濕熱環(huán)境中溫度和風(fēng)速對(duì)妊娠母豬血清生化指標(biāo)的影響

柴 捷，陳 磊，郭宗義，王金勇，張廷煥，龍 熙，蒲紅州,2*

(1.重慶市畜牧科學(xué)院，重慶 榮昌 402460；2.四川省巴中市南江農(nóng)業(yè)局，四川 巴中 635600)

【研究意義】在高溫高濕環(huán)境中，中樞神經(jīng)系統(tǒng)整合調(diào)節(jié)是豬只抵抗熱應(yīng)激的主要方式，當(dāng)環(huán)境溫濕度超過(guò)其調(diào)節(jié)范圍時(shí)，熱應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致其生理生化指標(biāo)失衡同時(shí)能夠抑制采食中樞的興奮，進(jìn)一步的影響生產(chǎn)性能和機(jī)體正常功能。溫度、濕度、氣流以及太陽(yáng)輻射等環(huán)境因素不僅會(huì)對(duì)豬只的生長(zhǎng)性能以及機(jī)體正常功能產(chǎn)生影響，同時(shí)也會(huì)對(duì)豬只的繁殖性能產(chǎn)生不利的影響，圈舍溫度和濕度是影響種豬繁殖性能最為重要環(huán)境因素[1-3]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】豬只的生存環(huán)境需要隨著生長(zhǎng)階段的不同進(jìn)行改變,通常情況下種公豬的舒適溫度區(qū)間為15～20 ℃，高臨界溫度為25 ℃，若環(huán)境溫度高于此臨界值,飼喂的種公豬便會(huì)出現(xiàn)熱應(yīng)激現(xiàn)象，從而影響精液品質(zhì)，對(duì)于種母豬來(lái)說(shuō),其高臨界溫度值為27 ℃，同樣的當(dāng)在環(huán)境溫度超過(guò)此臨界溫度時(shí),種母豬也會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)激，查閱相關(guān)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)：生存在濕熱環(huán)境中的母豬會(huì)存在妊娠成功率以及發(fā)情率降低的現(xiàn)象，而在某些環(huán)境中母豬的產(chǎn)子數(shù)量也會(huì)受到影響，同時(shí)母豬的斷奶至發(fā)情的時(shí)間間隔也會(huì)顯著增加[4-6]。查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，在養(yǎng)豬業(yè)高度發(fā)達(dá)的美國(guó)熱應(yīng)激同樣會(huì)對(duì)其養(yǎng)豬業(yè)造成巨大的損失[7]；我國(guó)南方大部分地區(qū)6-9月，氣溫都超過(guò)了30 ℃，相對(duì)濕度超過(guò)80 %[8-9]，種豬常常遭受夏季高溫高濕所帶來(lái)的熱應(yīng)激?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】本研究以妊娠母豬為研究對(duì)象，通過(guò)研究不同溫度以及風(fēng)速區(qū)間中妊娠母豬血清中的相關(guān)生化指標(biāo)來(lái)確定溫度和風(fēng)速對(duì)豬只熱應(yīng)激的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以期為妊娠母豬應(yīng)對(duì)熱應(yīng)激提供一些理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物及實(shí)驗(yàn)飼糧

試驗(yàn)于8月上旬至9月中旬在國(guó)家榮昌豬保種場(chǎng)(重慶，榮昌)進(jìn)行，在該時(shí)間段重慶地區(qū)出現(xiàn)典型的濕熱氣候環(huán)境。選取年齡、體重相近、身體健康的妊娠母豬20頭，并將其飼養(yǎng)于水簾風(fēng)機(jī)豬舍。

試驗(yàn)豬只使用常規(guī)玉米-豆粕型飼糧，飼糧配方參照NRC(1998)妊娠母豬飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)配制，其營(yíng)養(yǎng)水平及組成分別見表1～2。

1.2 飼養(yǎng)管理和試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)使用的水簾風(fēng)機(jī)舍內(nèi)安裝有智能型水簾(2個(gè)水簾大小分別為：2.55 m×1.48 m、1.45 m×1.50 m)風(fēng)機(jī)(3個(gè)不同通風(fēng)量的風(fēng)機(jī))降溫系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)及水簾的工作狀態(tài)主要通過(guò)圈舍內(nèi)溫度變化情況進(jìn)行控制。圈舍內(nèi)豬只使用自動(dòng)飼喂系統(tǒng)，自由采食及飲水，飼喂量為2.5 kg/d，自由飲水。試驗(yàn)設(shè)計(jì)3個(gè)溫度水平(21、24和29 ℃)，2個(gè)風(fēng)速區(qū)間(0～1.0和1.0～1.5)m/s。

