夏季福利化管理对泌乳驴基础生理指标、血清生化指标及激素指标的影响

2022-06-10吴玮琪郭世伟郭文亮高睿恒张勇伟闫素梅史彬林

动物营养学报 2022年5期

吴玮琪郭世伟郭文亮高睿恒张勇伟闫素梅史彬林*

(1. 内蒙古农业大学动物科学学院，呼和浩特010018；2.内蒙古草原御驴科技牧业有限公司，呼和浩特011517)

随着生活水平提高，人们对乳品质的要求也不断提升，驴奶富含功能性乳清蛋白与不饱和脂肪酸，具有延寿、增强抵强力和免疫力、保肝护胃等独特功能[1]。热应激是当机体处于高温环境中所表现出的一系列非特异性生理反应的总和[2]，会造成机体呼吸频率加快、采食量下降及神经机能紊乱等不良影响，而且机体热应激的严重程度随温度和湿度的升高而加重，重度热应激甚至会导致动物死亡，对生产造成严重损失[3]。很多学者比较不同季节家畜生产性能的差异发现，相比于冬、春季，夏季高温高湿环境可造成机体的直肠温度和呼吸频率显著升高[4]，产奶量和乳品质显著下降，疾病发生率升高[5-6]。血液是机体运输营养物质和代谢废物的载体，是体液调节的重要途径之一。谷草转氨酶(AST)和谷丙转氨酶(ALT)主要存在于动物心肌、肝脏等细胞线粒体内，是反映肝脏功能及机体肝脏蛋白质合成能力的重要参数[7]。正常情况下，由于细胞膜的屏障作用肝脏细胞内ALT与AST不易逸出，当血清中AST、ALT活性超出正常范围时，说明动物肝脏可能受到损伤。肌酐是反映肾脏功能的重要指标，有研究表明，在热应激条件下，奶牛血清肌酐含量会升高[8]，这可能与热应激导致奶牛汗腺分泌增强、呼吸加快、排尿减少有关[9]。当动物处于高温环境时，其机体可通过分泌多种激素调控生理功能来维持内环境相对稳定的状态，从而减少机体受到高温损伤。热应激可使奶牛下丘脑-垂体-肾上腺皮质(HPA)轴被激活，大量分泌皮质醇(COR)，以动员能量产生，从而缓解热应激，但长期处于慢性应激状态下会使机体对热环境产生适应，从而导致HPA轴活动下降[10]。目前关于缓解热应激影响的研究主要集中于牛、羊等动物，赵育国等[11]研究发现，采取通风喷淋措施可有效地缓解肉牛热应激，增强免疫功能，改善福利状况，提高肉牛生产性能。然而，迄今为止尚未有关于泌乳驴热应激缓解措施的研究报道。基于此，本试验旨在研究在夏季圈舍内增设喷淋和风扇处理对泌乳驴基础生理指标、血清生化指标及激素指标的影响，为泌乳驴福利化管理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点及时间

本试验于2020年7月在内蒙古呼和浩特市内蒙古草原御驴科技牧业有限公司进行。

1.2 试验动物、饲粮及试验设计

选取24头年龄[(7.15±0.69)岁]、产驹时间[(51.95±2.24) d]、体重[(249.41±17.24) kg]相近的泌乳驴，随机分为4组，每组6个重复，每个重复1头驴。4组分别为对照组(CON组)、喷淋组(SG组)、风扇组(FG组)、喷淋+风扇组(SFG组)，试验期28 d。每日07:00和14:00各组补喂相同的饲粮，基础饲粮组成及营养水平见表1。试验期间FG组和SFG组每天11:00—17:00开启风扇，在此期间SG组和SFG组每隔1 h进行1次喷淋，每次喷淋2 min。试验驴自由采食和饮水，风扇选用扇面直径为1.2 m的吊扇，FG组和SFG组每个驴舍1个风扇，功率75 W，依据说明书垂直地面悬挂于畜舍中央位置，距地面2.3 m，在SG组和SFG组每个驴舍中安装2个间隔2 m喷淋头，且距离地面1.8 m。

表1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础)

1.3 测试指标与方法

1.3.1 驴舍环境指标测定

于试验期间每天08:00、14:00和20:00，使用HW-200温湿度记录仪、CFGD5叶轮式风速仪、MR-5型辐射热计，记录试验环境中的温度、湿度、风速和辐射热，且测量高度均为畜体高度。

