施 安， 王建東， 孫文陽(yáng)， 陳志龍， 王瑞剛， 姜 武， 侯鵬霞

（1.寧夏農(nóng)林科學(xué)院動(dòng)物科學(xué)研究所，寧夏銀川 750002；2.寧夏農(nóng)林科學(xué)院固原分院，寧夏固原 756099；3.寧夏犇旺生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司，寧夏永寧 750100）

寧夏屬典型的溫帶大陸性氣候， 冬夏兩季氣候迥異， 冬季嚴(yán)寒夏季酷暑， 冬夏溫差最高可達(dá)32 ℃左右，秋冬交節(jié)之際，晝夜溫差可達(dá)17 ℃左右（姜鑫和趙多平，2021）。寧夏冬夏交替的氣候特征容易引發(fā)反芻動(dòng)物的慢性冷熱應(yīng)激征， 較大的溫差導(dǎo)致機(jī)體長(zhǎng)時(shí)間處于高溫或低溫環(huán)境， 機(jī)體已經(jīng)暫時(shí)適應(yīng)環(huán)境之后的冷熱應(yīng)激狀態(tài)（Cui 等，2016），尤其是肉牛受到冷熱應(yīng)激所產(chǎn)生的一系列非特異性反應(yīng)使肉牛產(chǎn)生應(yīng)激綜合征， 從而導(dǎo)致生長(zhǎng)功能障礙等 （Hagiya 等，2017；Wheelock 等，2010）。受冷熱應(yīng)激的自適應(yīng)代謝損失給肉牛養(yǎng)殖帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，是潛在的風(fēng)險(xiǎn)管控重點(diǎn)。溫濕指數(shù)（THI）是指通過(guò)濕度與溫度的綜合作用來(lái)反映人體與周?chē)h(huán)境之間的熱量交換， 其物理意義是濕度訂正以后的溫度（Bravis 等，2018）。 THI不同的閾值范圍代表冷熱應(yīng)激程度， 其中38 ≤THI ≤72 為舒適區(qū)間，72 ≤THI ≤78 為輕度熱應(yīng)激，78≤THI ≤89 為中度熱應(yīng)激，THI ＞89為重度熱應(yīng)激；25 ≤THI ≤38 為輕度冷應(yīng)激，8 ≤THI≤25 為中度冷應(yīng)激，THI ＜8 為重度冷應(yīng)激。

安格斯牛是作為優(yōu)質(zhì)肉牛而開(kāi)發(fā)的著名品種之一（Taye 等，2018），其肌肉細(xì)嫩又緊實(shí)，口感有層次，大理石花紋分布均勻，口味醇厚多汁（馬正旭等，2021）。有關(guān)安格斯品種特性研究發(fā)現(xiàn)，其生長(zhǎng)速度快、骨盆寬碩，適宜出欄的眼肌面積和屠宰率較其他品種成型快 （Albertí 等，2008；Chambaz等，2003）。 目前關(guān)于寧夏地區(qū)反芻動(dòng)物冷熱應(yīng)激研究多集中在奶牛方面， 鮮有安格斯牛冷熱應(yīng)激的相關(guān)研究。 因此本試驗(yàn)以寧夏地區(qū)規(guī)?；馀ｐB(yǎng)殖場(chǎng)的全年THI 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為參考依據(jù)，研究慢性冷熱應(yīng)激對(duì)安格斯牛的生理生化以及生長(zhǎng)激素的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)規(guī)律， 為集約化條件下安格斯牛生產(chǎn)環(huán)境的精準(zhǔn)控制提供理論和數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物 試驗(yàn)在寧夏銀川市犇旺生態(tài)養(yǎng)殖公司進(jìn)行，采用單因素水平試驗(yàn)設(shè)計(jì)，選擇體重（350±28）kg 的安格斯牛16 頭作為試驗(yàn)動(dòng)物，同一圈舍群飼。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 牛場(chǎng)采用全舍飼養(yǎng)殖方式，分別在育肥牛舍的東西方向各放置1 臺(tái)溫濕儀GPS-600（浙江精創(chuàng)科技有限公司）。放置點(diǎn)位于距地面2.5 m 窗臺(tái)處，確保有效通風(fēng)，防止陽(yáng)光直接照射和雨淋，并避免牛群觸及。溫濕儀每3 h 自動(dòng)記錄環(huán)境溫度和濕度，依據(jù)公式THI=0.8×AT（溫度）+[RH （濕度）×（AT-14.4）]+46.4（McDowell，1976），計(jì)算牛場(chǎng)全年的溫濕指數(shù)（THI），分別設(shè)置對(duì)照期（38 ≤THI ≤72）， 冷應(yīng)激期（25 ≤THI ≤38）和熱應(yīng)激期（72 ≤THI ≤78）3 個(gè)試驗(yàn)階段。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法 根據(jù)THI 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果，分別在3 個(gè)試驗(yàn)階段選擇對(duì)照期（THI=56.95）、冷應(yīng)激期（THI=26.46）和熱應(yīng)激期（THI=76.29）3 個(gè)時(shí)間點(diǎn)，跟蹤采集16 頭試驗(yàn)牛的血液，分離血清測(cè)定生化、免疫、抗氧化及激素指標(biāo)。

