謝建安 王延忠 宋海杰
(帝斯曼 (中國)有限公司,上海 200020)
自2018年8月遼寧省沈陽市發(fā)生我國第1起非洲豬瘟疫情后,疫情在全國范圍內(nèi)不斷點狀發(fā)生,并對我國的養(yǎng)豬業(yè)造成了極大的危害,截至2019年12月,我國已有112萬余頭染疫生豬被撲殺,而野豬的感染使得非洲豬瘟在我國的根除更加艱難。廣大生豬養(yǎng)殖者,迫于生產(chǎn)自救,對以往的生豬飼養(yǎng)管理流程進行了很大的轉(zhuǎn)變,但是,病原微生物的混合感染、頻繁的消毒、高溫下的飼料制粒、酸化劑飲水的大量使用等,可能都會給豬群帶來一定程度的應激。在非洲豬瘟疫情威脅下,如何減緩、消除應激顯得尤為重要。
據(jù)臨床調(diào)研,疫情影響下,雖然有些豬場通過嚴格的生物安全存活了下來,但許多豬群的健康狀況明顯不如往年,特別是南方地區(qū)[1]。目前我國南方地區(qū)很多豬場的豬存在以下應激反應的臨床癥狀:豬群易反復出現(xiàn)發(fā)熱、厭食、眼屎、淚斑嚴重以及犬坐等現(xiàn)象。豬的抵抗力下降容易發(fā)生呼吸道疾病,嚴重呼吸道疾病后會導致大面積胃潰瘍;驅(qū)趕、轉(zhuǎn)運、裝車等刺激性活動后豬的應激嚴重,猝死率大幅上升。南方地區(qū)一般10 kg以下仔豬的死亡率很高,50~80 kg時出現(xiàn)第2輪死亡高峰;懷孕母豬發(fā)燒、流產(chǎn),流產(chǎn)率可達30%;免疫部位容易腫脹,顏色發(fā)黑,最后死亡;關(guān)節(jié)腫大、破潰、嚴重者可見到腿骨。見圖1—圖4。
應激是指當生物體受到有害因素刺激時所呈現(xiàn)的一種緊張狀態(tài),可以分為生理性應激(不太強烈,時間短)與病理性應激(非特異性損傷)。應激機制有3個水平,分別是①神經(jīng)—內(nèi)分泌系統(tǒng)對應激源做出的整體反應;②血漿蛋白成分變化,即急性期反應;③細胞水平的反應。
2.1.1 下丘腦—垂體—腎上腺皮質(zhì)軸
當機體受到應激時,主要通過下丘腦—垂體—腎上腺皮質(zhì)軸興奮,導致糖皮質(zhì)激素分泌增多,促進蛋白質(zhì)分解及糖原異生。穩(wěn)定細胞膜及溶菌體膜對細胞發(fā)揮保護作用,同時具有強大的抗炎作用。但當糖皮質(zhì)激素持續(xù)升高時,會對機體產(chǎn)生不利影響,如導致免疫抑制,生長發(fā)育遲緩、抑制性激素分泌、抑制甲狀腺功能等。
2.1.2 交感—腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)
交感—腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)的興奮導致兒茶酚胺分泌增多,進而促進機體心血管興奮,造成胰島素分泌減少、胰高血糖素分泌增加,使糖原分解增加,并促進脂肪動員,從而滿足應激時機體增加的能量需求。但強烈及持續(xù)的交感—腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)興奮也可對機體造成明顯損害,腹腔內(nèi)臟血管的持續(xù)收縮導致腹腔內(nèi)臟器官缺血,引起胃腸黏膜糜爛、潰瘍、出血;兒茶酚胺使心率增快,心肌耗氧量增加,導致心肌缺血。
應激時由于感染、炎癥或組織損傷等原因可使血漿中某些蛋白質(zhì)濃度迅速增高,這種反應稱為急性期反應,其產(chǎn)生的蛋白質(zhì)被稱為急性期蛋白。急性期蛋白增高時會抑制蛋白酶合成,應激時體內(nèi)蛋白水解酶增多,過多的蛋白水解酶引起組織損害。急性期反應過于劇烈時則會引起仔豬食欲不振、發(fā)燒,加速蛋白質(zhì)消耗,增速肝糖異生,從而增加機體不必要的能量消耗。