1.3.2 基础生理指标测定

于试验期第7、14、21、28天05:00和14:00，测量母驴呼吸频率、皮肤温度(头部、耳部、腹部、腿部)和直肠温度。呼吸频率：观察记录驴安静时1 min内胸廓及腹部的运动；皮肤温度测定：用红外测温仪距离所测部位约2 cm处进行测定；直肠温度测定方法：采用兽用直肠温度计测定试验驴的直肠温度，每次测定完均进行消毒处理。

1.3.3 样品采集

于试验第14与28天05:00和14:00，用一次性真空采血管采集颈静脉血10 mL，在4 ℃静置30 min，以3 500×g离心10 min分离血清，分装后保存在-20 ℃，用于血清生化指标和激素指标测定。

1.3.4 血清生化指标的测定

血清中碱性磷酸酶(ALP)、AST、ALT、乳酸脱氢酶(LDH)活性及总胆红素(TBIL)、肌酐(CRE)、尿素(UREA)的含量采用日立7020型全自动生化分析仪测定。

1.3.5 血清激素指标的测定

血清中三碘甲腺原氨酸(T3)、甲状腺素(T4)、促肾上腺皮质激素(ACTH)、皮质醇(COR)、脂联素(ADPN)、瘦素(LEP)和胰岛素(INS)的含量均采用双抗体夹心法酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒测定，试剂盒购自南京建成生物工程研究所，具体方法参照说明书进行。

1.4 数据分析

用Excel 2019对原始数据进行整理，然后采用SAS 9.2统计软件进行单因素方差分析，采用Duncan氏法进行多重比较，P<0.05为差异显著，P<0.01为差异极显著。

2 结果与分析

2.1 夏季福利化管理对驴舍环境指标的影响

由表2可知，在试验期28 d内，试验各组与CON组在08：00、14:00和20:00的温度、湿度与热辐射均差异不显著(P>0.05)，风速只在开启风扇期间即14:00，FG组与SFG组极显著高于CON组与SG组(P<0.01)。

表2 夏季福利化管理对驴舍环境指标的影响

2.2 夏季福利化管理对泌乳驴基础生理指标的影响

由表3可知，在07:00时，皮肤温度(头部、耳部、腹部、腿部)、直肠温度和呼吸频率各组之间的差异并不显著(P>0.05)；在14:00时，与CON组相比，SG组、FG组和SFG组母驴的头表皮温度显著降低(P<0.05)；FG组母驴的腿表皮温度和耳表皮温度极显著低于CON组、SG组和SFG组(P<0.01)；FG组和SFG组母驴的直肠温度极显著低于CON组和SG组(P<0.01)；与CON组相比，试验各组母驴的呼吸频率均极显著降低(P<0.01)。

2.3 夏季福利化管理对泌乳驴血清生化指标的影响

由表4可知，在试验第28天，与CON组相比，FG组和SFG组的母驴血清中AST活性极显著降低(P<0.05)；在试验第14与28天，与CON组相比，试验各组母驴血清中CRE的含量极显著降低(P<0.01)；在试验第14天，与CON组相比，FG组与SFG组的母驴血清中LDH的含量显著降低(P<0.05)，而在第28天极显著降低(P<0.01)；其余指标各组间均无显著差异(P>0.05)。

表3 夏季福利化管理对泌乳驴基础生理指标的影响

由表4可知，在试验第14天，与CON组相比，试验各组母驴血清中CRE的含量均显著降低(P<0.05)，在试验第28天，FG组和SFG组母驴血清中CRE及LDH的含量显著低于CON组(P<0.05)；其余指标均组间无显著差异(P>0.05)。

表4 夏季福利化管理对泌乳驴血清生化指标的影响

续表4项目 Items组别 GroupsCON SG FGSFGSEMP值P-value尿素 UREA/(mmol/L)第14天 Day 1413.0712.2513.2413.200.420.270第28天 Day 2813.5913.7914.5915.070.550.375乳酸脱氢酶 LDH/(U/L)第14天 Day 1442.59a37.63ab33.48b32.59b2.680.049第28天 Day 2849.71Aa42.64ABab38.27Bb37.30Bb2.610.002