1.3.1 血清生化指標(biāo) 用比色法試劑盒（中生北控股份有限公司） 測(cè)定總蛋白 （TP）、 白蛋白（ALB、）球蛋白（GLB）、尿素氮（BUN）、葡萄糖（GLU）和甘油三酯（TG）。

1.3.2 血清免疫指標(biāo) 用比色法試劑盒（中生北控股份有限公司）測(cè)定免疫球蛋白A（IgA）、免疫球蛋白G（IgG）和免疫球蛋白M（IgM）；酶免法（北京華英生物技術(shù)公司）測(cè)定白細(xì)胞介素-2（IL-2）、白細(xì)胞介素-4（IL-4）。

1.3.3 抗氧化能力指標(biāo) 酶免法（北京華英生物技術(shù)公司）測(cè)定總抗氧化能力（T-AOC）、超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GSH-PX）。

1.3.4 生長(zhǎng)相關(guān)激素指標(biāo) 放免法測(cè)定促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）、生長(zhǎng)激素（GH）、三碘甲狀腺原氨酸（T3）和甲狀腺素（T4）。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析 所有數(shù)據(jù)均采用Excel 軟件進(jìn)行處理， 使用SPSS 軟件進(jìn)行ANOVA 方差分析和Duncan's 多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 全年THI 指數(shù)測(cè)定結(jié)果 根據(jù)THI 指數(shù)全年監(jiān)測(cè)結(jié)果（圖2），發(fā)現(xiàn)牛場(chǎng)在夏季六、七、八月份屬于輕度熱應(yīng)激（72≤THI≤78）；冬季一、二月份屬于輕度冷應(yīng)激（25≤THI≤38），其余月份處于舒適區(qū)（38≤THI≤72）。 其中，一月份THI 指數(shù)最低（平均THI=31.68）、七月份THI 指數(shù)最高（平均THI=75.22）， 十月份最接近THI 全年平均值（平均THI=53.78），分別對(duì)應(yīng)冷應(yīng)激期、熱應(yīng)激期和對(duì)照期3 個(gè)試驗(yàn)期。

圖1 全年THI 指數(shù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)曲線圖

2.2 血清生化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果 由表1 可知，除TG 外，冷應(yīng)激期的各項(xiàng)生化指標(biāo)最高，其中TP、ALB、GLB 均呈現(xiàn)冷應(yīng)激期＞對(duì)照期＞熱應(yīng)激期的規(guī)律， 冷應(yīng)激期的TP、ALB、BUN、GLU 含量分別比對(duì)照期和熱應(yīng)激期高21.39%和67.47%、33.69%和54.42%、99.43%和70.10%、125.96%和95.02%（P＜0.01），GLB 含量分別高11.69%和81.98%（P＜0.05）。

表1 血清生化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果

2.3 血清免疫指標(biāo)測(cè)定結(jié)果 由表2 可知，IL-2含量冷應(yīng)激期分別比熱應(yīng)激期和對(duì)照期低37.87%和44.62%（P＜0.01）， 而其他指標(biāo)均呈現(xiàn)冷應(yīng)激期＞對(duì)照期＞熱應(yīng)激期的規(guī)律。 其中，冷應(yīng)激期的IgA、IgG 、IgM、IL-4 含量分別比對(duì)照期和熱應(yīng)激期高 26.75% 和 42.14% 、54.99% 和250.96%、34.81%和43.92%（P＜0.01）。