機體受到應激時,白細胞會分泌腫瘤壞死因子(TNF-α)、白細胞介素 6(IL-6)、白細胞介素 1(IL-1)等,這3種細胞因子對動物的生長、內(nèi)分泌以及代謝有較大的影響。炎性細胞因子能增強神經(jīng)系統(tǒng)的完整性,增強氧化應激,適量產(chǎn)生有利于機體抵御感染。過多產(chǎn)生則會對機體造成不同程度的損傷,特別是TNF-α在炎癥條件下或某些炎性疾病中都會引起病理反應,如導致動物發(fā)燒、食欲減退、精神萎靡。
豬群處于應激狀態(tài)時需要消耗大量的能量和蛋白質(zhì),使機體的外周蛋白分解代謝增強,產(chǎn)生的氨基酸主要被肝臟攝入合成急性期蛋白與其他免疫物質(zhì),這些氨基酸60%是由骨骼肌蛋白分解而來。因而處于應激狀態(tài)時豬群生長受到抑制、甚至出現(xiàn)掉膘現(xiàn)象。應激狀態(tài)下豬群食欲不佳,應提供適口性好、易消化的營養(yǎng)物質(zhì),建議飼料中添加2%進口魚粉、2%葡萄糖和1%~2%中鏈脂肪酸。同時注意因動物胃內(nèi)食糜排空速度快引起的潰瘍,應增加日糧粉碎粒度,如將生豬、育肥豬常用日糧粉碎機的篩片從2.0 mm更換成2.5 mm。在豬群應激后的恢復期,因代償性生長提高了機體蛋白質(zhì)沉積能力,因而對蛋白的需求增加。在實際生產(chǎn)中可以視豬群狀況,按階段調(diào)整蛋白質(zhì)水平,也可以通過投料量的增減來進行調(diào)節(jié)。見表1。
表1 不同階段豬在應激早期和后期推薦蛋白需要量 (%)
免疫應激略降低了蛋氨酸和蘇氨酸的相對比例,而色氨酸相對比例大幅提高。應激狀態(tài)下可補充0.3%的色氨酸[1]、2.79%的精氨酸[2]可有效緩解氧化應激,提高SOD和谷胱甘肽過氧化物酶(GSH)活性,降低丙二醛濃度。
3.2.1 鋅元素
添加鋅可抵抗應激造成細胞鋅的損失,改善細胞功能。有研究表明日糧中隨著鋅(60~120 ppm)添加水平的提高,可緩解應激帶來的生產(chǎn)性能影響[3]。氨基酸螯合鋅可以提高育肥豬血清谷胱甘肽過氧化物酶(GSH)活性,添加120 mg/kg鋅可提高血清SOD活性、降低丙二醛濃度[4],更加有效清除自由基。因此,可采用氨基酸螯合鋅的劑型來提高鋅的利用效率。
3.2.2 酵母硒與無機硒
硒是谷胱甘肽過氧化物酶(GSH)的組成成分,GSH是重要的抗氧化酶,有效清除自由基,保護生物膜免受損傷。飼糧中硒(0.4~0.6 mg/kg)能增加GSH濃度,SOD和CAT活性升高,丙二醛濃度降低,更有效地降低了氧化應激影響[5]。
3.2.3 氨基酸螯合鹽
復合氨基酸螯合鹽(銅、鐵、鋅、錳)提高育肥前期豬血清中SOD的活性,并降低丙二醛含量[6]。
維生素在緩解應激過程中起到不可替代的作用,研究表明豬群處于免疫應激狀態(tài)時對維生素需要量增加。在日糧中添加5~10倍飼養(yǎng)標準的維生素劑量,有助于降低仔豬的炎癥反應,改善豬群健康[7]。
3.3.1 維生素D3與25-OH-D3
維生素D3(2 500 IU/kg)可顯著降低斷奶仔豬第14 d和21 d血清中丙二醛的含量,顯著提高斷奶仔豬第7 d血清超氧化物歧化酶的含量和21 d血清谷胱甘肽過氧化物酶(GSH)含量,提高斷奶仔豬抗氧化能力[8]。研究表明,880~2 200 IU/kg的25-OH-D3和維生素D3明顯提高脂多糖(LPS)應激仔豬血清促生長因子(IGF-I)水平,25-OH-D3添加水平與IGF-I水平呈正相關(guān)。如飼料中添加25-OH-D3后使腫瘤壞死因子(TNF-α)和白細胞介素6(IL-6)濃度降低,IGF-I升高,說明添加25-OH-D3可以降低應激仔豬炎癥反應,具有良好的緩解應激的作用[9]。廖波[9]研究表明日糧中添加1 320~2 200 IU/kg的25-OH-D3能抑制LPS應激仔豬血清TNF-α水平,而維生素D3對TNF-α沒有抑制作用。對于強應激環(huán)境下建議25-OH-D3添加量為50 μg/kg。
