不同中药制剂对热应激母猪血清抗氧化能力和抗炎作用的影响

相亦飞,韦玉衡,王炽康,莫奕豪,吴莉芩,易丹丹,覃兰迁,刘 霞,黄 玲,张志宾,何家康

(1.广西大学动物科学技术学院,广西 南宁 530005 ; 2.保定冀中药业有限公司,河北 保定 071599)

热应激是指动物机体对极端高温高湿的外界环境所做的非特异性反应[1,2]。中兽医辨证中,热应激是由于暑、湿二邪侵入机体所引起的外感热病[3],大量文献表明,动物处于热应激状态时,机体会伴随氧化应激损伤和炎症反应[4-9]。高温高湿是广西地区在养殖生产过程中的重大挑战,炎热的外界环境极易造成动物热应激反应,猪对其尤为敏感。研究表明,仅热应激就可导致美国的生猪产业损失达数亿美元[10],我国生猪养殖规模巨大,热应激所带来的危害更加严重,尤其在南方地区更加显著[11]。

中药制剂替代抗生素缓解家畜热应激是近些年来业内研究的热点。本试验于2021年6月18～7月8日在广西某养殖场进行,符合热应激条件。选用市售玉屏风颗粒和麻杏石甘颗粒作为试验药物,在相同养殖环境下拌料给药,用于考察其缓解母猪热应激的效果。对母猪热应激环境病例进行分组给药,每天记录栋舍的温湿度,计算每日平均温湿度和温湿指数(Temperature and humidity index,THI),分别于给药前、后测定母猪的血清抗氧化能力和炎性因子水平,旨在评价不同中药制剂对母猪热应激的缓解作用,为该药用于缓解母猪热应激提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 药物 玉屏风颗粒(兽药字030065327,批号:202105016)和麻杏石甘颗粒(兽药字030066161,批号:202105044),均由保定冀中药业有限公司提供,并经广西壮族自治区兽药监察所检验合格。

1.1.2 主要试剂 丙二醛(Malondialdehyde,MDA)和超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)试剂盒,均购自上海碧云天生物技术有限公司;总抗氧化能力(Total antioxidant capacity,T-AOC)、还原型谷胱甘肽(Glutathione,GSH)和一氧化氮(Nitric oxide,NO)试剂盒,均购自南京建成生物工程研究所;白细胞介素1β(Interleukin-1β,IL-1β)和白细胞介素6(interleukin-6,IL-6)ELISA试剂盒,均购自上海酶联生物科技有限公司。

1.1.3 主要仪器 Multimode Plate Reader型多功能酶标仪,瑞士TECAN公司产品;TGL20MC型台式高速冷冻离心机,西安禾普生物科技有限公司产品;SIM-F140AY65制冰机,日本SANYO公司产品;C150型二氧化碳培养箱,德国BINDER公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 动物分组与给药方案 试验在广西壮族自治区贵港市某集约化养猪场进行,在相同的饲养环境下,选择妊娠日龄在107 d左右的二元母猪(长白×大白)75头,随机分为A、B、C三个组,每组25头,进行拌料给药。给药方案为:A(玉屏风颗粒)组:4.0 g/(头·d),连续给药21 d;B(麻杏石甘颗粒)组:3.0 g/(头·d),连续给药21 d;C(热应激模型)组:不给药。试验期间记录猪群采食、饮水、精神状态和临床表现。

1.2.2 温湿度记录和THI计算 将温湿度计挂于离地1.5 m处,试验期间(每天8:00、14:00和22:00)记录栋舍温度(Temperature,T)和湿度(Relative humidity,RH),根据公式(1)计算THI[12]。

THI=(1.8×T+32)-[(0.55-0.005 5×RH)×(1.8×T-26)]

(1)

1.2.3 样品处理 给药前(0 d)和给药后第7、21天,早上饲喂前于母猪前腔静脉采血10 mL,采血时减少大幅度晃动以避免溶血,4 ℃静置2 h,3 000 r/min离心10 min,取上层血清备用[13]。

1.2.4 血清抗氧化能力和炎性因子水平测定 根据试剂盒说明书操作,测定母猪血清中抗氧化能力指标MDA、SOD、T-AOC、GSH和NO水平;使用ELISA试剂盒测定炎性因子IL-1β和IL-6水平。