表2 血清免疫指標(biāo)測(cè)定結(jié)果

2.4 血清抗氧化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果 由表3 可知，MDA 含量冷應(yīng)激期分別比對(duì)照期和熱應(yīng)激期低57.57%和63.56%（P＜0.01）， 其他指標(biāo)均呈現(xiàn)冷應(yīng)激期＞對(duì)照期＞熱應(yīng)激期的規(guī)律。 其中，冷應(yīng)激期的SOD、T-AOC、GSH-PX 含量分別比對(duì)照期和熱應(yīng)激期高 125.41% 和385.44% 、65.07% 和79.97%、25.30%和81.21%（P＜0.01）。

表3 血清抗氧化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果

2.5 血清內(nèi)分泌激素測(cè)定結(jié)果 由表4 可知，ACTH 含量冷應(yīng)激期分別比對(duì)照期和熱應(yīng)激期低16.61%和30.36%（P＜0.01），冷應(yīng)激期GH、T3 含量分別比對(duì)照期和熱應(yīng)激期高26.02%和46.89%（P＜0.01）、4.13%和11.50%（P＞0.05）， 對(duì)照期T4 含量分別比冷應(yīng)激期和熱應(yīng)激期高3.48%和18.62%（P＜0.05）。

表4 血清內(nèi)分泌激素測(cè)定結(jié)果

3 討論

3.1 冷熱應(yīng)激對(duì)生化指標(biāo)的影響 生化水平是反映動(dòng)物健康狀況和營(yíng)養(yǎng)水平的重要指標(biāo)（張建剛等，2012），動(dòng)物在熱應(yīng)激條件下，會(huì)增加散熱，減少采食；而處于冷應(yīng)激時(shí)，會(huì)增加產(chǎn)熱，提高采食量。 因此機(jī)體通過(guò)三大能量代謝物質(zhì)（葡萄糖、脂肪和蛋白質(zhì)）代謝反饋來(lái)調(diào)節(jié)尿素氮（BUN）、葡萄糖（GLU）和甘油三酯（TG）活性緩解應(yīng)激。 總蛋白 （TP） 含量是免疫力和代謝水平 （高艷霞等，2014）的準(zhǔn)確反映，肉牛處于熱應(yīng)激時(shí)，免疫與代謝功能退化導(dǎo)致TP 含量降低，其中白蛋白（ALB）和球蛋白（GLB）是TP 組成蛋白，前者調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓后者參與免疫代謝， 所以ALB 和GLB 含量也隨之降低。而冷應(yīng)激時(shí)這3 個(gè)指標(biāo)隨著安格斯牛采食量的升高而升高，這與試驗(yàn)中冷應(yīng)激的TP、ALB 和GLB 極顯著或顯著高于熱應(yīng)激期的變化趨勢(shì)相對(duì)應(yīng)。 BUN 含量可以反映安格斯牛氨基酸平衡和蛋白質(zhì)代謝狀態(tài) （趙拴平等，2012），GLU 含量是衡量肝臟功能的一個(gè)重要指標(biāo)（王蘭等，2007），而TG 是血脂的主要成分，起到供給與儲(chǔ)存能源的作用（馬毅等，2020）。 本試驗(yàn)中， 熱應(yīng)激期的BUN、GLU 和TG 均低于冷應(yīng)激期，說(shuō)明環(huán)境THI 不同直接影響動(dòng)物飼料采食量， 這是冷熱應(yīng)激降低肉牛生產(chǎn)性能的核心因素，表現(xiàn)為葡萄糖濃度和尿素氮含量的降低（O’Brien 等，2010）， 引起干物質(zhì)分化受阻導(dǎo)致脂肪吸收率降低，其次當(dāng)體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)偏低時(shí)會(huì)分解儲(chǔ)存的TG 供能，因此TG 含量便會(huì)下降（馮亞杰等，2016）。