1.3 測(cè)定指標(biāo)和方法

本試驗(yàn)主要對(duì)妊娠母豬的一些生化指標(biāo)(CORT，MDA和HSP70)進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)抽取不同溫度計(jì)風(fēng)速區(qū)間豬只的血液進(jìn)行分析，對(duì)CORT、MDA、HSP70 3個(gè)指標(biāo)的進(jìn)行檢測(cè)。

表1 基礎(chǔ)飼糧營(yíng)養(yǎng)水平及組成(風(fēng)干基礎(chǔ))

表2 基礎(chǔ)飼糧營(yíng)養(yǎng)水平及組成(風(fēng)干基礎(chǔ))

注：預(yù)混料為(每kg日糧含量)： 維生素D3100 000 IU·kg-1、維生素A 300 000 IU·kg-1、維生素B1≥11 mg·kg-1、維生素E ≥1500 mg·kg-1、維生素B6 ≥30 mg·kg-1、維生素B2≥100 mg·kg-1、生物素≥18 mg·kg-1、葉酸≥90 mg·kg-1、泛酸 ≥350 mg·kg-1、煙酸 ≥450 mg·kg-1、總磷 ≥2.0 %，氯化膽堿 ≥16 000 mg·kg-1、氯化鈉8 %～13 %，銅400～875 mg·kg-1、鋅2000～3750 mg·kg-1、鐵 ≥2500 mg·kg-1、鈷15～40 mg·kg-1、錳1800～2500 mg·kg-1、碘15～40 mg·kg-1。*為實(shí)測(cè)值。

表3 主體間效應(yīng)分析

表4 溫度與風(fēng)速互作對(duì)妊娠母豬血清中CORT濃度的影響

使用Elisa法檢測(cè)血清中的CORT、MDA和HSP70濃度，Elisa具體實(shí)驗(yàn)方法參照說(shuō)明書進(jìn)行操作，試劑盒為BG(Blue Gene，China)原裝試劑盒。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

根據(jù)劃分的區(qū)段采用SAS8.0軟件包的常規(guī)線形模型過(guò)程(PROC-GLM)進(jìn)最小二乘均數(shù)分析，其中P<0.05為差異顯著，P>0.05為差異不顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 濕熱環(huán)境對(duì)水簾舍妊娠母豬血清CORT濃度的影響

由表3可知，圈舍溫度和風(fēng)速顯著影響妊娠母豬血清中CORT濃度，同時(shí)溫度和風(fēng)速兩者之間存在顯著的互作效應(yīng)(表 4，P<0.05)。結(jié)果顯示在環(huán)境溫度超過(guò)等熱區(qū)時(shí)，隨著溫度的升高CORT濃度顯著升高，而風(fēng)速的增加能夠顯著降低血清CORT濃度(圖1，P<0.05)。

2.2 濕熱環(huán)境對(duì)水簾舍妊娠母豬血清MDA濃度的影響

從圖2和表5中可以看到，當(dāng)溫度超過(guò)等熱區(qū)時(shí)，隨著溫度升高，血清中MDA濃度顯著升高(P<0.05)，溫度對(duì)MDA的影響顯著；而風(fēng)速對(duì)妊娠母豬的MDA濃度影響不顯著，隨著風(fēng)速的增加血清中的MDA濃度沒(méi)有發(fā)生顯著變化。同時(shí)風(fēng)速與溫度的互作效應(yīng)也并不顯著(P>0.05)。

2.3 濕熱環(huán)境對(duì)水簾舍妊娠母豬血清HSP70濃度的影響

從表6可看到，妊娠母豬血清中HSP70濃度受環(huán)境溫度的顯著影響(P<0.05，圖3)，當(dāng)溫度超過(guò)等熱區(qū)時(shí)，隨著溫度升高，HSP70濃度顯著增加；從表中可以看出風(fēng)速對(duì)妊娠母豬血清HSP70濃度的影響并不顯著，對(duì)溫度與風(fēng)速的互作效應(yīng)結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)果顯示其對(duì)影響豬血清HSP70濃度也不顯著(P>0.05)，因此妊娠母豬血清中HSP70濃度主要受環(huán)境溫度的影響。

圖1 溫度與風(fēng)速對(duì)妊娠母豬血清中CORT濃度的影響Fig.1 Effect of temperature and air velocity on CORT concentration of pregnant sows

源Variation平方和Sum of squaresdf均方Mean squareFSig.溫度Temperature28 509.264214 254.13242.9020.000風(fēng)速Air velocity6.57216.5720.0200.889溫度?風(fēng)速Temperature?Air velocity693.4182332.2611.0340.360

