冷應(yīng)激對(duì)動(dòng)物血清生化指標(biāo)、抗氧化能力及免疫功能影響的研究進(jìn)展

苑景達(dá) 額日格力圖 任曉琪 何小龍,2*

(1.內(nèi)蒙古民族大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,通遼 028000;2.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院,呼和浩特 010031)

應(yīng)激是指機(jī)體對(duì)外界和內(nèi)部的各種刺激所產(chǎn)生的非特異性反應(yīng)的總和。在生產(chǎn)過程中,存在著諸多應(yīng)激因素,如冷、熱、運(yùn)輸和驚嚇等,這些刺激都會(huì)對(duì)動(dòng)物機(jī)體造成危害。我國(guó)北方地區(qū)冷季較長(zhǎng),低溫和高風(fēng)速的影響使動(dòng)物長(zhǎng)期處于冷應(yīng)激狀態(tài),給動(dòng)物機(jī)體帶來嚴(yán)重?fù)p傷,甚至導(dǎo)致動(dòng)物死亡。根據(jù)持續(xù)時(shí)間和刺激程度的不同,冷應(yīng)激可分為2類,即急性冷應(yīng)激和慢性冷應(yīng)激,但因?yàn)椴煌瑐€(gè)體的體型大小、被毛長(zhǎng)短、生理年齡和種系的不同,其冷應(yīng)激的閾值也有所不同,一般情況下低于常溫10～15 ℃,持續(xù)時(shí)間2～24 h為急性冷應(yīng)激,而低于常溫5～20 ℃,持續(xù)時(shí)間3～21 d稱為慢性冷應(yīng)激[1]。持續(xù)暴露在低溫環(huán)境中會(huì)破壞動(dòng)物的生理平衡,導(dǎo)致免疫機(jī)能下降[2]。雖然近些年來畜牧業(yè)生產(chǎn)水平在不斷提高,集約化生產(chǎn)模式也在逐年增多,但由于地區(qū)發(fā)展不平衡、動(dòng)物習(xí)性、動(dòng)物福利和生產(chǎn)需要等因素仍需為動(dòng)物保留一定的活動(dòng)空間和通風(fēng)措施,所以在生產(chǎn)中很難實(shí)現(xiàn)全封閉飼養(yǎng)[3-4]。當(dāng)動(dòng)物處在冷應(yīng)激狀態(tài)下,低溫環(huán)境對(duì)抗氧化能力和免疫功能的影響直接導(dǎo)致了動(dòng)物機(jī)體組織器官受損,給畜牧業(yè)帶來了較為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此,本文就冷應(yīng)激對(duì)動(dòng)物血清生化指標(biāo)、抗氧化能力和免疫功能的影響作一綜述,為指導(dǎo)冷季畜牧生產(chǎn)提供參考。

1 冷應(yīng)激對(duì)動(dòng)物血清生化指標(biāo)的影響

血清生化指標(biāo)可以在動(dòng)物遭受冷應(yīng)激時(shí)反映出機(jī)體器官、組織所發(fā)生的整體或者局部的代謝變化。通過血清中生化指標(biāo)的變化規(guī)律研究冷應(yīng)激,可以較為直觀準(zhǔn)確地反映出動(dòng)物所處環(huán)境對(duì)動(dòng)物機(jī)體所產(chǎn)生的刺激程度,有利于探明冷應(yīng)激時(shí)動(dòng)物的適應(yīng)機(jī)制,從而減少冷應(yīng)激為畜牧生產(chǎn)工作所帶來的負(fù)面影響。