3.2 冷熱應(yīng)激對(duì)免疫指標(biāo)的影響 免疫球蛋白是評(píng)估動(dòng)物免疫狀況的重要指標(biāo)， 主要包括免疫球蛋白A（IgA）、免疫球蛋白G（IgG）和免疫球蛋白M（IgM），其中IgA 是機(jī)體黏膜防御感染的主要物質(zhì)，可以與周?chē)?xì)胞組成局部免疫系統(tǒng)（高錦萍等，2006）；IgG 參與機(jī)體免疫防御反應(yīng)，是血清免疫球蛋白的主要成分； IgM 是特異性免疫反應(yīng)早期抗體（劉慶華，2009）。本試驗(yàn)中IgG 和IgM 在冷應(yīng)激期的含量極顯著高于熱應(yīng)激期，IgA 顯著高于熱應(yīng)激期， 有研究表明熱應(yīng)激可顯著降低奶牛血清中 IgA、IgG、IgM 含量 （Safa 等，2019；Schmautz 等，2018），表明安格斯牛在熱應(yīng)激時(shí)，高溫導(dǎo)致其機(jī)體的免疫組織和功能受到抑制， 損害了體液免疫（彭孝坤等，2019；張燦等，2017）。但冷應(yīng)激時(shí)IgG 和IgM 與對(duì)照期的差異不顯著， 說(shuō)明肉牛對(duì)環(huán)境溫度具有低溫適應(yīng)性強(qiáng)但高溫耐受性差的特點(diǎn)（湖南科技報(bào)，2020），所以低溫對(duì)安格斯牛的免疫功能損傷遠(yuǎn)低于高溫的影響， 因此要重視“三伏天”對(duì)肉牛嚴(yán)重的應(yīng)激反應(yīng)。 IL-2 能促進(jìn)T 細(xì)胞增殖分化和活性， 間接反映機(jī)體免疫應(yīng)答水平（李倜宇，2018）；IL-4 可誘導(dǎo)B 細(xì)胞成熟并刺激其產(chǎn)生免疫球蛋白， 主要以調(diào)節(jié)體液免疫為主（蔡明成，2014）。 本試驗(yàn)中IL-2 在熱應(yīng)激期極顯著高于冷應(yīng)激期，而IL-4 極顯著降低。Sahin 等（2017）和Chance 等（1979）研究表明，熱應(yīng)激能抑制牛的免疫調(diào)節(jié)水平， 表現(xiàn)為IL-2 升高和IL-4降低，本試驗(yàn)結(jié)果與之一致。

3.3 冷熱應(yīng)激對(duì)抗氧化指標(biāo)的影響 動(dòng)物正常代謝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生自由基， 它氧化不飽和脂類形成丙二醛（MDA），對(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞有誘變作用，MDA 含量越多對(duì)細(xì)胞膜的侵蝕作用也越大。而酶促體系就是機(jī)體主要的抗氧化防疫機(jī)制， 包括超氧化物歧化酶（SOD）、總抗氧化能力（T-AOC）和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶 （GSH-PX）（陳雯雯等，2012； 崔恒敏和陳懷濤，2003）。 當(dāng)動(dòng)物遭受應(yīng)激時(shí)，酶促體系的抗氧化水平被打破，此時(shí)機(jī)體需要大量的抗氧化酶來(lái)消除自由基， 表現(xiàn)為SOD、TAOC 和GSH-PX 的活性升高，抑制MDA 升高。 試驗(yàn)中冷應(yīng)激期SOD、T-AOC 和GSH-PX 極顯著高于熱應(yīng)激期，而MDA 反之降低。 胡煜等（2016）發(fā)現(xiàn)， 熱應(yīng)激時(shí)肉牛SOD、T-AOC 和GSH-PX 有不同程度降低，而MDA 升高；同時(shí)肉牛在冷應(yīng)激時(shí)有相反的變化趨勢(shì)（么蕊，2021），本試驗(yàn)結(jié)果與其一致。 由于熱應(yīng)激導(dǎo)致動(dòng)物體內(nèi)氧循環(huán)代謝紊亂進(jìn)而誘導(dǎo)自由基激增， 抗氧化酶系統(tǒng)平衡因此被打破，應(yīng)激狀態(tài)下消耗的抗氧化酶多于新生成的，導(dǎo)致MDA 含量同樣顯著升高 （Kaushik 和Kaur，2003）。 試驗(yàn)中冷應(yīng)激期的MDA 極顯著低于熱應(yīng)激期，表明安格斯牛在冷應(yīng)激中的抗氧化性較好，熱應(yīng)激對(duì)自身造成了一定的氧化損傷， 楊篤寶等（和呂品，2006） 對(duì)奶牛的報(bào)道中也證明了上述觀點(diǎn)，進(jìn)一步證實(shí)了肉牛耐寒不耐熱的特性。