表6 主體間效應(yīng)分析

3 討 論

劉勝軍等[10](2010)的研究發(fā)現(xiàn)，溫度對(duì)CORT的濃度有顯著的影響，本文試驗(yàn)得到了相似的結(jié)果，妊娠母豬血清中的CORT含量受到溫度、風(fēng)速以及二者之間互作的影響。皮質(zhì)醇(CORT)是一種由腎上腺皮質(zhì)產(chǎn)生的類固醇類糖皮質(zhì)激素，能夠促進(jìn)蛋白質(zhì)分解和減少機(jī)體脂肪貯存，CORT對(duì)保持機(jī)體糖代謝具有重要的作用，CORT能夠加速糖原分解和腎上腺素的產(chǎn)生，同時(shí)CORT可以增強(qiáng)肝臟糖原異生功能，從而增加肝糖原的儲(chǔ)備量[11]。通常情況在畜牧生產(chǎn)過(guò)程中我們都會(huì)將動(dòng)物血清中的CORT水平作為監(jiān)測(cè)動(dòng)物應(yīng)激反應(yīng)的敏感指標(biāo)[12]；研究表明在動(dòng)物受到環(huán)境應(yīng)激時(shí)，其血漿中的CORT濃度會(huì)顯著升高，而且在一定時(shí)間內(nèi)維持較高水平[13]。CORT濃度過(guò)高會(huì)給動(dòng)物機(jī)體造成一些不利影響，當(dāng)母豬血液中CORT含量過(guò)高時(shí)，母豬會(huì)出現(xiàn)機(jī)體氮的負(fù)平衡現(xiàn)象，從而進(jìn)一步的導(dǎo)致母豬出現(xiàn)肌肉消瘦、骨質(zhì)疏松等癥狀；血液中CORT含量過(guò)高，會(huì)增加胃酸、胃蛋白的分泌量，減少外周血中嗜酸性粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的數(shù)量，進(jìn)一步的引起機(jī)體脾臟、淋巴結(jié)中淋巴組織萎縮，從而對(duì)機(jī)體免疫抗體的產(chǎn)生過(guò)程造成不利的影響[14]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在相同溫度的情況下，風(fēng)速的增加能夠顯著的降低血清中CORT的濃度，根據(jù)此結(jié)果可得出結(jié)論，在圈舍內(nèi)可以通過(guò)增加通風(fēng)換氣量、提高風(fēng)速的方式緩解濕熱環(huán)境中妊娠母豬的熱應(yīng)激程度。

圖2 溫度、風(fēng)速對(duì)妊娠母豬MDA濃度的影響Fig.2 Effect of temperature and air velocity on the MDA concentration of pregnant sows

圖3 溫度對(duì)妊娠母豬HSP70濃度的影響Fig.3 Effect of temperature on HSP70 concentration of pregnant sows

在豬只體內(nèi)，丙二醛(MDA)是自由基引發(fā)豬只機(jī)體脂質(zhì)發(fā)生過(guò)氧化反應(yīng)后的產(chǎn)物，健康豬只體內(nèi)的自由基生成、利用和清除功能通常處于一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。豬只體內(nèi)自由基反應(yīng)和活性氧可以通過(guò)很多途徑生成，豬的自由基生成系統(tǒng)主要用活性化的細(xì)胞內(nèi)顆粒、巨噬細(xì)胞、酶、氧化金屬蛋白和白細(xì)胞等，同時(shí)環(huán)境因素中的自由基也能夠進(jìn)入豬只體內(nèi)[9]。當(dāng)動(dòng)物處于非應(yīng)激環(huán)境中，機(jī)體自由基反應(yīng)能夠有效的將氧轉(zhuǎn)化成為能量，以維持機(jī)體的正常生命活動(dòng)[15]。而當(dāng)動(dòng)物處于濕熱環(huán)境時(shí)，豬只機(jī)體內(nèi)自由基生成系統(tǒng)會(huì)受到嚴(yán)重的破壞，這樣會(huì)產(chǎn)生過(guò)量自由基，從而破壞體內(nèi)自由基動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)；同時(shí)MDA濃度的增加會(huì)導(dǎo)致生物膜變性，可能會(huì)出現(xiàn)生物膜功能喪失的現(xiàn)象，因此豬只體內(nèi)的MDA濃度能夠反映細(xì)胞氧化受損的嚴(yán)重程度。已有研究表明，進(jìn)行過(guò)熱暴露處理的豬血清中MDA水平會(huì)發(fā)生顯著升高，同時(shí)該結(jié)果與環(huán)境濕度無(wú)關(guān)[16]，這與我們的試驗(yàn)結(jié)果是一致的；我們的研究結(jié)果顯示，當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)等熱區(qū)時(shí)，隨著溫度的升高，血清中MDA的含量顯著的增加，這就說(shuō)明細(xì)胞損傷程度與溫度高低是成正比的；同時(shí)結(jié)果顯示風(fēng)速對(duì)血清中MDA的濃度影響并不顯著，顯示在該環(huán)境條件下，依靠增加通風(fēng)換氣量或者風(fēng)速并不能夠顯著降低妊娠母豬熱應(yīng)激，這些結(jié)果告訴我們，在畜牧生產(chǎn)過(guò)程中中就需要研究、使用一些其他途徑緩解豬只的熱應(yīng)激，比如使用某些適當(dāng)?shù)慕禍胤绞酵瑫r(shí)也可以在飼料中添加某些抗熱應(yīng)激中草藥制劑。

