吳佳琦，包雨鑫，王梓，鄭海英，高麗娟，郭煜，付明山，韓玉國

(內(nèi)蒙古通遼市農(nóng)牧科學(xué)研究所，內(nèi)蒙古 通遼 028000)

肉牛在適宜的溫度范圍中機(jī)體不需要利用其自身的調(diào)節(jié)機(jī)能，或者只通過少量的散熱調(diào)節(jié)就能維持體溫恒定，此時(shí)機(jī)體的產(chǎn)熱和散熱基本平衡，這一適宜的溫度范圍稱為等熱區(qū)。在等熱區(qū)內(nèi)的牛生長最快，飼料利用率最高，不僅飼養(yǎng)成本能達(dá)到最低，還肥育效果也是最好的。從畜牧生產(chǎn)本身來說，環(huán)境溫度在等熱區(qū)范圍內(nèi)其飼養(yǎng)家畜最為適宜，同時(shí)效益也是最高的。生產(chǎn)中把等熱區(qū)的上限溫度稱為上限臨界溫度，也就是常說的過高溫度，而下限溫度稱為臨界溫度，也就是過低溫度。寒冷和暑熱均影響牛的生長發(fā)育，尤其是在通遼地區(qū)的冬季低溫環(huán)境，極容易引起肉牛產(chǎn)生冷應(yīng)激，導(dǎo)致生長性能、繁殖性能和飼料利用率嚴(yán)重下降，其發(fā)病率和死亡率也隨之升高。

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?？茽柷呷馀Ｊ且钥茽柷吲槟副?，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(jìn)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(qiáng)的肉牛新品種[1]。

研究旨在以科爾沁牛和科爾沁肉牛為試驗(yàn)群體，采用酶聯(lián)免疫法對冷應(yīng)激和非應(yīng)激狀態(tài)下科爾沁牛和科爾沁肉牛血清中的免疫球蛋白(IgG、IgM)、白細(xì)胞介素1(IL-1)、白細(xì)胞介素2(IL-2)、白細(xì)胞介素4(IL-4)、白細(xì)胞介素6(IL-6)、腫瘤壞死因子(TNF-α)進(jìn)行檢測，分析在同等因素下科爾沁牛和科爾沁肉牛免疫功能的差異，為了解科爾沁牛和科爾沁肉牛在低溫環(huán)境適應(yīng)程度和冷應(yīng)激相關(guān)研究提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動物及試驗(yàn)時(shí)間地點(diǎn)

在內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市某養(yǎng)殖場選擇同一飼養(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(yàn)牛。試驗(yàn)分為2個(gè)階段，即冷應(yīng)激冬季(2019年12月15日至12月21日)和非應(yīng)激春季(2020年4月11日至4月17日)。試驗(yàn)在通遼周邊地區(qū)養(yǎng)殖場進(jìn)行。

1.2 溫濕度及溫濕度指數(shù)測定

試驗(yàn)全期在試驗(yàn)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[2]報(bào)道的方法計(jì)算牛舍溫濕度指數(shù)(THI)，計(jì)算公式為：

溫濕度指數(shù)(THI)=[1.8×攝氏溫度(T)+32]-[0.55-0.55×相對濕度(RH)]×[1.8×攝氏溫度(T)-26]。

1.3 生理指標(biāo)

直腸溫度用獸用體溫計(jì)對科爾沁牛和科爾沁肉牛進(jìn)行測定，測定時(shí)間為5 min；呼吸頻率是利用秒表計(jì)時(shí)1 min，在1 min內(nèi)測定牛腹部鼓動的次數(shù)。

1.4 血清采樣

試驗(yàn)期的最后一天對每頭牛進(jìn)行頸靜脈采血5 mL，靜置30 min，以3 000 r/min離心15 min，分離出血清后保存在-20 ℃冰箱，以備進(jìn)行血清生化指標(biāo)的測定。

1.5 血清生化指標(biāo)測定

免疫球蛋白檢測：采集各個(gè)分組中牛的血液樣本后制備血清，用ELISA法分析各樣本中IgG和IgM的含量。

炎性細(xì)胞因子檢測：采集各個(gè)分組中牛的血液樣本后制備血清，用ELISA法分析各樣本中IL-1、IL-2、IL-4、IL-6、TNF-α的濃度量。ELISA試劑盒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(biāo)儀進(jìn)行測定。

1.6 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)用SPSS 22.0軟件進(jìn)行單因素方差分析并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果均以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，以P<0.05為差異顯著性標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果