1.1 冷應(yīng)激對(duì)動(dòng)物血清酶的影響

血清中的酶不但參與機(jī)體的免疫和抗氧化,還參與動(dòng)物機(jī)體的生長(zhǎng)發(fā)育。谷草轉(zhuǎn)氨酶(aspartate aminotransferase,AST)和谷丙轉(zhuǎn)氨酶(alanine aminotransferase,ALT)都可以直接反映出動(dòng)物所處環(huán)境是否舒適、肝臟機(jī)能是否受到損傷[5]。其中AST和ALT是重要的轉(zhuǎn)氨酶,它存在于動(dòng)物的線粒體當(dāng)中,對(duì)蛋白質(zhì)代謝起著重要的作用,其活性的變化可以直接反映動(dòng)物肝臟的健康狀態(tài)[6-7]。ALT和AST正常情況下存在于肝臟組織,不會(huì)通過細(xì)胞膜逸出,在受到應(yīng)激導(dǎo)致肝臟受損時(shí),細(xì)胞膜通透性增大,ALT、AST隨之大量進(jìn)入血清,因此,在臨床醫(yī)學(xué)上常用血清中ALT、AST活性作為判斷肝臟是否受到損傷的重要指標(biāo)。Zhang等[8]研究發(fā)現(xiàn),雄性雛雞暴露于慢性冷應(yīng)激時(shí)血清AST和ALT活性顯著增加,組織學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)肝小葉受損、肝細(xì)胞變性且細(xì)胞質(zhì)出現(xiàn)空泡化。這與Zhou等[9]的研究結(jié)果一致,說明隨著冷應(yīng)激時(shí)間的延長(zhǎng),低溫對(duì)動(dòng)物的肝細(xì)胞代謝產(chǎn)生了影響,冷應(yīng)激對(duì)肝臟功能造成了損傷。但全鑫等[10]發(fā)現(xiàn),小鼠在慢性冷應(yīng)激狀態(tài)下血清AST活性顯著下降,ALT活性沒有顯著變化,但在組織觀察中也發(fā)現(xiàn)了肝臟較多的空泡樣病變和肝細(xì)胞變性,這可能是由于冷應(yīng)激影響了酶的活性且冷應(yīng)激的強(qiáng)度較弱還沒有影響到肝臟的代償能力。綜上所述,冷應(yīng)激會(huì)對(duì)動(dòng)物的肝臟造成損傷且影響其肝細(xì)胞代謝,但可能由于冷應(yīng)激的強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間和不同品種的耐寒性能不同,使血清中AST和ALT活性的變化規(guī)律有所不同,其機(jī)理有待于進(jìn)一步的探究。肌酸激酶(creatine kinase,CK)和乳酸脫氫酶(lactate dehydrogenase,LDH)主要存在于骨骼肌和心肌細(xì)胞中,其主要作用是為肌肉收縮和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)供能[11]。當(dāng)組織受到損傷或疲勞時(shí),CK和LDH會(huì)由于細(xì)胞膜的破損進(jìn)入血液,所以其在血液中活性的增加可以用來判斷動(dòng)物組織受到了損傷。白丹丹等[12]研究發(fā)現(xiàn),三河牛在受到慢性冷應(yīng)激時(shí)血清中CK活性均顯著高于非應(yīng)激期;Xue等[13]也發(fā)現(xiàn),當(dāng)大鼠暴露于急性冷應(yīng)激的環(huán)境中,血清中LDH和CK活性迅速升高。這說明冷應(yīng)激對(duì)CK活性影響較大,表明冷應(yīng)激使動(dòng)物骨骼肌和心肌細(xì)胞受到了一定程度的損傷。Correa等[14]在冬季使用罐式托車對(duì)育肥豬進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)發(fā)現(xiàn),冬季時(shí)育肥豬血清CK活性顯著高于夏季,這可能是因?yàn)檫\(yùn)輸疲勞和冷應(yīng)激的綜合作用下造成了肌肉組織的損傷,從而使血清CK活性上升。以上研究表明,當(dāng)機(jī)體處于冷應(yīng)激環(huán)境時(shí)導(dǎo)致了細(xì)胞代謝異常,引起了心肌、骨骼肌受損,從而血清CK活性有所升高;血清中LDH活性的升高則表明此時(shí)機(jī)體組織已經(jīng)發(fā)生病變,機(jī)體的糖代謝過程已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o氧酵解。

