鄭海英,吳佳琦, 包雨鑫, 王 梓, 高麗娟, 郭 煜, 付明山, 于 明
(內(nèi)蒙古通遼市農(nóng)牧科學(xué)研究所,內(nèi)蒙古 通遼 028000)
熱應(yīng)激(heat stress)主要指動物機體在高環(huán)境溫度中熱平衡破壞,其自身的散熱功能受阻,使體溫升高而導(dǎo)致產(chǎn)生非特異性的生理防御應(yīng)答反應(yīng)[1-2]。通遼屬于內(nèi)蒙古中東部地區(qū),常常出現(xiàn)極端的高溫天氣,最高溫度可達到40 ℃以上,科爾沁牛和科爾沁肉牛處于夏季炎熱的環(huán)境下,極容易受到熱應(yīng)激侵害,使其生產(chǎn)性能、繁殖性能以及自身的免疫嚴重下降,影響著養(yǎng)殖經(jīng)濟效益。
科爾沁牛是以西門塔爾牛為父本,蒙古牛、三河牛以及蒙古牛的雜種母牛為母本,采用育成雜交方法培育而成乳肉兼用的品種。科爾沁肉牛是以科爾沁牛為母本,北美西門塔爾(偏肉用型)為父本,在雜交二代選擇理想型的公、母牛進行橫交固定、自群繁育,經(jīng)過選育提高,培育的具有肉用性能優(yōu)良、適應(yīng)性強的肉牛新品種[3]。
研究旨在用酶聯(lián)免疫法對熱應(yīng)激和非應(yīng)激期間科爾沁牛和科爾沁肉牛血清中的超氧化物歧化酶(SOD)活力、丙二醛(MDA)含量、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH)和總抗氧化能力(T-AOC)4個指標進行檢測,分析在同等因素下科爾沁牛和科爾沁肉牛抗氧化能力的差異,以期為當?shù)睾Y選出具有較強耐熱性的肉牛提供參考依據(jù)。
在內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市某養(yǎng)殖場選擇體況相近、身體健康,選擇同一飼養(yǎng)環(huán)境條件下體況相近,體重約(563±38) kg,18月齡身體健康的科爾沁牛和科爾沁肉牛母牛各20頭作為試驗組。試驗分為2個階段,即夏季(2019年7月28日—8月3日)和春季(2020年4月11—17日)。
本試驗在通遼周邊地區(qū)養(yǎng)殖場進行,試驗全期在試驗牛群的中間和兩端與牛體等高處,距離地面約1.5 m懸掛溫濕度表,記錄8:00、14:00的溫度和相對濕度。根據(jù)Berman[4]報道的方法計算牛舍THI,計算公式為:
THI=(1.8×T+32)-(0.55-0.55×RH)×(1.8×T-26)
式中:T為攝氏溫度(℃);RH為相對濕度(%)。
直腸溫度用獸用體溫計對科爾沁牛和科爾沁肉牛進行測定,測定時間為5 min;呼吸頻率是利用秒表計時1 min,在1 min內(nèi)測定牛腹部鼓動的次數(shù)。
試驗對每頭牛進行頸靜脈采血5 mL,靜置30 min后,用離心機3 000 r/min進行離心15 min,分離出血清后保存在-20 ℃冰箱,以備進行血清生化指標的測定。
血清生化指標有SOD、MDA、GSH和T-AOC4個指標,試劑盒均采購于上海寶曼生物科技有限公司,按照說明書操作,并用酶標儀進行測定。
試驗數(shù)據(jù)用SPSS 22.0軟件進行單因素方差分析并進行顯著性檢驗,以P<0.05為差異顯著性標準,試驗結(jié)果均以平均值±標準差表示。
牛舍環(huán)境溫度和濕度的THI以此來判斷牛熱應(yīng)激的重要指標,通常情況下THI≤72為無熱應(yīng)激狀態(tài);72≤THI≤79為輕度熱應(yīng)激狀態(tài);79
