楊 游袁志琳，2董國忠魏學(xué)良宋代軍*

(1.西南大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，重慶 400715;2.重慶市合川區(qū)畜牧獸醫(yī)站，重慶 401571)

隨著全球氣候變暖，熱應(yīng)激已成為危害奶牛生產(chǎn)的重要因素［1］。奶牛具有耐寒怕熱的生物學(xué)特性，適宜生活溫度為10～15℃，當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，奶牛產(chǎn)生熱應(yīng)激，生產(chǎn)性能受到很大的影響。國內(nèi)外研究報(bào)道，脂肪酸鈣作為高能飼料添加劑在提高產(chǎn)奶量、乳脂率等方面效果明顯，能夠緩解奶牛熱應(yīng)激［2］。補(bǔ)鉻也可以緩解奶牛熱應(yīng)激，提高奶牛生產(chǎn)性能［3－7］。熱應(yīng)激發(fā)生的原因很簡單，但是其影響機(jī)制卻十分復(fù)雜，至今尚不清楚，是動(dòng)物生產(chǎn)上的一大障礙。當(dāng)處于熱應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，奶牛作為一個(gè)有機(jī)整體，將動(dòng)用所有的器官和組織來應(yīng)付熱應(yīng)激，機(jī)體的物質(zhì)代謝和能量代謝都發(fā)生很大改變，特別是神經(jīng)－內(nèi)分泌系統(tǒng)調(diào)節(jié)作用的改變，使機(jī)體對某些與應(yīng)激相關(guān)的物質(zhì)需要量不同于正常環(huán)境條件。因此，本試驗(yàn)在高溫?zé)釕?yīng)激奶牛精飼料中添加脂肪酸鈣和煙酸鉻，考察其對奶牛產(chǎn)奶性能、生理指標(biāo)、血清生化指標(biāo)的影響，探究2種飼料添加劑的作用機(jī)理，以期開發(fā)出抗熱應(yīng)激用飼料添加劑。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

脂肪酸鈣:粗脂肪含量≥80%，鈣含量9%(石家莊犇牛飼料有限公司);煙酸鉻:煙酸鉻含量≥9.9%(綿陽市新一美化工有限公司)。

1.2 試驗(yàn)動(dòng)物及飼糧

試驗(yàn)動(dòng)物選用荷斯坦奶牛。飼糧精粗比為60∶40，精飼料組成及營養(yǎng)水平見表1。粗飼料供應(yīng)隨季節(jié)有所變化，但控制各組一致。

表1 精飼料組成及營養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))Table 1 Composition and nutrient levels of the concentrate(air-dry basis) %

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與飼養(yǎng)管理

采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，根據(jù)年齡、胎次(2～3胎)、產(chǎn)奶量、泌乳期相近的原則，將21頭健康奶牛分為3組，每組7個(gè)重復(fù)，對照組、Ⅰ組和Ⅱ組分別飼喂基礎(chǔ)飼糧、基礎(chǔ)飼糧+250 g/d脂肪酸鈣和基礎(chǔ)飼糧+10 mg/kg煙酸鉻。預(yù)試期10 d，逐漸增加脂肪酸鈣和煙酸鉻的劑量至試驗(yàn)劑量。正試期40 d。

試驗(yàn)于2009年6月—2009年8月在重慶市渝北區(qū)天友金宏奶牛場進(jìn)行，日常管理按奶牛場規(guī)定程序正常進(jìn)行。試驗(yàn)期日平均溫度29.16℃，日平均溫濕指數(shù)(THI)為79.99。當(dāng)牛舍的溫度在26℃以上，同時(shí)THI＞72～79時(shí)，奶牛處于輕度熱應(yīng)激，THI＞79～88時(shí)為中度熱應(yīng)激，THI＞88時(shí)為嚴(yán)重?zé)釕?yīng)激［4］。整個(gè)試驗(yàn)期，試驗(yàn)牛都處于熱應(yīng)激狀態(tài)。

1.4 產(chǎn)奶量、乳成分測定

每天擠奶(管道式擠奶器)3次(06:30、14:30、20:00)，記錄每頭試驗(yàn)牛每天的產(chǎn)奶量，以組為單位計(jì)算試驗(yàn)期內(nèi)平均產(chǎn)奶量。

每隔 20 d，于 06:30、14:30、20:00 各采集200 mL奶樣，混合成全日奶樣，利用快速乳成分分析儀分析奶樣中的乳脂率、乳蛋白質(zhì)率、乳非脂固形物率、密度和冰點(diǎn)。