3.4 冷熱應(yīng)激對(duì)內(nèi)分泌激素的影響 促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）為腺垂體分泌的微量多肽激素，是腎上腺皮質(zhì)活性的主要調(diào)節(jié)者。促腎上腺皮質(zhì)激素的分泌受到腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素的控制，由下丘腦分泌，響應(yīng)低濃度皮質(zhì)醇和應(yīng)激的反饋?zhàn)饔茫ɡ盍岷蛷垥?huì)娟，2022）。 當(dāng)動(dòng)物處于應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，內(nèi)分泌通過(guò)下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)軸（HPA）調(diào)節(jié)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定， 刺激激活腎上腺皮質(zhì)細(xì)胞分泌ATCH。相比于對(duì)照期，本試驗(yàn)中熱應(yīng)激期極顯著升高，但冷應(yīng)激期極顯著下降，這與胡麗蓉等（2018）發(fā)現(xiàn)冷應(yīng)激狀態(tài)下荷斯坦奶牛ACTH 含量極顯著下降的結(jié)果一致，陳浩等（2021）研究發(fā)現(xiàn)，西門(mén)塔爾在冷應(yīng)激時(shí)ACTH、GCNE、GCG、GLU 顯著升高而在熱應(yīng)激時(shí)顯著下降。 生長(zhǎng)激素（GH）通過(guò)作用于肌肉、肝臟等靶細(xì)胞，促進(jìn)蛋白質(zhì)合成代謝和脂肪的分解發(fā)揮促生長(zhǎng)的作用（沈建忠，2000）。 冷熱應(yīng)激時(shí)下丘腦-垂體-生長(zhǎng)軸（HPG）開(kāi)啟自適應(yīng)調(diào)節(jié)， 快速釋放生長(zhǎng)激素釋放激素（GHRH），GHRH誘導(dǎo)垂體前葉分泌GH（白丹丹，2017）。但本試驗(yàn)結(jié)果中只有冷應(yīng)激期極顯著高于對(duì)照期，熱應(yīng)激期反而低于對(duì)照期，這與樊華等（2007）的結(jié)論奶牛在長(zhǎng)期熱應(yīng)激條件下GH 含量降低一致，可能是由于肉牛在冷熱應(yīng)激時(shí)飼料采食量差異所致，動(dòng)物在炎熱環(huán)境下采食量減少攝入營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺失，GH 就不能通過(guò)合成蛋白質(zhì)和分解脂肪的方式持續(xù)增長(zhǎng)，姜富貴（等，2018）在奶牛中發(fā)現(xiàn)，GH 與采食量成正相關(guān)也驗(yàn)證了上述結(jié)論。本試驗(yàn)中T3 和T4 在熱應(yīng)激期的含量最低，這是由于動(dòng)物熱應(yīng)激環(huán)境下甲狀腺活動(dòng)減弱，導(dǎo)致T3 和T4 分泌減少，物質(zhì)代謝率降低，從而降低產(chǎn)熱量，這在西門(mén)塔爾牛（陳浩等，2021）和荷斯坦奶牛（何欽，2012）中也得到相同的結(jié)論。而在冷應(yīng)激中，T3 含量高于對(duì)照期，T4 含量低于對(duì)照期，可能是促甲狀腺激素釋放激素（TRH）被激活參與冷應(yīng)激調(diào)節(jié)，最終促進(jìn)T4 合成增多。

4 結(jié)論

本研究條件下，寧夏地區(qū)夏季六、七、八月份屬于輕度熱應(yīng)激，冬季一、二月份屬于輕度冷應(yīng)激，均會(huì)不同程度的影響育肥牛生化、免疫、抗氧化能力以及激素分泌水平，造成肉牛生長(zhǎng)發(fā)育損傷。