1.2 冷應(yīng)激對(duì)動(dòng)物血清蛋白質(zhì)代謝的影響

血清總蛋白(total protein,TP)是血清固體成分中含量最多的一類物質(zhì),其含量的增高有助于提高機(jī)體的代謝、免疫水平,其含量的高低直接反映了動(dòng)物的健康、營(yíng)養(yǎng)情況[15]。血清白蛋白(albumin,ALB)在體內(nèi)主要起著運(yùn)輸體內(nèi)代謝物質(zhì)的作用。研究發(fā)現(xiàn),與冷季補(bǔ)飼的牦牛相比,不補(bǔ)飼的牦牛血漿TP和ALB含量呈下降趨勢(shì),這不僅表明冷季放牧影響了牦牛的蛋白質(zhì)攝入量,還表明寒冷環(huán)境加強(qiáng)了牦牛體內(nèi)的蛋白質(zhì)代謝過程[16]。Wichman等[17]研究表明,相比出生于較為溫暖季節(jié)(9月)的犢牛,出生在寒冷季節(jié)(1月)的犢牛血清ALB含量顯著降低,且寒冷季節(jié)出生的犢牛成功站起所需的時(shí)間相較溫暖季節(jié)出生的犢牛更長(zhǎng)。Gao等[18]研究也發(fā)現(xiàn),在冬季遭受冷應(yīng)激的驢其血清TP含量明顯低于有防風(fēng)措施的驢。綜上所述,低溫降低了動(dòng)物機(jī)體代謝水平和免疫功能,冷應(yīng)激時(shí)動(dòng)物血清中ALB和TP含量的下降表明其對(duì)低溫的適應(yīng)能力較差,蛋白質(zhì)的合成和分解已經(jīng)失衡。需要注意的是,在對(duì)放牧動(dòng)物進(jìn)行冷應(yīng)激研究時(shí),冬季血清TP和ALB含量的降低還可能是由于冬季放牧?xí)r牧草營(yíng)養(yǎng)價(jià)值低導(dǎo)致蛋白質(zhì)攝入量較少造成的,因?yàn)檠錞P含量與營(yíng)養(yǎng)因素也存在著密切相關(guān)。尿素氮(urea nitrogen,UN)是動(dòng)物蛋白質(zhì)代謝的重要指標(biāo),其在反芻動(dòng)物氮素循環(huán)中發(fā)揮著重要的作用,血清中UN含量的升高表明體內(nèi)蛋白質(zhì)過度分解[19]。冷應(yīng)激下血清中UN含量上升表明腎臟受到了刺激使其排泄UN的功能下降,機(jī)體蛋白質(zhì)代謝處于較差的狀態(tài)[20]。白丹丹等[12]研究發(fā)現(xiàn),三河牛在冷應(yīng)激時(shí)血清UN含量相對(duì)與非應(yīng)激期間有著顯著提高。Liu等[21]研究發(fā)現(xiàn),在冷應(yīng)激時(shí)未飼喂過抗應(yīng)激添加劑的肉雞血清UN含量明顯高于飼喂過抗應(yīng)激添加劑的肉雞。綜上所述,冷應(yīng)激時(shí)動(dòng)物血清UN含量呈上升趨勢(shì),表明蛋白質(zhì)和氨基酸的分解增強(qiáng),此時(shí)動(dòng)物腎臟的代謝功能下降;此外,反芻動(dòng)物血清UN含量的升高也可能是因?yàn)樵谔鞖夂鋾r(shí)由于新鮮牧草匱乏和飼草營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較低等原因,通過增加氮沉積來彌補(bǔ)蛋白質(zhì)攝入的不足所導(dǎo)致。

1.3 冷應(yīng)激對(duì)動(dòng)物血清激素分泌的影響

動(dòng)物受到冷應(yīng)激時(shí)機(jī)體通過產(chǎn)熱來維持體溫恒定,此時(shí)內(nèi)分泌系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用,機(jī)體通過交感-腎上腺髓質(zhì)(sympathetico-adrenomedullary,SAM)軸、下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)(hypothalamic-pituitary-adrenal,HPA)軸、下丘腦-垂體-甲狀腺(hypothalamic-pituitary-thyroid,HPT)軸和一些相關(guān)激素共同在冷應(yīng)激時(shí)發(fā)揮作用。冷應(yīng)激可以迅速提高促甲狀腺激素(thyroid hormone,TSH)的分泌,使得血清三碘甲狀腺原氨酸(triiodothyronine,T3)和甲狀腺素(thyroxine,T4)含量迅速升高,T3可增強(qiáng)鈉鉀泵ATP酶的活性,有利于Na+、K+的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn),使紅細(xì)胞內(nèi)K+的含量發(fā)生變化,導(dǎo)致ATP消耗增強(qiáng),最終使機(jī)體產(chǎn)熱增加以維持恒定的體溫[22]。研究發(fā)現(xiàn),內(nèi)蒙古三河牛在受到嚴(yán)重的冷應(yīng)激后血清T3、T4含量均顯著升高[23]。也有研究發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)期暴露于寒冷環(huán)境下的家兔血清T3含量顯著升高,但血清T4含量顯著降低,這可能是因?yàn)殚L(zhǎng)期暴露在寒冷條件下時(shí)T4增加了向T3的轉(zhuǎn)化造成的[24]。陳浩等[25]研究發(fā)現(xiàn),冷應(yīng)激時(shí)蒙古牛血清中T3和T4的含量顯著升高,但血清TSH含量沒有顯著變化,可能是由于T3和T4含量過高負(fù)反饋抑制了TSH的生成。以上研究表明,處于冷應(yīng)激時(shí)會(huì)激活機(jī)體的HPT軸,此時(shí)TSH分泌增多導(dǎo)致T3、T4含量相較非冷應(yīng)激期間會(huì)迅速上升,加快糖異生作用和肝糖原的合成,提高機(jī)體溫度,從而提高自身對(duì)低溫環(huán)境的適應(yīng)能力。

