖，线粒体结构模糊，细胞核变形，冷应激5 d后，线粒体空泡开始大量形成，冷应激10 d后，脾脏组织细胞发生凋亡[13]。Liu等对15 d鹌鹑进行急性和慢性冷应激处理，研究发现，急性和慢性冷应激均可引起鹌鹑盲肠组织产生明显病理学变化，光镜下观察到急性冷应激导致盲肠黏膜上皮细胞空泡变性甚至弥散性坏死，慢性冷应激导致盲肠绒毛萎缩，受损绒毛排列紊乱；电镜下观察到急性冷应激组盲肠细胞核破裂，而慢性冷应激组显示线粒体受损，部分细胞核变形[14]。以上研究结果表明，急、慢性冷应激均导致鹌鹑组织炎性损伤。

5 冷应激对肠道菌群的影响

众所周知，肠道菌群影响宿主动物健康和生长。在健康动物中，肠道菌群平衡保持稳定，这种稳定性较大程度上受环境应激（例如，极高或极低温度、过度拥挤和运输等）影响[29]。胃肠道对应激源最敏感，应激导致有益菌群改变、肠道完整性降低等多种变化。Liu等观察急性和慢性冷应激对鹌鹑盲肠菌群的影响，结果发现，急性冷应激对盲肠菌群无显著影响；而慢性冷应激对盲肠菌群有显著影响，与菌群结构简单且相对稳定对照组相比，慢性冷应激组肠道菌群多样性增加，出现新细菌，优势菌群主要包括未培养毛螺科菌、短杆菌属、细杆菌属、魏斯氏菌属、芽孢杆菌和双歧杆菌等[14]。刘春朋等研究发现，急性冷应激对十二指肠内菌群数量有一定影响，冷应激3 h后，出现较多新的菌群，冷应激6和12 h后，十二指肠内菌群产生波动性变化，而慢性冷应激对鹌鹑十二指肠内菌群影响较大，冷应激5 d后，菌群减少且不稳定，冷应激10和20 d后，菌群均呈现减少趋势[30]。以上研究表明，冷应激导致鹌鹑肠道菌群发生改变，甚至导致肠道菌群失调。

6 缓解鹌鹑冷应激的措施

寒冷应激对鹌鹑产生诸多有害影响，因此寻找可将低温导致的问题降至最低程度的替代方案显得尤为重要。冷应激可导致血清中维生素和矿物质浓度降低，增加禽类对维生素E、维生素C、微生素A和叶酸的需求；此外，冷应激还可以导致血清和肝脏组织中脂质过氧化浓度升高以及叶酸缺乏，引起禽类增重和饲料转化效率降低[7,31]。减少或避免冷应激主要措施与营养控制有关。近年来，缓解低温环境负面影响方法主要集中在控制饮食上，重点是补充矿物质、维生素和天然产品，如植物源性提取物和精油等[32-33]。研究报道禽类在环境应激条件下，组织和血清中维生素E水平降低，因此维生素E常被添加到冷、热应激期间的家禽日粮中[34-35]。在动物饲料中加入维生素E不但可提高生产性能，增强免疫状态，还可增加动物源性食品中维生素E含量，增加人类维生素E摄入量[36-37]。家禽无法合成维生素E，必须从饮食中获取[38]。硒是一种高效抗氧化剂和动物体内必需微量元素。维生素E在硒代谢中发挥作用[39]。Sahin等研究发现，每千克日粮中添加250或500 mg维生素E与0.2 mg硒组合可缓解6℃冷应激对鹌鹑生产性能和蛋品质的有害影响[6]。McDowell等研究表明，抗氧化维生素和矿物质联合使用产生更强的抗氧化能力对抗氧化损伤[40]。因此Sahin等又研究日粮中添加维生素E和铬对冷应激产蛋鹌鹑生产性能、蛋品质和血浆抗氧化状态的影响，结果发现与饲养在6℃冷应激环境下饲喂基础日粮的鹌鹑相比，每千克日粮中添加250 mg维生素E或400μg铬或两者联合添加均可显著提高体重、产蛋量、蛋壳厚度、蛋壳重量以及血清中维生素E和维生素C水平，并显著降低血清中MDA和胆固醇水平，且维生素E和铬联合使用抗氧化能力优于单一补充其中一种的效果[8]。