1.2.5 统计分析 用Excel统计并计算各项指标,利用GraphPad Prism 9进行单因素方差分析,比较各组母猪抗氧化能力和炎性因子水平,试验结果以“平均值±标准差”表示。P<0.05表示差异显著,P<0.01表示差异极显著。

2 结果

2.1 温湿度记录和THI计算 如图1所示,试验21 d期间,有20 d栋舍日平均温度均高于高温临界值27 ℃,21 d THI值均高于72,THI<72为正常,THI≥72为热应激。结果表明,选取的规模化猪场符合试验要求,试验母猪群一直处于热应激状态,符合广西地区夏季高温高湿的养殖特点。

图1 栋舍温湿度和温湿指数(THI)Fig.1 Temperature, humidity and temperature-humidity index (THI) in barns

2.2 母猪临床表现 连续给药21 d后发现,相比不给药母猪群,给药母猪群的采食量增加0.1～0.2 kg/头,食欲和饮欲较好;母猪表现为饮水量增加、反应灵敏、乳房饱满,使得仔猪可以获得充足的乳汁来提高自身免疫力;仔猪表现为体态匀称、皮毛光亮、反应灵敏、声音清脆洪亮、粪尿正常,无扎堆现象。结果表明,饲喂玉屏风颗粒和麻杏石甘颗粒均对母猪的临床表现有一定改善。

2.3 不同中药制剂对血清抗氧化能力的影响 如表1所示,在高温高湿的外界环境下,母猪血清MDA和T-AOC水平偏高,SOD、GSH和NO水平偏低,处于异常生理状态[1,11,14,15]。连续给药7 d时,与热应激模型组相比,玉屏风颗粒组母猪血清SOD和NO水平显著升高(P<0.05),MDA、T-AOC和GSH水平无明显差异(P>0.05);麻杏石甘颗粒组与热应激模型组各血清抗氧化物水平均无明显差异(P>0.05)。连续给药21 d时,与热应激模型组相比,玉屏风颗粒组血清SOD和NO水平极显著升高(P<0.01),MDA水平显著降低(P<0.05),T-AOC和GSH水平显著升高(P<0.05);麻杏石甘颗粒组血清MDA水平极显著降低(P<0.01),SOD、T-AOC和GSH水平均显著升高(P<0.05),NO水平有所升高但差异不显著(P>0.05)。结果表明,给予玉屏风颗粒可改善母猪血清MDA、SOD、T-AOC、GSH和NO水平;给予麻杏石甘颗粒可改善母猪血清MDA、SOD、T-AOC和GSH水平。在给药疗程方面,连续给药21 d相较于给药7 d,各项指标改善更为明显。

2.4 不同中药制剂对血清炎性因子水平的影响 热应激极易影响机体正常的新陈代谢,加快水分蒸发,使动物快速脱水,导致酸碱平衡和电解质紊乱。如表2所示,试验母猪血清炎性因子IL-1β和IL-6水平均处于异常状态。连续给药7 d时,与热应激模型组相比,玉屏风颗粒组母猪血清IL-1β和IL-6水平显著降低(P<0.05),麻杏石甘颗粒组改善不明显(P>0.05)。连续给药21 d时,与热应激模型组相比,玉屏风颗粒组血清IL-1β和IL-6水平极显著降低(P<0.01),麻杏石甘颗粒组差异不显著(P>0.05)。结果表明,给予玉屏风颗粒7 d即可改善母猪血清炎性因子水平,给予麻杏石甘颗粒对母猪血清炎性因子水平改善不显著;在给药疗程方面,连续给药21 d对血清炎性因子的改善作用显著优于连续给药7 d。

3 讨论

在我国南方地区,高温高湿的养殖环境极易诱发妊娠母猪的热应激状态,该病理状态严重影响母猪正常的生产性能和经济价值。温湿度是生猪养殖过程中非常重要的外界环境因素,据文献报道,妊娠母猪适宜的环境温度为13～20 ℃,母猪妊娠前期适宜温度为13～19 ℃,妊娠后期适宜温度为16～20 ℃,高温临界值为27 ℃[1,11,16,17]。本试验母猪群一直处于轻度或中度热应激状态。