1.5 舍內(nèi)THI測定

將干濕球溫度計(jì)掛置于牛舍中部距地面1.5 m處，測定每天 08:00、14:00、20:00 的溫度、濕度，并按如下公式換算成THI:

THI=0.72(Td+Tw)+40.6;RH=(THI－46.3 －0.81Td)/(0.99Td －14.3)。

式中:THI為溫濕指數(shù)，Td為干球溫度讀數(shù)，Tw為濕球溫度讀數(shù)，RH為相對濕度［5］。

1.6 奶牛生理指標(biāo)測定

每天12:00采用直腸法測定試驗(yàn)牛的直腸溫度;根據(jù)胸腹部的起伏動(dòng)作測定呼吸頻率;根據(jù)尾動(dòng)脈搏動(dòng)測定脈搏次數(shù)。

1.7 血清生化指標(biāo)測定

試驗(yàn)期結(jié)束后第1天，奶牛晨飼前頸靜脈采血10 mL，其中5 mL肝素鈉抗凝，用于測定生化指標(biāo)，5 mL分離血清，－20℃以下保存?zhèn)錅y抗氧化性能。

采用全自動(dòng)生化儀測定血清中谷丙轉(zhuǎn)氨酶(GPT)、谷草轉(zhuǎn)氨酶(GOT)和肌酸激酶(CK)的活性;采用酶聯(lián)接免疫吸附試驗(yàn)盒測定超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)以及丙二醛(MDA)的濃度;采用放射免疫法測定血清三碘甲狀腺原氨酸(T3)、甲狀腺素(T4)和胰島素的活性;用ELISA定量檢測法檢測熱休克蛋白70(heat shock proteins 70，HSP70)表達(dá)量。

1.8 數(shù)據(jù)處理

結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，數(shù)據(jù)處理與分析分別采用Excel及SPSS 13.0軟件進(jìn)行，按照兩因素?zé)o重復(fù)觀測值的方差分析，以P＜0.05作為差異顯著性判斷標(biāo)準(zhǔn)，用LSD方法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果

2.1 脂肪酸鈣和煙酸鉻對熱應(yīng)激奶牛生產(chǎn)性能的影響

由表2可知，與對照組相比，Ⅰ組、Ⅱ組標(biāo)準(zhǔn)乳產(chǎn)量極顯著地增加(P＜0.01)，分別增加了26.37%、10.78%;與對照組相比，Ⅰ組、Ⅱ組乳脂率分別增加了 31.61%(P ＜0.01)、12.58%(P ＞0.05);各組間乳蛋白質(zhì)率、乳非脂固形物率以及乳的冰點(diǎn)和密度的差異均不顯著(P＞0.05)。

2.2 脂肪酸鈣和煙酸鉻對熱應(yīng)激奶牛生理指標(biāo)的影響

由表3可知，各組直腸溫度差異不顯著(P＞0.05);Ⅰ組、Ⅱ組呼吸頻率分別比對照組降低了10.01%(P ＜0.05)、11.69%(P ＜0.01);Ⅰ組和對照組脈搏次數(shù)差異不顯著(P＞0.05)，Ⅱ組較對照組極顯著地降低了4.74%(P＜0.01)。

表2 脂肪酸鈣和煙酸鉻對熱應(yīng)激奶牛產(chǎn)奶性能的影響Table 2 Effects of calcium soaps of fatty acids and chromium nicotinate on lactation performance of dairy cows under heat stress

表3 脂肪酸鈣和煙酸鉻對熱應(yīng)激奶牛生理指標(biāo)的影響Table 3 Effects of calcium soaps of fatty acids and chromium nicotinate on physiological indices of dairy cows under heat stress

2.3 脂肪酸鈣和煙酸鉻對熱應(yīng)激奶牛血清生化指標(biāo)的影響

由表4可知，與對照組相比:Ⅰ組、Ⅱ組谷草轉(zhuǎn)氨酶活性有極顯著變化(P＜0.01)，分別降低了25.80%、19.00%;Ⅰ組、Ⅱ組肌酸激酶活性有顯著變化(P ＜0.05)，分別降低了 9.88%、8.89%;Ⅰ組、Ⅱ組三碘甲狀腺原氨酸濃度有顯著變化(P ＜0.05)，分別增加了 14.47%、11.84%;Ⅰ組、Ⅱ組甲狀腺素濃度分別增加了23.12%(P＜0.01)、5.33%(P ＞0.05);Ⅰ組、Ⅱ組超氧化物歧化酶濃度分別增加了 21.74%(P ＞0.05)、32.61%(P＜0.05);Ⅰ組血清丙二醛濃度增加了38.89%(P ＜0.05);Ⅰ組、Ⅱ組 HSP70表達(dá)量分別增加了 39.94%(P ＜ 0.01)、28.10%(P ＜0.05)。各組血清谷丙轉(zhuǎn)氨酶活性以及白蛋白、總蛋白和谷胱甘肽過氧化物酶的濃度以及胰島素活性差異均不顯著(P＞0.05)。

