冷应激对放牧肉牛抗氧化功能和血液指标的影响

查森，敖日格乐

（内蒙古农业大学动物科学学院，内蒙古 呼和浩特 010018）

在我国北方地区冬季普遍寒冷，有的地方甚至可以达到-40℃，这对于放牧反刍动物的生产和生存会造成严重的威胁。寒冷气候的变化会破坏畜禽机体平衡以及使其生产性能下降，环境应激会使发展中国家畜牧生产能力下降25%[1]。持续的冷应激不仅会导致畜禽生产性能下降还会使畜禽繁殖能力下降、生长缓慢以及免疫能力降低，而且长时间的冷应激会严重影响动物体内各种激素和酶的稳定[2]。相关研究表明，寒冷的条件会使奶牛的免疫能力、乳品质以及产奶量下降，而且通过比较在相同条件下蒙古母牛与西门塔尔母牛发现，冷应激会使西门塔尔母牛的免疫功能和抗氧化功能遭到比蒙古母牛更为严重的破坏[3]。奶牛不会产生冷热应激的适宜温度为5～25℃，当环境温度超出这个范围，动物会通过自身调节系统如：下丘脑-垂体-甲状腺轴（HPT）、交感-肾上腺髓质轴（SAM）以及下丘脑-垂体-肾上腺轴（HPA）来使动物机体保持相对的稳定[4]，但超出动物自身的条件能力，则会使动物机体内部平衡被打破，从而使动物出现各种不适。因此本试验通过探究冷应激对放牧安格斯牛免疫和抗氧化功能的影响，来了解冷应激对安格斯肉牛生理机制的影响。

1 材料与方法

1.1 试验动物及饲养管理

以内蒙古锡林郭勒盟苏尼特左旗某天然草场提供的12头3岁、体重为（420±31）kg且健康状况良好的放牧安格斯牛作为试验动物。试验肉牛饲养管理方式为全年放牧，自由采食牧草和饮水。

1.2 试验时间及地点

本试验在内蒙古锡林郭勒盟苏尼特左旗某天然草场进行，本试验分为2个阶段进行分别为：秋季（2017年9月21～24日）和冬季（2018年1月5～8日）。

1.3 环境温湿度测定

由于试验是以在天然草场进行全年放牧的肉牛为研究对象，所以所测的环境指标均为自然环境下的温度和相对湿度。在试验期间，测定每天8：00、14：00以及20：00的天然放牧草场的温度和相对湿度，并监测记录试验当月的平均气温和相对湿度。

1.4 血样采集

在试验期最后一天清晨对每头试验牛进行颈静脉采血。用非抗凝采血管采集10 mL血液，静置半小时后3000 r/min离心10 min，分离制备血清，置于-20℃冰箱中保存供血液生化指标的测定。

1.5 血液指标测定

血 清 中 ALB、ALP、BUN、AST、 ALT、GSH-Px、SOD、MDA和T-AOC含量测定采用酶联免疫分析法，试剂盒均购自南京建成生物工程研究所，测定方法按照试剂盒说明书进行操作。

1.6 数据分析

采用Excel 2003对所有试验数据进行初步整理后，使用SPSS 17.0中的单因素方差分析 （one-way ANOVA）进行差异显著性分析，结果用平均值±标准差方式表示，以P＜0.05作为差异显著性判断标准。

2 结果与分析

2.1 肉牛放牧草场温湿度

由表1可以看出，不同季节温度和湿度差异很大，因此对于放牧安格斯肉牛也会造成不同的影响。在秋季试验期最低温度为2.0℃，最高温度为23.5℃，最低湿度为29.00%，最高湿度为55.00%；冬季试验期的最低温度为-31.0℃，最高温度为-12.0℃。通过记录试验当月的温度和湿度，秋季放牧草场的月平均气温为12.5℃，月平均湿度为42.00%，冬季放牧草场的月平均气温为-29.5℃，平均相对湿度为27.00%。

表1 不同季节平均气温和湿度

2.2 不同季节肉牛血清指标变化

通过比较表2秋季和冬季放牧安格斯牛的血清免疫指标结果可知，冬季冷应激使放牧安格斯牛血清指标ALB、ALP、ALT和 AST的含量极显著升高 （P＜0.01），而BUN在血清中含量有升高的趋势，但差异不显著（P＞0.05）。

表2 不同季节肉牛血清免疫指标测定结果

2.3 不同季节肉牛的抗氧化指标变化

通过比较表3秋季和冬季放牧安格斯牛的血清抗氧化指标结果可知，冷应激使放牧安格斯牛血清中SOD含量显著下降（P＜0.05），T-AOC含量极显著下降（P＜0.01），而MDA有上升的趋势，但差异并不显著（P＞0.05），GSH-Px有下降的趋势， 下降趋势不显著（P＞0.05）。