2.1 外界環(huán)境溫濕度

牛舍環(huán)境溫度和濕度的THI判斷牛熱應(yīng)激的重要指標(biāo)，通常情況下THI<72為無熱應(yīng)激狀態(tài)；7288為重度熱應(yīng)激狀態(tài)[3]，圖1顯示冷應(yīng)激春季環(huán)境溫濕指數(shù)THI，非應(yīng)激春季這段時(shí)間外界環(huán)境最高溫度21 ℃，平均氣溫約為11.85 ℃，THI平均為55.26，此狀態(tài)未達(dá)到應(yīng)激狀態(tài)，可以作為非應(yīng)激。圖2表示冬季時(shí)間段外界環(huán)境最高溫度是-14 ℃，平均溫度為-15.93 ℃，THI平均為21.64，牛處于冷應(yīng)激狀態(tài)。

圖1 春季外界環(huán)境溫濕度THI

圖2 冬季外界環(huán)境溫濕度THI

2.2 生理指標(biāo)

表1顯示了冷應(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(biāo)的比較結(jié)果。從結(jié)果可以看出：在冷應(yīng)激期間，科爾沁牛直腸溫度顯著低于科爾沁肉牛(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(biāo)無差異；冷應(yīng)激期間科爾沁牛呼吸頻率和直腸溫度均極顯著低于非應(yīng)激期間，冷應(yīng)激期間科爾沁肉牛呼吸頻率極顯著低于非應(yīng)激期間(P<0.01)，直腸溫度顯著低于非應(yīng)激期間(P<0.05)。

表1 冷應(yīng)激科爾沁牛和科爾沁肉牛生理指標(biāo)

2.3 血清免疫功能指標(biāo)

表2和表3顯示了科爾沁牛和科爾沁肉牛血清免疫指標(biāo)測定結(jié)果。

表2 冬季科爾沁牛和科爾沁肉牛血清免疫指標(biāo)測定

表3 春季科爾沁牛和科爾沁肉牛血清免疫指標(biāo)測定

可以看出，在冷應(yīng)激狀態(tài)下科爾沁肉牛的血清IL-2、IL-4的含量均顯著高于科爾沁牛(P<0.05)，IL-1、IL-6和TNF-α極顯著高于科爾沁牛(P<0.01)，IgG的含量極顯著低于科爾沁牛(P<0.01)，IgM的含量與科爾沁牛差異不顯著(P>0.05)；在非應(yīng)激期間科爾沁肉牛與科爾沁牛相比血清中的各項(xiàng)指標(biāo)差異不顯著(P>0.05)；冷應(yīng)激與非應(yīng)激狀態(tài)相比，科爾沁牛血清中的IL-1、IL-2、IL-4、IL-6和TNF-α極顯著低于非應(yīng)激(P<0.01)，血清中的IgG較非應(yīng)激期間差異不顯著(P>0.05)，科爾沁肉牛血清中的IL-1、IL-2、IL-4極顯著低于非應(yīng)激(P<0.01)，IL-6、TNF-α較非應(yīng)激差異不顯著(P>0.05),IgG顯著低于非應(yīng)激(P<0.05)，兩種牛血清中的IgM濃度有下降趨勢，但是差異不顯著(P>0.05)。

3 討論

3.1 冷應(yīng)激與生理指標(biāo)

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(biāo)。從結(jié)果可以看出，在寒冷環(huán)境中，科爾沁牛的直腸溫度顯著低于科爾沁肉牛，呼吸頻率雖沒有顯著變化，但科爾沁肉牛呼吸變深且頻率下降幅度大于科爾沁牛，也說明科爾沁肉牛汗腺停止分泌，減少散熱，自身的體溫調(diào)節(jié)能力強(qiáng)于科爾沁牛，更能快速調(diào)節(jié)各項(xiàng)機(jī)能，能更好地適應(yīng)寒冷天氣；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均可以通過自身的調(diào)節(jié)機(jī)制使體內(nèi)的各個(gè)系統(tǒng)和器官的功能活動相互協(xié)調(diào)，達(dá)到機(jī)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)，差異不顯著。

3.2 冷應(yīng)激與免疫功能指標(biāo)