表4 脂肪酸鈣和煙酸鉻對熱應(yīng)激奶牛血清生化指標(biāo)的影響Table 4 Effects of calcium soaps of fatty acids and chromium nicotinate on serum biochemical indices of dairy cows under heat stress

3 討論

3.1 脂肪酸鈣與煙酸鉻對熱應(yīng)激奶牛產(chǎn)奶性能的影響

荷斯坦奶牛在熱應(yīng)激條件下，其生產(chǎn)性能會受到嚴(yán)重的影響，產(chǎn)奶量和乳品質(zhì)均會因高溫而下降［1］。本試驗(yàn)通過在飼糧中添加脂肪酸鈣，提高了熱應(yīng)激狀態(tài)下的奶牛產(chǎn)奶量和乳脂率。雷風(fēng)［6］研究表明，在荷斯坦奶牛飼糧中添加脂肪酸鈣，可提高產(chǎn)奶量、乳脂率、標(biāo)準(zhǔn)乳產(chǎn)量。從本試驗(yàn)結(jié)果看，脂肪酸鈣能夠提高熱應(yīng)激奶牛標(biāo)準(zhǔn)乳產(chǎn)量、乳脂率，與該報(bào)道一致。高能的脂肪酸鈣作為過瘤胃脂肪，對瘤胃微生物的活動(dòng)影響較小，經(jīng)皺胃、小腸后被分解為能被機(jī)體直接吸收利用的脂肪酸。一方面增加了能量攝入量，提高了能量利用率，減少了熱增耗，減輕了熱應(yīng)激奶牛的能量負(fù)平衡;另一方面直接增加了血液中脂肪酸的濃度和乳腺脂肪酸的供應(yīng)量，提高了乳脂肪的合成率，從而改善了乳品質(zhì)。熱應(yīng)激狀態(tài)下，奶牛對鉻的需要量增加。賴安強(qiáng)等［7］報(bào)道，熱應(yīng)激狀態(tài)下，飼糧中添加鉻對奶牛的生產(chǎn)性能的保證是有利的。Yang等［8］認(rèn)為補(bǔ)鉻是可以提高奶牛泌乳性能的因素，主要與糖異生作用的增強(qiáng)有關(guān)。Bryan等［9］認(rèn)為補(bǔ)鉻對采食量的影響可間接影響泌乳性能。本試驗(yàn)表明，飼糧中添加煙酸鉻可提高奶牛標(biāo)準(zhǔn)乳產(chǎn)量，有增加乳脂率、乳蛋白質(zhì)率的趨勢。

3.2 脂肪酸鈣與煙酸鉻對熱應(yīng)激奶牛生理指標(biāo)的影響

在炎熱高溫環(huán)境中，許多動(dòng)物維持熱平衡的重要機(jī)制之一是提高呼吸頻率、增加肺通氣量、增加呼吸蒸發(fā)和對流散熱。當(dāng)在嚴(yán)重的熱應(yīng)激下，動(dòng)物出現(xiàn)呼吸緊迫，并張口伸舌進(jìn)行熱性喘息。直腸溫度是常規(guī)的生理指標(biāo)，常用來診斷機(jī)體的健康狀態(tài)、預(yù)測機(jī)體和生產(chǎn)性能的變化。Shehab-El-Deen 等［10］、李俊杰等［11］都有報(bào)道，奶牛熱應(yīng)激期間，直腸溫度、呼吸頻率均極顯著高于非應(yīng)激期。張健等［2］報(bào)道，在熱應(yīng)激奶牛飼糧中添加脂肪酸鈣，呼吸頻率和脈搏次數(shù)降低。本試驗(yàn)中添加脂酸鈣和煙酸鉻對呼吸頻率都有降低作用，與報(bào)道一致。

3.3 脂肪酸鈣與煙酸鉻對熱應(yīng)激奶牛血清生化指標(biāo)的影響

肌酸激酶是能量代謝的關(guān)鍵酶之一，骨骼肌中含量最高。熱應(yīng)激荷斯坦奶牛肌肉能量供應(yīng)不足，營養(yǎng)不良，細(xì)胞受損，細(xì)胞膜通透性升高，血清中肌酸激酶活性升高。Parenti等［12］研究發(fā)現(xiàn)，高溫?zé)釕?yīng)激能夠顯著提高奶牛血清肌酸激酶活性。本試驗(yàn)結(jié)果表明，飼糧中添加脂肪酸鈣和煙酸鉻的奶牛血清中肌酸激酶的活性都有一定程度降低，細(xì)胞完整性好，受損程度降低，表明脂肪酸鈣和煙酸鉻緩解了熱應(yīng)激對奶牛組織細(xì)胞的損害。