當(dāng)機(jī)體受到冷應(yīng)激時(shí)體內(nèi)的SAM軸被激活,刺激了腎上腺髓質(zhì)使其釋放腎上腺素和去甲腎上腺素以使機(jī)體適應(yīng)寒冷環(huán)境,當(dāng)SAM軸的調(diào)節(jié)不能使機(jī)體適應(yīng)寒冷環(huán)境時(shí),HPA軸開始發(fā)揮作用,此時(shí)下丘腦釋放促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素,從而刺激垂體生成促腎上腺皮質(zhì)激素(adrenocorticotropic hormone,ACTH),進(jìn)而使糖皮質(zhì)激素(glucocorticoid,GC)的分泌增多,對(duì)下丘腦和垂體進(jìn)行負(fù)反饋?zhàn)饔玫恼{(diào)節(jié),但HPA軸的長(zhǎng)期激活會(huì)使機(jī)體發(fā)生病理變化[26-27]。研究表明,在遭受冷應(yīng)激時(shí)蒙古牛血清中ACTH和GC含量顯著上升,說明冷應(yīng)激狀態(tài)下激活了HPA軸,機(jī)體通過這種方式增強(qiáng)了肝糖原的異生,從而為機(jī)體提供了能量,使動(dòng)物在冷應(yīng)激狀態(tài)下維持了內(nèi)環(huán)境的平衡[25]。腎上腺皮質(zhì)分泌的皮質(zhì)醇(cortisol,COR)作為鹽皮質(zhì)激素醛固酮的前體物質(zhì)可以參與糖、脂肪和蛋白質(zhì)的代謝,寒冷時(shí)會(huì)刺激COR的分泌,從而增強(qiáng)機(jī)體對(duì)低溫的耐受能力[28]。Carnovale等[29]研究發(fā)現(xiàn),延長(zhǎng)冷應(yīng)激時(shí)的運(yùn)輸時(shí)間時(shí)杜蒙雜交羊血清COR含量顯著升高,血清ACTH含量也呈上升趨勢(shì),表明長(zhǎng)時(shí)間的冷應(yīng)激增強(qiáng)了環(huán)境對(duì)HPA軸的刺激,杜蒙雜交羊通過增強(qiáng)COR的分泌調(diào)節(jié)機(jī)體的糖代謝過程,促進(jìn)糖原異生和升高血糖,最終達(dá)到保護(hù)機(jī)體的目的。Abbas等[19]研究也發(fā)現(xiàn),與對(duì)照組相比,冷應(yīng)激時(shí)奶牛血清COR含量顯著升高,但血清ACTH含量顯著下降,這可能是由于COR含量過高負(fù)反饋抑制了ACTH的生成。綜上所述,動(dòng)物在受到冷應(yīng)激時(shí),為了保護(hù)機(jī)體會(huì)激活機(jī)體的HPA軸和SAM軸,使機(jī)體ACTH和COR分泌增多來調(diào)節(jié)糖、脂肪和蛋白質(zhì)的代謝,增強(qiáng)機(jī)體對(duì)冷應(yīng)激的防御反應(yīng),從而維持機(jī)體的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)。

