熱應(yīng)激條件下科爾沁肉牛與科爾沁牛免疫功能比較

高麗娟 包雨鑫 郭 煜 吳佳琦 鄭海英 王 梓 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

應(yīng)激反應(yīng)是機體神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)以及免疫系統(tǒng)協(xié)同控制的一系列活動[1]，在這一過程中下丘腦-垂體-腎上腺軸起到了非常重要的作用，將神經(jīng)信息轉(zhuǎn)換為了生理反應(yīng)模式，反應(yīng)過程中中樞神經(jīng)系統(tǒng)會釋放出神經(jīng)遞質(zhì)，進行生理調(diào)節(jié)。對于肉牛來講，飼養(yǎng)管理條件、環(huán)境溫濕度、微生物感染、轉(zhuǎn)運等諸多因素都會引起應(yīng)激反應(yīng)，其中環(huán)境溫濕度應(yīng)激最為常見。國內(nèi)外多項研究表明，熱應(yīng)激會引起肉牛的內(nèi)分泌紊亂，飼料利用率降低，影響肉牛的生產(chǎn)性能[2-3]。通遼屬于內(nèi)蒙古中東部地區(qū)，常出現(xiàn)極端的高溫天氣[4]，科爾沁牛和科爾沁肉牛處于夏季炎熱的環(huán)境下極易受到熱應(yīng)激侵害，使其生產(chǎn)性能、繁殖性能以及自身的免疫力嚴重下降，影響?zhàn)B殖經(jīng)濟效益。

科爾沁牛是應(yīng)用雜交方法培育出的乳肉兼用型品種，其父本為西門塔爾牛，母本為蒙古牛、三河牛和蒙古牛的雜種母牛。隨著專業(yè)化生產(chǎn)的逐步推進，乳肉兼用型品種已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需要，科爾沁肉牛作為純?nèi)庥闷贩N受到了越來越多養(yǎng)殖戶的喜愛?？茽柷呷馀Ｊ窃诳茽柷吲５幕A(chǔ)上，采用北美西門塔爾牛（偏肉用型）作為父本雜交而來，在雜交二代中選擇較為理想的公牛和母牛進行雜交固定，這一肉牛品種表現(xiàn)出了較好的肉用性能[5]。本試驗通過比較熱應(yīng)激下2個品種牛免疫功能和生理指標的變化，來探究不同品種牛的耐熱性，以期為篩選出具有較強耐熱性的肉牛提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗動物

在通遼市科爾沁區(qū)某養(yǎng)牛場分別選擇身高、體重、胎次相近，身體健康的科爾沁肉牛、科爾沁牛各20頭，于熱應(yīng)激期（2019年7月28日-8月3日）和非熱應(yīng)激期（2020年4月11日-4月17日）進行2 個階段的試驗，各階段試驗期均為7 d，所有試驗牛飼養(yǎng)管理條件相同。

1.2 試驗設(shè)計

1）環(huán)境溫濕度測定。將溫濕度計懸掛于距離地面1.5 m 處，在試驗期內(nèi)記錄每天08:00、14:00 時的環(huán)境溫度與相對濕度，連續(xù)記錄7 d，計算溫濕度指數(shù)（THI）。計算公式：THI=（1.8×T+32）－（0.55－0.55×RH）×（1.8×T－26）[6]，式中T為攝氏溫度（℃），RH為相對濕度（%）。

2）樣品采集。在試驗期的最后1 d 用獸用采血器采集所有試驗牛的頸靜脈血5 mL，靜置后3 000 r/min離心15 min，分離得到血清，將血清保存在-20 ℃冰箱內(nèi)待檢。

3）生理指標檢測。用水銀體溫計測定科爾沁牛和科爾沁肉牛的直腸溫度，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)。

1.3 檢測項目

分別采用牛白細胞介素1（IL-1）ELISA 檢測試劑盒、牛白細胞介素2（IL-2）ELISA 檢測試劑盒、牛白細胞介素4（IL-4）ELISA檢測試劑盒、牛白細胞介素6（IL-6）ELISA 檢測試劑盒、牛腫瘤壞死因子α（TNF-α）ELISA 檢測試劑盒、牛免疫球蛋白G（IgG）ELISA 檢測試劑盒以及牛免疫球蛋白M（IgM）ELI?SA檢測試劑盒進行各項指標的檢測，試劑盒均購自上海寶曼生物科技有限公司，具體檢測步驟按照說明書所示。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)用SPSS 22.0 軟件進行單因素方差分析（one-way ANOVA），數(shù)據(jù)用“平均數(shù)±標準差”來表示，以P＜0.05作為差異顯著性判定標準。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫濕度指數(shù)