圖1 夏季外界環(huán)境溫濕指數(shù)THI
圖2 春季外界環(huán)境溫濕度THI
表1顯示了熱應(yīng)激期間和非應(yīng)激期間科爾沁牛和科爾沁肉牛生理指標的比較結(jié)果。從結(jié)果可以看出熱應(yīng)激期間,科爾沁牛的直腸溫度顯著高于科爾沁肉牛(P<0.05),呼吸頻率差異不顯著(P>0.05);非應(yīng)激期間,科爾沁牛和科爾沁肉牛的生理指標無差異;熱應(yīng)激與非應(yīng)激相比,科爾沁牛呼吸頻率和直腸溫度均極顯著高于非應(yīng)激(P<0.01),科爾沁肉牛的呼吸頻率極顯著高非應(yīng)激(P<0.01),直腸溫度差異不顯著(P>0.05)。
表1 熱應(yīng)激和非應(yīng)激科爾沁牛和科爾沁肉牛生理指標
表2顯示了科爾沁牛和科爾沁肉牛血清抗氧化指標測定結(jié)果,可以看出在熱應(yīng)激狀態(tài)下,科爾沁肉牛血清中的SOD、GSH含量差異顯著高于科爾沁牛(P<0.05),T-AOC含量有比科爾沁牛有升高趨勢,但差異不顯著(P>0.05),MDA含量極顯著低于科爾沁牛(P<0.01);在非應(yīng)激期間科爾沁肉牛和科爾沁牛差異不顯著(P>0.05);熱應(yīng)激下科爾沁牛和科爾沁肉牛血清中的SOD、GSH、T-AOC含量較非應(yīng)激狀態(tài)極顯著降低(P<0.01),科爾沁牛的MDA含量較非應(yīng)激狀態(tài)極顯著升高(P<0.01),科爾沁肉牛的MDA含量較非應(yīng)激狀態(tài)顯著升高(P<0.05)。
表2 科爾沁牛和科爾沁肉牛血清抗氧化指標測定結(jié)果
直腸溫度和呼吸頻率是衡量家畜對外界環(huán)境是否適應(yīng)的意向重要的生理指標,當處于熱應(yīng)激時可通過增加呼吸次數(shù)散發(fā)熱量,當呼吸代償仍不能有效維持正常體溫時,直腸溫度才會升高[6]。本試驗結(jié)果顯示熱應(yīng)激期間科爾沁牛的直腸溫度顯著高于科爾沁肉牛的,說明在高溫環(huán)境中,科爾沁肉牛的體溫調(diào)節(jié)能力強于科爾沁牛,改良后獲得更好的耐熱性,更能適應(yīng)高熱環(huán)境。此外,在非應(yīng)激期間,科爾沁牛和科爾沁肉牛的直腸溫度和呼吸頻率無顯著差異,主要是這兩種牛均可以通過自身的各種調(diào)節(jié)機制使體內(nèi)的各個系統(tǒng)和器官的功能活動相互協(xié)調(diào),達到機體的生理功能相對穩(wěn)態(tài),因此直腸溫度和呼吸頻率都在正常的范圍內(nèi),無顯著差異。
肉牛的舒適度為5 ℃~25 ℃,當環(huán)境溫度、濕度以及太陽輻射等超過肉牛的舒適區(qū)后,便會出現(xiàn)熱應(yīng)激反應(yīng),血清中SOD是生物體內(nèi)重要的抗氧化酶,也是生物體內(nèi)清除自由基、抗氧化損傷和調(diào)節(jié)機體氧化還原狀態(tài)的首要物質(zhì)[7]。其主要作用是催化超氧陰離子和自由基的歧化反應(yīng),可對抗與阻斷因氧自由基對細胞造成的損害,對機體其保護作用,SOD活性高低可以反應(yīng)機體內(nèi)活性氧自由基的清除水平[8]。肉牛處于熱應(yīng)激狀態(tài)下其機體活性氧與自由基增加,為了維持內(nèi)環(huán)境氧化和抗氧化體系的平衡,肉牛血液中的大量抗氧化酶被消耗,導(dǎo)致T-AOC,SOD,GSH活性下降,機體發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng),引起MDA增加[9]。