熱應(yīng)激蛋白(HSP)是機(jī)體在受到濕熱環(huán)境刺激后產(chǎn)生具有高度的保守性的蛋白質(zhì)，是動(dòng)物熱應(yīng)激反應(yīng)的主要標(biāo)志性蛋白，HSP在細(xì)胞生存和維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定等生命活動(dòng)過(guò)程中扮演了十分重要的角色。作為HSPs家族中最保守的一種，HSP70在動(dòng)物機(jī)體受到熱刺激后其含量會(huì)發(fā)生顯著增加，對(duì)于動(dòng)物熱耐受形成過(guò)程HSP70也具有十分重要的作用[17]；在動(dòng)物機(jī)體中隨著HSP70含量的增加，HSP70會(huì)影響體內(nèi)細(xì)胞的熱敏感性，同時(shí)在應(yīng)激原消失一段時(shí)間HSP70內(nèi)都能保持較高的測(cè)定值，HSP70能夠較為準(zhǔn)確的反應(yīng)豬只熱應(yīng)激的狀態(tài)；已有研究人員在試驗(yàn)過(guò)程中構(gòu)建生長(zhǎng)豬的熱應(yīng)激反應(yīng)模型對(duì)生理生化指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，在接受溫濕度刺激時(shí)，機(jī)體血清中HSP70的含量會(huì)顯著升高[18]，該試驗(yàn)結(jié)果與本試驗(yàn)結(jié)果是一致的； 另有研究人員通過(guò)一系列的試驗(yàn)研究，得到了與之前研究相同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果[19]，通過(guò)這些結(jié)果分析我們可以將HSP70作為監(jiān)測(cè)動(dòng)物熱應(yīng)激的良好指標(biāo)。我們?cè)诒疚闹械脑囼?yàn)結(jié)果表明，在妊娠母豬處于等熱區(qū)內(nèi)時(shí)，環(huán)境溫度對(duì)血清中HSP70的濃度影響并不顯著，比如在結(jié)果中顯示21和24 ℃環(huán)境時(shí)血清中HSP70的濃度變化不大；而當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)妊娠母豬等熱區(qū)時(shí)，隨著溫度的升高血清中HSP70的濃度也顯著升高，在該環(huán)境下通過(guò)增加通風(fēng)的方式不能降低HSP70的濃度，通過(guò)增加風(fēng)速和通風(fēng)量并不能降低妊娠母豬的熱應(yīng)激；HSP70具有能夠增強(qiáng)細(xì)胞抵抗高溫的能力，研究報(bào)道，當(dāng)機(jī)體處于熱應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，動(dòng)物機(jī)體血清中的HSP70含量越高，機(jī)體獲得的熱適應(yīng)能力越強(qiáng)，從而提高機(jī)體的熱耐受力[20]。在動(dòng)物機(jī)體處于熱耐受中HSP70對(duì)于維持細(xì)胞功能的穩(wěn)定以及保護(hù)細(xì)胞等方面具有身份重要的意義[21]。HSP70也是主要的伴侶蛋白之一，它的存在能夠促進(jìn)功能蛋白的合成、折疊、裝配以及運(yùn)輸?shù)裙δ?，同時(shí)機(jī)體異常蛋白質(zhì)清除過(guò)程也會(huì)受到HSP70的影響。

4 結(jié) 論

溫度、風(fēng)速及二者的互作效應(yīng)都能顯著影響妊娠母豬血清中CORT的濃度(P<0.05)；血清中MDA和HSP70的濃度顯著地受到環(huán)境參數(shù)影響，當(dāng)超過(guò)等熱區(qū)后，隨著溫度升高，血清中MDA和HSP70濃度顯著升高(P<0.05)，風(fēng)速對(duì)這二者的影響不顯著(P>0.05)。根據(jù)這些熱應(yīng)激監(jiān)測(cè)指標(biāo)可發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的升高豬只熱應(yīng)激加劇，適當(dāng)?shù)慕档铜h(huán)境溫度能夠有效的降低熱應(yīng)激；同時(shí)在濕熱環(huán)境中通過(guò)增加風(fēng)速能夠一定程度的降低熱應(yīng)激，但該方式效果不明顯；可以通過(guò)使用水簾風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，噴霧降溫系統(tǒng)等降低環(huán)境溫度的措施應(yīng)對(duì)豬只的熱應(yīng)激。