2.4 夏季福利化管理对泌乳驴血清激素指标的影响

由表5可知，在试验第14与28天，与CON组相比，FG组和SFG组的母驴血清中T3的含量显著升高(P<0.05)；在试验第28天，FG组和SFG组的母驴血清中T4和INS的含量极显著高于CON组和SG组(P<0.01)；在试验第14天，SFG组的母驴血清中ACTH的含量均显著高于CON组(P<0.05)，在试验第28天，FG组和SFG组的母驴血清中ACTH的含量极显著高于CON组和SG组(P<0.01)；其余指标各组间无显著差异(P>0.05)。

表5 夏季福利化管理对泌乳驴血清激素指标的影响

3 讨论

3.1 夏季福利化管理对泌乳驴基础生理指标的影响

体温和呼吸频率是衡量恒温动物生理状况及热感受性的重要指标，也可以用来评估动物的热应激程度[12]，在本次试验中，在07:00时，母驴的各部位体表温度均低于14:00时，这表明体表温度受环境温度影响很大；在14:00时，相较于CON组，SG组与SFG组头部表皮温度显著降低，FG组头部、耳部、腿部表皮温度均显著降低，这表明几种降温措施中风扇的效果较好，这可能是由于增加环境风速能够加快机体对流散热，同时能够有利于隐汗蒸发[13]，而喷淋虽然能够降低环境温度，但可能会使驴体周围的湿度上升，阻碍机体散热，导致其对体表降温效果不佳。吴武平等[14]研究发现，舍内喷雾会超过奶牛的最适宜湿度范围，从而会极大阻碍降温效果，与本试验结果相似。呼吸频率和直肠温度是高温环境中适应性和耐热性评价最常见的指标，因为它们与动物和环境之间最常见的热交换机制有关[15]。当动物处于等热区外的环境时，体温调节机制是维持机体内环境稳态的重要方式，然而，当这些机制平衡被破坏时，直肠温度就会增加，使体温过高。彭津津[16]研究表明，家兔在热应激条件下，直肠温度显著升高，随着热应激程度的提高，家兔呼吸频率极显著升高，表明热应激程度严重影响呼吸频率。在本次试验中，FG组和SFG组母驴的直肠温度显著低于CON组，这表明增加这2种防暑措施能够有效地增加散热，降低母驴的直肠温度。本次试验中，CON组母驴的呼吸频率显著高于试验各组，动物处于高温环境时，会通过提高呼吸频率，加大肺通气量等方式，来增加呼吸道的蒸发和对流散热[17]，结果表明试验各组均能通过增加机体散热从而降低母驴的呼吸频率。

3.2 夏季福利化管理对泌乳驴血清生化指标的影响

血清生化指标是反映机体健康状况、内环境平衡及养分消化代谢的重要参数[18]，其中AST与ALT主要存在于肝脏中，是机体肝脏正常转运过程中必不可少的催化剂，机体正常情况下，细胞膜的屏障作用使肝脏细胞内ALT与AST不易逸出，仅由细胞的不断更新破坏而少量释放进入血液。当肝细胞受到损伤，肝细胞膜的通透性增大而使更多的ALT与AST释放进入血液，其活性在血清中才明显升高[19-20]。在本次试验第28天，与CON组相比，FG组和SFG组的母驴血清中AST的活性均显著降低，这可能是由于风扇及喷淋+风扇能够减少高温环境对母驴肝脏的损伤。LDH作为糖酵解过程中的关键酶，血清中该酶活性与无氧酵解密切相关。王泽栋等[21]研究发现，荷斯坦牛和西荷杂交牛热应激状态下血清中LDH的活性显著升高。在本次试验中，与CON组相比，FG组和SFG组的母驴血清中LDH的活性均显著降低，这可能是由于FG组和SFG组的母驴的无氧酵解相对较少所致。高温环境下，机体首先要保证中枢神经、心脏等重要器官的供氧，而其他组织在氧不足情况下可能会采取无氧酵解方式供能[22]，LDH参与的无氧酵解会产生乳酸，当乳酸产生过多时，可能会导致机体酸中毒，从而影响呼吸，使机体出现呼吸功能障碍，致机体缺氧，从而使机体进行更多的无氧酵解，而无氧酵解运动增强时，又会使机体LDH活性升高。此外，LDH活性增加又会造成动物机体肝功能障碍，对机体健康产生负面影响[23]。