多种细胞因子的转运都需要以血液为载体,故分离血清检测机体抗氧化能力和炎性因子水平可以直观反应机体生理机能状态的改变[11]。研究表明,氧化与抗氧化在机体内常处于动态平衡状态,高温高湿是导致热应激的重要外界刺激源,可以引起动物机体的抗氧化能力减弱,在使机体代谢增强的同时产生过多的活性氧(Reactive oxygen species,ROS),使得机体氧化与抗氧化失去平衡,造成机体严重的氧化损伤[18-20]。文献表明,MDA、SOD、T-AOC、GSH和NO均是动物机体酶促系统中重要的抗氧化酶[21]。纪敏[22]研究证明,中药成分迷迭香酸可以有效逆转化疗药物导致的小鼠肝肾氧化应激损伤和炎症反应。张露蓉等[23]研究表明,玉屏风散对化疗药物引起的小鼠肝脏、肾脏和肺脏的氧化损伤有明显的改善作用。张琼等[24]研究表明,玉屏风颗粒对大鼠鼻炎具有一定的治疗作用,可降低血清中白细胞介素4(Interleukin-4,IL-4)和IL-6水平。沈学怀等[15]研究表明,给予母猪复方中药发酵饲料,可显著改善其抗氧化水平,降低机体氧化应激损伤。上述研究表明,中药成分可有效逆转畜禽的氧化损伤,提高机体的抗氧化能力。炎性细胞因子趋于正常范围是维持机体正常生理状态的必要条件,炎症反应和机体的抗氧化能力联系紧密,一般机体内的炎性细胞因子分为抗炎和促炎两类,IL-1β和IL-6是促炎因子的指征性指标,可加速炎症反应的发生。文献表明,正常生理状态下炎性因子对机体有一定的保护能力,炎性因子过度表达会诱发机体的炎性细胞反应紊乱[9,25,26],引起机体脏器损伤,导致机体免疫力下降[9,26-28]。

广西地区高温高湿的外界环境常会引起动物机体代谢增强,诱发机体产生氧化应激损伤和炎症反应。抗生素的大量使用会造成畜禽体内的兽药残留,危害人类生命健康和环境卫生安全,国家限抗令的颁布加快了兽医临床寻找抗生素替代药物的进程。中药制剂或中药单体成分有明显的抗氧化和抗炎活性,通过清除机体所产生的过多的ROS,使动物机体抗氧化能力处于动态平衡状态,同时使炎性因子恢复到正常范围,对于缓解或预防畜禽热应激有着很好的临床疗效。麻杏石甘颗粒是《伤寒论》中的经典名方,主要由麻黄、苦杏仁、石膏和甘草等中药组成,有散热、解毒、止咳、化痰和平喘的功效。杨毅等[29]研究表明,麻杏石甘汤可下调肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)、IL-6、白细胞介素8(Interleukin-8,IL-8)等炎性因子水平,同时具有明显的抗病毒作用。狄雯雯等[30]研究表明,麻杏石甘制剂可明显缓解患儿血清的氧化应激状态、减轻炎症反应、提高其免疫机能。玉屏风颗粒出自南宋名医张松所的著作《究原方》,主要由黄芪、白术(炒)和防风等中药组成,有益气固表和提高机体免疫力的功效。有研究表明,黄芪通过增强机体免疫力,可显著改善仔猪的消化和吸收功能、改善肠道内环境,加快仔猪的生长速度、大幅提升日增重、降低料肉比,提高机体抗应激能力和抗病力以及提高仔猪的成活率[31];白术对肿瘤具有很好的抑制作用,可调节机体免疫功能[32],还可有效缓解小鼠的急性肝损伤,有效调节胃肠运动,并且有很好的抗炎活性[33];防风具有明显的抗氧化、抗炎、抗菌、抗肿瘤和增强免疫系统的功能[34]。本试验母猪长时间处于热应激状态,其生产性能以及氧化应激和炎症水平都处于异常状态。通过本试验发现,玉屏风颗粒有较好的抗氧化应激和抗炎作用,麻杏石甘颗粒有较好的抗氧化应激作用,与文献报道基本一致,饲喂玉屏风颗粒可以更好地提高母猪的抗氧化能力,降低机体应激损伤水平,改善母猪血清炎性因子水平,使母猪炎性细胞因子恢复到正常的稳定状态,减少炎症反应的发生。