免疫球蛋白在血清中水平的高低是評估免疫狀況的重要指標(biāo)，血清中球蛋白濃度升高，其自身免疫功能增強(qiáng)[4-5]。血清中免疫球蛋白和細(xì)胞因子的濃度能夠反映機(jī)體的免疫功能，能夠防止動物機(jī)體遭受病毒感染。IgG是血清免疫球蛋白的主要成分，占總的免疫蛋白的75%，是初級免疫應(yīng)答中最持久、最重要的抗體，同時(shí)也是唯一能夠通過胎盤的免疫球蛋白。IgG能促進(jìn)單核巨噬細(xì)胞的吞噬作用(調(diào)節(jié)作用)，中和細(xì)菌毒素，以及病毒結(jié)合使病毒失去感染宿主細(xì)胞的能力(中和病毒)，在自然被動免疫中起到重要作用。機(jī)體抗菌、抗毒素和抗病毒性抗體大多數(shù)都屬于IgG，能有效的抗擊感染[6]。IgM主要分布于血清中，是抗原刺激免疫應(yīng)答中最先產(chǎn)生的免疫球蛋白，可結(jié)合補(bǔ)體，能夠溶解細(xì)菌、溶解血細(xì)胞和中和病毒的作用，是體液免疫應(yīng)答中主要的介質(zhì)[7]。IgM結(jié)合補(bǔ)體有較高的結(jié)合價(jià)，是高效能的抗體，在機(jī)體的早期防御中起到重要的作用。因此，檢查IgM的含量有助于傳染病的早期診斷。IL-1是重要的炎性遞質(zhì)之一，在臨床上能夠引起的發(fā)熱機(jī)制，可充分調(diào)動機(jī)體的免疫功能，在對抗炎癥和腫瘤中起積極作用；IL-2是淋巴細(xì)胞受抗原刺激產(chǎn)生的淋巴因子，不僅能促進(jìn)淋巴細(xì)胞生長、增殖、分化，同時(shí)增強(qiáng)自然殺傷細(xì)胞的活性，在機(jī)體的免疫應(yīng)答和抗病毒感染等有重要作用[8]；IL-4主要是誘導(dǎo)B細(xì)胞產(chǎn)生免疫球蛋白，調(diào)節(jié)體液免疫和獲得性免疫，是重要的機(jī)體炎癥反應(yīng)的促炎因子[9]；IL-6能夠調(diào)節(jié)B細(xì)胞的生長和分化，增強(qiáng)CTL、NK細(xì)胞的殺傷效應(yīng)，還能刺激造血干細(xì)胞的增生分化，在維持機(jī)體生理平衡中具有十分重要的地位；腫瘤壞死因子主要分為TNF-α和TNF-β，其中的TNF-α在免疫應(yīng)答過程中發(fā)揮重要的免疫促進(jìn)或免疫抑制作用，影響著炎癥反應(yīng)的發(fā)生發(fā)展。

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在冷應(yīng)激狀態(tài)下科爾沁肉牛的血清IL-2、IL-4的含量均顯著高于科爾沁牛，IL-1、IL-6和TNF-α極顯著高于科爾沁牛，IgG的含量極顯著低于科爾沁牛，冷應(yīng)激后科爾沁肉牛血液中的IgG含量比科爾沁牛的變化幅度大，說明冷應(yīng)激后科爾沁肉牛對冷的免疫反應(yīng)更加靈敏，免疫系統(tǒng)的反應(yīng)調(diào)節(jié)也更快。冷應(yīng)激與非應(yīng)激狀態(tài)相比，IgG含量下降，說明在長時(shí)間冷應(yīng)激下，體液免疫機(jī)能的調(diào)節(jié)和抗炎癥反應(yīng)等功能受到了抑制，表明冷應(yīng)激抑制了免疫球蛋白的合成，這可能是長時(shí)間寒冷刺激機(jī)體生成多種血清免疫抑制因子，抑制了白細(xì)胞介素的產(chǎn)生，從而影響了科爾沁牛和科爾沁肉牛機(jī)體免疫球蛋白的合成，使其免疫功能嚴(yán)重受損。IL-2含量呈下降趨勢，而IL-2主要是由活化的T細(xì)胞產(chǎn)生，是調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能最主要的細(xì)胞因子之一，其水平反映了T細(xì)胞功能狀態(tài)，寒冷應(yīng)激后明顯抑制了T淋巴細(xì)胞的功能，同時(shí)也抑制了機(jī)體免疫因子的釋放。

4 結(jié)論

以地方特色的科爾沁牛和科爾沁肉牛為研究對象，探究冷應(yīng)激對科爾沁牛和科爾沁肉牛免疫功能造成的影響，在冷應(yīng)激狀態(tài)下的科爾沁肉牛免疫功能強(qiáng)于科爾沁牛，抗寒能力更強(qiáng)，為當(dāng)?shù)睾Y選出具有較強(qiáng)耐寒性能的肉牛提供理論依據(jù)。