正常情況下機體細胞內(nèi)的活性自由基處于一個低水平的動態(tài)平衡狀態(tài),機體在氧化-抗氧化間維持相對恒定的氧化還原狀態(tài),以維持機體的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。當處于高溫環(huán)境出現(xiàn)熱應(yīng)激時候,氧化還原態(tài)失衡,細胞內(nèi)產(chǎn)生過多的活性氧化自由基大大超過了動物機體的清除能力,不僅引起細胞內(nèi)脂質(zhì)過氧化,生成MDA和乙烷等,還會影響基因的轉(zhuǎn)錄、細胞信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)、酶和生物大分子的活性、細胞和器官的功能,以及細胞的增殖、分化、凋亡、壞死等許多生理病理過程[10-12]。T-AOC代表機體受外界刺激時整個機體的抗氧化能力,其機體的降低常常導(dǎo)致其他疾病的發(fā)生。MDA是脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的重要產(chǎn)物,其含量可以反映體抗氧化潛在能力的重要參數(shù),也能間接反映組織過氧化損傷程度[13]。GSH活性下降,免疫活性細胞中的過氧化的產(chǎn)物堆積,可導(dǎo)致細胞功能下降,進而影響機體的免疫力[14]。
試驗研究表明,在熱應(yīng)激狀態(tài)下,科爾沁肉牛血清中的SOD、GSH含量差異顯著高于科爾沁牛(P<0.05),T-AOC含量有比科爾沁牛有升高趨勢,但差異不顯著(P>0.05),MDA含量顯著低于科爾沁牛(P<0.05),說明發(fā)生熱應(yīng)激時的科爾沁肉牛體內(nèi)的抗氧化酶能夠更好更快地清除體內(nèi)產(chǎn)生過量的自由基,使脂質(zhì)過氧化作用降低且減少脂質(zhì)過氧化物MDA含量,減少與類脂、蛋白質(zhì)形成交聯(lián)物,保護酶的結(jié)構(gòu)和功能的完整性,有效保護了氧化酶的活性,從而使機體對熱應(yīng)激具有較強的抵抗力。對科爾沁肉牛的抗氧化能力并未產(chǎn)生較大的影響,因此能夠證明在熱應(yīng)激狀態(tài)下科爾沁肉牛比科爾沁牛更具有較好的抗氧化能力。在非應(yīng)激期間科爾沁肉牛中的抗氧化指標比科爾沁牛有提高的趨勢,但差異不顯著,說明在未處于高溫熱應(yīng)激狀態(tài)下,兩種品種的牛其體內(nèi)生產(chǎn)的自由基均發(fā)揮著生物學(xué)作用,維持機體的氧化與抗氧化平衡。熱應(yīng)激狀態(tài)下的科爾沁牛和科爾沁肉牛血清中的MDA含量較非應(yīng)激狀態(tài)下升高,這可能是受到高溫應(yīng)激時機體發(fā)生代謝絮亂,從而影響動物機體內(nèi)的SOD含量減少,使其T-AOC活力下降,因此消除自由基能力減弱,總抗氧化能力降低。非應(yīng)激期間,科爾沁肉牛的MDA含量低于科爾沁牛,說明非應(yīng)激期間科爾沁牛肉牛體內(nèi)的氧自由基質(zhì)量分數(shù)低,導(dǎo)致機體氧化損傷也較科爾沁牛低,因此細胞受損程度較科爾沁牛弱。
試驗采用酶聯(lián)免疫吸附測定方法對地方特色的科爾沁牛和科爾沁肉牛分析熱應(yīng)激對其抗氧化功能的影響,所測得的指標表明了在熱應(yīng)激狀態(tài)下,科爾沁肉牛比科爾沁牛具有較好的抗氧化功能,證實了科爾沁肉牛比科爾沁牛更具有較強耐熱應(yīng)激能力,為當?shù)睾Y選出具有較強耐熱性能的肉牛提供參考依據(jù)。