表3 不同季节肉牛血清抗氧化指标测定结果

3 讨论

3.1 不同季节的温度以及温湿度指数对放牧肉牛的影响

温湿指数（THI）常用来判断反刍动物是否处于应激状态，因此本试验通过THI来判断肉牛是否处于冷应激状态。5～25℃是奶牛的生产适宜范围[5]，一旦低于5℃会使反刍动物产生冷应激。在秋季试验期中最低温度和最低湿度分别为2.0℃和29%，其对应的THI为44.35，最高温度和最高湿度为23.5℃和55%，THI为70.23,且平均温度和湿度为12.5℃和42%，THI为55.62。当THI≤72时，牛无热应激反应；72＜THI≤79 时，牛处于轻度热应激； 79＜THI≤88时，牛处于中度热应激;THI＞88时，牛处于重度热应激[6]。而冷应激的范围为：THI＞38 为无冷应激，25＜THI≤38 为轻度冷应激，8＜THI≤25 为中度冷应激，-12＜THI≤8为重度冷应激，-25＜THI≤-12为极端冷应激[7]。因此在秋季试验期天然草场放牧的安格斯牛既没有产生冷应激也没有产生热应激。而冬季试验期的最低温度和最低湿度为-31.0℃和19.00%，其对应的THI为12.64，且平均温度和湿度分别为-19.5℃和27%，对应的THI为21.43，因此冬季锡林郭勒盟苏尼特左旗某天然草场会使放牧安格斯牛产生中度冷应激。所以秋季不会使放牧安格斯牛产生冷热应激，但冬季会使放牧安格斯牛产生冷应激。

3.2 冷应激对放牧肉牛免疫指标的影响

THI与碱性磷酸酶（ALP）具有显著相关或极显著相关，而且ALP与动物免疫功能有关，因此THI会通过影响ALP，进而影响动物的免疫能力。在本试验条件下放牧安格斯牛血清中ALP含量极显著升高（P＜0.01）。动物血清中尿素氮（BUN）、白蛋白（ALB）等的含量可以直接反映动物机体蛋白质代谢情况，而血清中BUN含量与动物机体蛋白质代谢水平强弱呈负相关[8]。在本试验中冷应激使放牧安格斯牛BUN含量有升高的趋势，但差异无显著（P＞0.05），这与陈浩的研究结果一致[9]。而且由于BUN含量的升高，从而导致动物机体蛋白质代谢的减弱，进而使ALB分解速度减慢，最终造成ALB在动物血清中含量极显著升高（P＜0.01）。但也有研究报道冷应激会使血清中BUN含量增加，因为冷应激会使肉牛糖代谢下降，从而导致氨基酸代谢产生大量的BUN[10]。天门冬氨酸氨基转移酶(AST)是肝酶的一种，它的作用是促进转氨，其终产物为草酸酯，而草酸酯可以在三羧酸循环中生成，是一种多种异构体的胞浆酶，草酸酯很容易通过肝细胞膜，所以当AST含量升高可以表明肝脏受到损伤[11]。丙氨酸氨基转移酶(ALT)在其他许多器官中也被发现，ALT可以催化α-氨基从丙氨酸向α-酮戊二酸转化，所以将其作为肝细胞损伤的标志[12]。AST、ALT的含量在本试验中极显著（P＜0.05）升高，这说明冷应激对放牧安格斯牛肝脏造成了损伤。此说明冷应激通过使放牧安格斯牛肝脏受到损伤，从而使其免疫能力受到破坏。

3.3 冷应激对放牧肉牛抗氧化指标的影响

冷应激会使动物机体内氧化平衡被打破，这会导致动物机体内的自由基过剩，而动物机体内过量的自由基会使脂质过氧化物大量的产生，这会使脂质过氧化能力加强，从而导致氧化应激的发生[13]。血清中MDA的含量会随着环境温度的降低而升高，造成这样结果的原因是随着环境温度的降低，动物产生的冷应激会越来越严重，动物机体自由基的含量会过剩，其中部分自由基会转化为MDA，从而提高了血清中MDA的含量，而MDA会和生物膜中多不饱和脂肪酸共同形成脂质过氧化物，进而增加细胞损伤和脂质过氧化的程度[14]，这与本试验研究结果一致。冷应激会使荷斯坦奶牛血清中SOD含量显著（P＜0.05）低于非应激期[15]，这与本试验结果一致。而SOD的主要作用是清除动物机体内超氧阴离子自由基以防止机体细胞遭到损伤，SOD的活性大小还可以间接地表示动物机体清除氧自由基能力的强弱[16]。冷应激还会使奶牛血清中GSH-Px含量低于非应激期，这是因为冷应激会降低牛血清中硒的含量，从而使GSH-Px血清中含量下降，因为硒是构成GSH-Px必不可少的元素[17]。上述两种情况与本试验结果基本一致。T-AOC可以用来衡量动物机体抗氧化能力，其含量越多抗氧化能力越强。在本试验中冬季冷应激造成放牧安格斯牛T-AOC含量极显著下降（P＜0.01），说明冷应激会造成放牧安格斯牛抗氧化能力的下降。因此综上所述，冷应激会使放牧安格斯牛抗氧化能力降低。

4 结论

综上所述，冷应激会使放牧安格斯牛血清免疫指标 ALB、ALP、ALT和 AST的含量极显著升高 （P＜0.01），而BUN在血清中含量有升高的趋势，但差异不显著（P＞0.05）。血清中抗氧化指标SOD含量显著下降（P＜0.05），T-AOC 含量极显著下降（P＜0.01），而 MDA有上升的趋势，但差异并不显著（P＞0.05）；GSH-Px 有下降的趋势，差异不显著（P＞0.05），所以冬季冷应激会使放牧安格斯牛免疫和抗氧化功能遭到破坏。