3.3.2 維生素A
維生素A(VA)能保障細胞的抗氧化功能,降低細胞膜的脂質(zhì)過氧化反應,提高機體抗氧化能力[10]。13 500 IU/kg的VA能提高谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)在血清中的活性,降低丙二醛含量??赡艿臋C制是VA誘導上皮細胞的GPx2的基因表達和提高GPx活性,調(diào)節(jié)細胞內(nèi)花生四烯酸和NO的平衡,保護細胞的抗氧化功能[11]。依據(jù)《飼料添加劑安全使用規(guī)范》(2017年修訂版),生豬、育肥豬飼料中VA的添加上限為6 500 IU/kg,泌乳母豬為7 000 IU/kg,這顯然不能滿足高應激環(huán)境下的需求。建議養(yǎng)豬現(xiàn)場補充,或者添加β-胡蘿卜素。
3.3.3 β胡蘿卜素
β-胡蘿卜素含有多共軛雙鍵,能夠消除動物本身自由基,減少自由基對細胞和細胞膜的損傷,維護上皮細胞的完整性[12]。β-胡蘿卜素可提高妊娠母豬血漿總抗氧化能力、谷胱甘肽過氧化物酶、過氧化氫酶、超氧化物歧化酶活性以及谷胱甘肽含量,降低血漿中丙二醛的濃度以及各項氧化應激指標濃度,提高血清中免疫球蛋白水平[13]。妊娠母豬產(chǎn)前補充VE、VC和β-胡蘿卜素能提高分娩后血漿中GSH和SOD濃度[14]。
3.3.4 維生素C
維生素C參與機體內(nèi)的氧化還原反應,清除有害物質(zhì)和代謝物以減少對細胞的損害,維持細胞組織完整[15]。維生素C能促進白細胞的吞噬作用及網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)和抗體形成,增強對各種應激現(xiàn)象的適應性,同時可抑制熱應激狀態(tài)下糖皮質(zhì)激素的分泌,提高抗熱應激的能力[16]。補充維生素C可以降低仔豬肝臟MDA(丙二醛)的含量,增加SOD和GSH-PX的水平[17]。畜禽在應激或疾病狀態(tài)下,缺少合成維生素C的關(guān)鍵酶,無法合成足夠的維生素C。因此在應激狀態(tài)下,必需添加大量維生素C,以提高畜禽的抗應激能力。建議高應激環(huán)境下維生素C的添加量應不低于150 mg/kg。
3.3.5 維生素E
維生素E通過保護細胞膜維持細胞組成部分的結(jié)構(gòu)和功能[18]。維生素E與其他抗氧化物質(zhì)如維生素C、硒等聯(lián)合作用能有效抑制細胞膜內(nèi)的低密度脂蛋白的體外氧化,特別是自由基介導的氧化過程[19-20]。高應激環(huán)境下,建議維生素E的添加量為母豬100 mg/kg、仔豬80 mg/kg、中大豬50 mg/kg。
3.3.6 煙酸
煙酸是氧化—還原反應中電子的載體,它以輔酶形式存在于煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)中。NAD是一種超強抗氧化劑,保護機體細胞。煙酸可以減少脂質(zhì)過氧化物反應,提高SOD和谷胱甘肽過氧化物酶(GSH)活性。高應激環(huán)境下建議煙酸添加量為30~40 mg/kg。
3.3.7 維生素B2
維生素B2可以提高抗氧化酶活性,減少脂質(zhì)過氧化物,降低脂質(zhì)過氧化物聚積,維生素B2與維生素C、維生素E聯(lián)合使用,抗氧化能力更好[21]。維生素B2缺乏會立即損害NADPH氧化酶2的表達,從而影響體內(nèi)有效的吞噬免疫反應[22]。