饲养在应激条件下禽类需抗氧化剂来保护其组织免受脂质过氧化损伤[41]。Ciftci等对15 d鹌鹑进行28 d慢性间歇性冷应激处理，结果发现，与饲喂基础日粮对照组相比，每千克日粮添加10 g橘皮提取物的处理组在试验结束后活体重和试验期间平均日增重均显著增加，肝脏和心脏组织中的GSH-Px活性、GSH和维生素C水平显著增加；肝脏和心脏中MDA含量及血清中葡萄糖、总胆固醇和尿酸水平显著降低[42]。另有报道，测量总氧化状态（Total oxidant status，TOS）提供氧化损伤的某些信息是一种新型且实用的方法[43]。Dalkilic等研究日粮中添加皂草提取物对慢性间歇性冷应激条件下生长鹌鹑血清及心脏和肝脏组织抗氧化状态的影响，发现与饲喂基础日粮对照组相比，日粮中添加100 ppm皂草提取物可显著降低鹌鹑肝脏和心脏组织中MDA含量以及改善血清总氧化状态，并可显著增加肝脏组织中GSH-Px活性[44]。姜黄素具有抗菌、抗氧化、抗炎、解热、促生长等药理作用，作为动物营养补充剂应用广泛。Akter等研究表明，抗氧化剂姜黄素可作为自由基清除剂防止细胞氧化损伤，避免自由基产生过多而引起细胞和组织损伤[45]，并可将鸡蛋在储存过程中的氧化反应降到最低[33,46]。因此，Marchiori等研究日粮中添加姜黄素对冷应激鹌鹑生产性能和蛋品质的影响，结果发现，与饲喂基础日粮对照组相比，每千克日粮中添加10 mg纳米包裹姜黄素组的鹌鹑产蛋率、蛋重、饲料转化效率和蛋黄中抗过氧自由基能力显著提高，硫代巴比妥酸反应物质（其表示为每毫克蛋白质中MDA微摩尔）水平显著降低[47]。Overvad研究表明，辅酶Q10是在机体氧化应激条件下第一个起作用的抗氧化剂[48]，添加到日粮中对禽类生长性能参数有积极影响[49-50]。Bayril等研究日粮中添加辅酶Q10对冷应激日本鹌鹑生长性能、抗氧化状态和器官重量的影响，对照组饲喂基础日粮，2个处理组每千克日粮中分别添加20或40 mg辅酶Q10，结果发现，与对照组相比，日粮中添加辅酶Q10可导致最终体重、体增重和血清中SOD活性显著增加，血清和肝脏组织中MDA含量显著降低[9]。叶酸具有抗氧化剂功能，叶酸缺乏降低GSH和维生素E水平，并削弱抗氧化酶（如Cu-Zn SOD和GSH-Px）活性，增加脂质过氧化产物。Sahin等研究日粮中添加不同浓度的叶酸对冷应激日本鹌鹑生产性能、胴体性状和血清中同型半胱氨酸、MDA、叶酸、维生素B12和促肾上腺皮质激素（ACTH）的影响，结果发现，与对照组相比，添加叶酸可显著提高鹌鹑体重、胴体性状和饲料转化效率，且随叶酸添加量增加，血清中叶酸和维生素B12浓度线性增加，而同型半胱氨酸、MDA和ACTH浓度线性降低，但每千克日粮添加2 mg叶酸效果最佳[31]。以上研究表明，在日粮中添加维生素E、微量矿物质、橘皮提取物、皂草提取物、姜黄素、辅酶Q10或叶酸等补充剂，均可不同程度提高冷应激鹌鹑生产性能、抗氧化功能，并在一定程度上改善生理指标，缓解冷应激带来的不利影响。因此日粮中添加上述补充剂可作为减轻鹌鹑冷应激负面影响的保护性措施。

目前，关于冷应激对鹌鹑影响的研究较少，且缓解冷应激有害影响的管理措施也主要是在日粮中添加一些补充剂，缓解效果并不理想。因此，如何提高鹌鹑抗寒能力，提高其在低温环境中适应能力并避免低温环境对其造成不良影响，应是东北寒冷地区或气候交替季节鹌鹑生产中关注的热点问题。