血液CRE是肌细胞生理代谢过程中的产物。有研究表明，热应激状态下，肝糖原代谢并未降低，而是机体消耗葡萄糖增加，同时摄入能量不足，导致血糖下降。此时，机体便会动员脂肪和蛋白质来供能，从而导致血液中非酯化脂肪酸(NEFA)、甘油三脂(TG)和蛋白质代谢产物CRE含量的升高，并满足高温下机体能量代谢平衡[24]。CRE主要由肾小球滤过后排出体外，血液CRE含量变化主要取决于肾小球的滤过能力，肾小球滤过能力下降，则血液CRE含量升高[25]。侯引绪等[26]研究表明，与非热应激组相比，中度热应激组奶牛血液CRE的含量升高，这一变化可能与热应激导致奶牛呼吸加快、出汗增加、排尿减少有关。本次试验得出，试验各组母驴血清中CRE的含量均显著低于CON组，这可能是由于增加喷淋和风扇处理缓解了高温对母驴的影响，减少了对脂肪和蛋白质的动员所致，也可能是喷淋和风扇增加了母驴的对流散热和传导散热，从而减少了母驴的出汗，增加了排尿，使过多的CRE通过尿液排出，从而使其血清中CRE的含量降低。

3.3 夏季福利化管理对泌乳驴血清激素指标的影响

甲状腺激素几乎作用于动物所有的组织和器官，主要通过T3发挥生物学效应，对生长、发育、组织的分化和代谢等均有影响，它的分泌关系到机体的代谢和产热，是动物体维持基础代谢的重要激素，也是动物调节产热以维持体内热平衡的重要激素[27]。甲状腺受热应激影响主要表现为甲状腺功能降低以减少机体产热，甲状腺激素合成减少[28-29]。何钦[30]研究表明，热应激状态下奶牛血液中T3和T4含量显著下降，并导致营养物质消化率和乳品质降低。本次试验得出，试验第14与28天，FG组和SFG组的母驴血清中T3的含量显著高于CON组，在试验第28天，与CON组相比，FG组和SFG组的母驴血清中T4的含量显著升高。吴武平[31]研究发现，屋顶喷淋通风降温能够显著提高肉牛血清中T4的含量，这与本试验结果相似。本试验结果表明，在高温环境中，为了更好地适应炎热的环境，母驴体内甲状腺活动会相对降低，从而减少甲状腺激素的释放；而FG组和SFG组的母驴，由于其降温措施能够有效地促进母驴机体散热，无需通过机体降低产热来达到体热平衡，因而血清甲状腺素含量未见下降。INS是由胰岛B细胞分泌的蛋白质激素，它的作用是促进血循环中葡萄糖进入其他细胞组织，降低血糖水平，维持血糖水平相对稳定。孙先枝等[32]认为，热应激会降低血液INS的含量；全礼明等[33]研究发现，与非热应激期相比，奶牛在各热应激期血液INS含量均降低，其中泌乳前期奶牛在热应激前期显著降低。在本次试验中，在试验第28天，与CON组相比，FG组和SFG组的母驴血清中INS的含量显著上升，这可能是机体在高温环境中抑制了营养物质的分解代谢，从而减少产热，以应对外界不良环境的影响。HPA轴是应激反应的主要内分泌调节轴之一。动物体内HPA轴调控应激通路的产物分别是：促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)、促肾上腺皮质激素(ACTH)和皮质醇(COR)[34]。奶牛遭受热应激初始，机体处于应激反应阶段，激活HPA轴，引发血液COR含量在较长时间内升高，增强或抑制靶器官的功能[35]，而当机体长期处于高温环境时，机体可能会对环境产生适应性，从而降低血清中ACTH和COR含量使机体的代谢率降低，减少产热而缓解热应激的危害[36]。陈浩等[37]研究表明，慢性热应激能够降低西蒙塔尔牛血液中ACTH的含量，在本次试验中，与CON组相比，FG组和SFG组的母驴血清中ACTH的含量显著上升，这可能是因为CON组母驴长期处于热应激下对热环境产生了适应性反应，使ACTH分泌减少，而增设风扇和风扇+喷淋处理措施能够增加母驴的散热，使其无需通过调节内分泌来适应高温环境，从而使血清中ACTH含量保持正常值，此外FG组和SFG组的母驴血清中ACTH含量的升高也可能与风扇与喷淋的刺激有关。