動(dòng)物處于熱應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，代謝機(jī)能紊亂，機(jī)體失衡。甲狀腺的功能狀態(tài)與機(jī)體代謝產(chǎn)熱以及熱調(diào)節(jié)有關(guān)。受持續(xù)高溫的影響，甲狀腺機(jī)能降低，甲狀腺素的分泌減少，機(jī)體代謝受到抑制。甲狀腺激素濃度的下降導(dǎo)致產(chǎn)熱量的減少，但活性的降低會減少腸道的運(yùn)動(dòng)和食糜通過率，并對能量代謝產(chǎn)生消極影響［13］。本試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，添加脂肪酸鈣組奶牛三碘甲狀腺原氨酸、甲狀腺素濃度顯著升高，胰島素活性基本恒定，說明脂肪酸鈣對奶牛的能量平衡有積極作用;而飼糧中補(bǔ)充煙酸鉻可以提高奶牛血清中三碘甲狀腺原氨酸濃度，對甲狀腺素濃度的影響則較小，甲狀腺功能得到了一定改善。

Wolfenson等［14］報(bào)道，在熱應(yīng)激條件下，動(dòng)物機(jī)體代謝過程紊亂，氧自由基的產(chǎn)生量增加，同時(shí)抗氧化活性下降，機(jī)體不能有效利用抗氧化酶及時(shí)清除自由基而發(fā)生積累。機(jī)體要清除過多的自由基，抗氧化酶就要被大量消耗，從而導(dǎo)致超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶等活性下降，丙二醛產(chǎn)量增加。汪水平等［15］研究發(fā)現(xiàn)，夏季熱應(yīng)激使奶牛血清中超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶的活性極顯著降低，活性氧和丙二醛的濃度極顯著升高，總抗氧化能力顯著降低。本試驗(yàn)結(jié)果表明，飼糧中添加煙酸鉻的奶牛血清中的超氧化物歧化酶濃度提高，谷胱甘肽過氧化物酶的濃度有提高的趨勢，表明在熱應(yīng)激條件下，補(bǔ)充有機(jī)鉻有利于增強(qiáng)奶?？寡趸哪芰Α?/p>

HSP是動(dòng)物在不良因素作用下所產(chǎn)生的一組特殊蛋白質(zhì)，具有高度保守性，對維持細(xì)胞生存和內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定起著重要作用［16］。HSP濃度的增加一方面可增強(qiáng)細(xì)胞的抗損傷能力，另一方面對細(xì)胞的應(yīng)激反應(yīng)進(jìn)行負(fù)反應(yīng)調(diào)控［17］。HSP70是休克蛋白家族中最重要的一員，在熱耐受的形成中，HSP70起著主要的作用，HSP70是監(jiān)測熱應(yīng)激的良好指標(biāo)。El-Nouty等［18］報(bào)道，隨著體溫的升高，42日齡的肉雞血清HSP70的濃度顯著升高，對熱的耐受能力也迅速增加。王楓等［19］研究發(fā)現(xiàn)，HSP70水平高的細(xì)胞熱耐力明顯高于HSP70水平低的細(xì)胞，HSP70水平與細(xì)胞的熱耐力呈正相關(guān)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，飼糧中添加了脂肪酸鈣、煙酸鉻的奶牛血清中HSP70的表達(dá)量都有所提高，表明脂肪酸鈣和煙酸鉻都能迅速誘導(dǎo)HSP70表達(dá)，隨著表達(dá)量的增加，機(jī)體對熱的耐受能力也迅速增強(qiáng)，能更好地適應(yīng)夏季炎熱的環(huán)境。

4 結(jié)論

①在熱應(yīng)激條件下，脂肪酸鈣和煙酸鉻能顯著提高奶牛產(chǎn)奶量，改善奶品質(zhì)，并通過調(diào)節(jié)內(nèi)分泌、增強(qiáng)抗氧化能力、調(diào)節(jié)基因表達(dá)等來增強(qiáng)奶牛耐熱性，提高其適應(yīng)熱應(yīng)激環(huán)境的能力。

②熱應(yīng)激條件下，脂肪酸鈣對奶牛能量平衡有積極作用。

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