3.3.8 葉酸
飼料中添加3 mg/kg葉酸有利于仔豬維持外周CD3+、CD8+的正常比例,添加15 mg/kg葉酸可促進CD3+細胞增殖,促進T淋巴細胞增殖,緩解免疫應激對機體的損傷[23]。而正常狀態(tài)下生長需求NRC標準為0.3 mg/kg,相距幾十倍以上。補充葉酸能提高仔豬肝臟GPX活性,降低丙二醛含量[24]。補充葉酸、維生素B6和維生素B12能提高SOD和谷胱甘肽過氧化物酶(GSH)活性,降低丙二醛含量[25]。應激環(huán)境下,建議日糧葉酸的添加量為種豬5 mg/kg,生長育肥豬1.2~2 mg/kg。
3.3.9 生物素
生物素維持機體上皮組織和角質(zhì)層細胞完整性,缺乏會導致消化道、呼吸道和泌尿生殖道上皮不完整,動物易受細菌和病毒的感染。生物素和葉酸能促進干擾素合成,緩解對淋巴組織的破壞,降低炎癥因子TNF-α,促進免疫應答和抗體生成,緩解免疫應激[23]。動物血漿中生物素濃度與GSH、SOD濃度呈正相關(guān)[26]。
急性應激、發(fā)燒、呼吸疾病會導致豬體內(nèi)CO2蓄積,血液中H+濃度上升、pH值下降,引起酸中毒。胃腸受酸腐蝕,造成胃潰瘍。有條件可給豬進行靜脈輸液5%碳酸氫鈉、5%葡萄糖和生理鹽水。在用碳酸氫鈉緩解酸中毒時,H+從細胞內(nèi)移至細胞外不斷被緩沖,K+則從細胞外重新移向細胞內(nèi)從而使血鉀下降,因此需要補充氯化鉀。飼料中添加氫氧化鋁以中和胃酸、西咪替丁抑制胃酸分泌,次硝酸鉍保護胃黏膜。
急性應激使豬的糖皮質(zhì)激素分泌增加,心率加快、血壓升高、有利于提高心輸出量、保證心腦骨骼肌的血液供應,減少消化系統(tǒng)供血;從而容易導致胃腸缺血,消化功能紊亂,腸道菌群失調(diào),造成腸道絨毛變少,黏膜脫落,引起腹瀉、腸炎[27]。一些微生態(tài)制劑能提高機體的非特異性抵抗力,從而提高抗應激能力,在豬急性應激狀態(tài)下,可以添加參與糖類代謝的中間物質(zhì)檸檬酸(3~5 kg/t全價料),可有效降低腸道pH值,維護腸道健康。
在非洲豬瘟疫情威脅下,許多飼料廠選擇長時間高溫制粒,許多豬場使用強氧化性消毒熏蒸飼料,在飲水中大量添加酸化劑,飼料長時間存放等,一定程度上會造成飼料中營養(yǎng)物質(zhì)的流失和破壞。因此在營養(yǎng)素劑型的選擇上就更加重要,如選擇交聯(lián)、包被過的維生素A劑型才具備有良好的耐高溫、抗氧化能力,選擇維生素C磷酸酯替代普通包膜維生素C等。對于酶制劑同樣要選擇在飼料生產(chǎn)與儲存過程中長時間耐高溫、耐強酸堿性、耐強氧化性的酶制劑。
在非洲豬瘟疫情背景下,豬群面臨越來越多的應激源。疑似不完美疫苗的使用使得情況進一步糟糕,“應激”逐漸成為制約養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的影響因素。豬場眾多操作規(guī)程、免疫、營養(yǎng)、動物福利等要素都需調(diào)整,有些甚至需要顛覆性的轉(zhuǎn)變。當前,應激環(huán)境下豬群的營養(yǎng)需求與正常環(huán)境下存在著巨大的差異。但由于很難確定應激(免疫應激與氧化應激)的研究模型及研究環(huán)境,造成很難精準確定各營養(yǎng)素對應的需求量。但有一點似乎越來越得到養(yǎng)殖現(xiàn)場的一致肯定,便是在應激環(huán)境下可以增大部分維生素的添加量。可以預測,強應激環(huán)境下維生素需求量也許是偏離經(jīng)典營養(yǎng)標準(NRC)幅度最大的一類營養(yǎng)素。