牛舍環(huán)境溫度和濕度的THI 是判斷牛熱應(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＜THI≤88 為中度熱應(yīng)激狀態(tài)；THI＞88 為重度熱應(yīng)激狀態(tài)[7-10]。通過連續(xù)7 d 對牛舍環(huán)境溫度和濕度的測定，熱應(yīng)激期溫濕指數(shù)THI 見圖1。外界環(huán)境最高氣溫達到40 ℃，平均氣溫約為31.35 ℃，THI 在試驗期間平均為80.67，說明此階段科爾沁牛和科爾沁肉牛正在遭受中度熱應(yīng)激狀態(tài)，符合試驗要求，可以進行下一步試驗。

圖1 熱應(yīng)激期溫濕度指數(shù)

非熱應(yīng)激期溫濕指數(shù)THI 見圖2，外界環(huán)境最高溫度21 ℃，平均氣溫約為11.85 ℃，THI 為55.26，此狀態(tài)未達到應(yīng)激狀態(tài)，可以作為非熱應(yīng)激期，以此比較熱應(yīng)激狀態(tài)和非熱應(yīng)激狀態(tài)下的科爾沁牛和科爾沁肉牛的抗氧化功能指標。

圖2 非熱應(yīng)激期溫濕度指數(shù)

2.2 生理指標

從表1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，呼吸頻率差異不顯著；非熱應(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)激期與非熱應(yīng)激期相比，科爾沁肉牛的呼吸頻率與直腸溫度分別上升了58.14% 和0.33%，而科爾沁牛的呼吸頻率與直腸溫度分別上升了63.99%和1.49%。

表1 熱應(yīng)激與非熱應(yīng)激下呼吸頻率與直腸溫度

2.3 免疫指標

由表2可知，熱應(yīng)激條件下，科爾沁肉牛血清中IL-1、IL-4、IL-6 的水平極顯著高于科爾沁牛，IL-2、TNF-α 水平顯著高于科爾沁牛，IgG 水平顯著低于科爾沁牛，IgM 水平無明顯差異。非熱應(yīng)激條件下，科爾沁肉牛血清中IL-1、IL-2、IL-4、IL-6 以及TNF-α的含量均略高于科爾沁牛，但差異不顯著。

表2 熱應(yīng)激與非熱應(yīng)激下免疫指標

3 討 論

3.1 熱應(yīng)激對生理指標的影響

肉牛的舒適溫度為5～25 ℃[11]，在環(huán)境溫度過高時肉牛會通過調(diào)節(jié)呼吸頻率保持體溫恒定，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，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，在非熱應(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2 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范圍內(nèi)，無顯著差異。

3.2 熱應(yīng)激對免疫功能的影響

IgG 是機體免疫防御的重要組成部分，IgM 則是在抗原侵入機體后抗原抗體反應(yīng)過程中產(chǎn)生時間最早的抗體，也是體液免疫應(yīng)答的重要介質(zhì)[11-13]，血清中IgG 和IgM 的水平能夠反映機體的免疫功能。在應(yīng)激反應(yīng)初期，IgG 會有一定程度的消耗[14]，以啟動免疫應(yīng)答反應(yīng)，當(dāng)應(yīng)激條件持續(xù)作用于動物機體時，血清中免疫球蛋白的水平會升高，證明機體免疫功能增強。在本試驗中，熱應(yīng)激下科爾沁肉牛的IgG 較非熱應(yīng)激條件下有一定程度的降低，而科爾沁牛的IgG 沒有明顯變化，這是因為科爾沁肉牛率先啟動了免疫防御，保護機體的生理機能不受損傷。

白細胞介素是細胞產(chǎn)生的因子，IL-1和IL-6能夠作用于免疫細胞，增強免疫反應(yīng)，減輕應(yīng)激對機體造成的損傷[15]。IL-2 是由活化的T 淋巴細胞產(chǎn)生的多效性細胞因子，它具有促進T 細胞增殖分化的功能，同時還能增強NK 細胞和T 細胞的活性，肉牛血清中的IL-2 水平能反映出機體免疫應(yīng)答啟動情況[16]。IL-4 能夠誘導(dǎo)B 細胞成熟產(chǎn)生免疫球蛋白，在體液免疫過程中發(fā)揮著重要作用。在本試驗中，熱應(yīng)激條件下科爾沁肉牛的IL-1、IL-2、IL-4、IL-6以及TNF-α的水平均高于科爾沁牛，這表明科爾沁牛的免疫功能較強。

4 結(jié) 論

非熱應(yīng)激期，科爾沁牛與科爾沁肉牛的免疫功能與生理指標無明顯差異，但在熱應(yīng)激期，科爾沁肉牛的免疫功能更強，熱適應(yīng)能力更好。