血清中的葡萄糖來自于動(dòng)物在進(jìn)食后對(duì)食物進(jìn)行消化吸收后的糖原分解和糖異生作用。在冷應(yīng)激環(huán)境下血液中葡萄糖含量會(huì)增加,以增強(qiáng)能量供應(yīng)[30]。胰島素(insulin,INS)作為動(dòng)物體中重要的激素,可以降低血液中葡萄糖的含量,參與機(jī)體代謝,加速脂肪合成、儲(chǔ)存。胰高血糖素(glucagon,GLU)是一種由胰腺α細(xì)胞分泌的強(qiáng)效升糖激素,其通過誘導(dǎo)肝臟生成葡萄糖從而升高血液中葡萄糖含量[31]。Wang等[32]研究發(fā)現(xiàn),與秋季適宜溫度相比,冬季發(fā)生冷應(yīng)激時(shí)西門塔爾牛血液中INS含量顯著升高。Wellington等[33]也發(fā)現(xiàn),相比處在等熱區(qū)的山羊,冷應(yīng)激組的山羊血液中INS含量呈升高趨勢(shì),表明冷應(yīng)激時(shí)血糖升高刺激了胰腺使其分泌INS,從而改善機(jī)體對(duì)葡萄糖的耐受性。Zhang等[34]研究發(fā)現(xiàn),蒙古羊在冷應(yīng)激時(shí)血清中葡萄糖和GLU含量顯著升高。高靜雯等[35]的研究也發(fā)現(xiàn),在受到冷應(yīng)激時(shí)阿勒泰羊血清中葡萄糖含量明顯升高,但冷應(yīng)激的時(shí)間和強(qiáng)度不同,血清中INS和GLU含量的變化規(guī)律有所不同。以上研究表明,動(dòng)物受到冷應(yīng)激后血清中葡萄糖含量會(huì)升高,此時(shí)糖原分解、糖異生作用增強(qiáng),機(jī)體動(dòng)用沉積的能量,分解體內(nèi)脂肪等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過提高自身溫度來對(duì)抗冷應(yīng)激,但刺激強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間不同,血清中GLU和INS含量的變化規(guī)律也有所不同。

2 冷應(yīng)激對(duì)動(dòng)物抗氧化能力的影響

丙二醛(malondialdehyde,MDA)為脂質(zhì)過氧化反應(yīng)鏈?zhǔn)浇K止階段的產(chǎn)物,其含量的多少反映了機(jī)體自由基的生成情況,脂質(zhì)過氧化程度高時(shí),細(xì)胞的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)會(huì)遭到破壞,出現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)的核酸等物質(zhì)受到損傷和機(jī)體代謝紊亂[36]。超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)是酶促系統(tǒng)中主要的抗氧化酶,其可以抵抗組織器官免受氧化損傷。GSH-Px可以保護(hù)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu),阻止脂質(zhì)過氧化物堆積時(shí)對(duì)生物膜和組織的損傷。SOD的主要作用也是保護(hù)細(xì)胞,但其主要是通過清除體內(nèi)的超氧陰離子自由基發(fā)揮保護(hù)作用,因此它的活性直接反映了機(jī)體清除自由基的能力?？偪寡趸芰?total antioxidant capacity,T-AOC)能夠反映抗氧化酶系統(tǒng)對(duì)外界刺激的抵抗能力及動(dòng)物體內(nèi)的自由基是否平衡,其降低時(shí)機(jī)體更容易發(fā)生疾病[37]。冷應(yīng)激時(shí)機(jī)體的氧化-抗氧化平衡被打破、自由基過剩,從而產(chǎn)生大量的脂質(zhì)過氧化物,進(jìn)而出現(xiàn)氧化應(yīng)激的現(xiàn)象[38]。El-Gindy等[39]研究發(fā)現(xiàn),與添加抗冷應(yīng)激添加劑的雄兔相比,正常飼喂的雄兔受到冷應(yīng)激時(shí),血清SOD和GSH-Px活性顯著降低,表明冷應(yīng)激損傷了動(dòng)物的抗氧化系統(tǒng)。劉春朋等[40]發(fā)現(xiàn),鵪鶉在遭受急性冷應(yīng)激時(shí)血清GSH-Px活性表現(xiàn)為波動(dòng)狀態(tài),在遭受慢性冷應(yīng)激時(shí)血清GSH-Px和SOD活性呈下降趨勢(shì),且MDA含量增加,并出現(xiàn)了法氏囊細(xì)胞凋亡,表明冷應(yīng)激誘發(fā)了動(dòng)物的氧化應(yīng)激,氧化應(yīng)激對(duì)動(dòng)物的免疫機(jī)能造成了影響并伴隨著免疫器官細(xì)胞凋亡。在低溫環(huán)境下飼養(yǎng)的羔羊也出現(xiàn)血清SOD和T-AOC活性的降低和MDA含量升高,表明羔羊在低溫時(shí)抗氧化能力有所下降[41]。但陳浩等[42]研究發(fā)現(xiàn),相比于非應(yīng)激期間,西門塔爾牛在冬季冷應(yīng)激時(shí)血清中MDA含量顯著升高,T-AOC也隨著冷應(yīng)激時(shí)間的延長(zhǎng)表現(xiàn)為升高,這可能是因?yàn)槌Ｄ晟钤诤涞貐^(qū)的西門塔爾牛適應(yīng)了當(dāng)?shù)貧夂?使T-AOC代償性升高。綜上所述,冷應(yīng)激狀態(tài)下打破了抗氧化酶系統(tǒng)的平衡,機(jī)體由于處于應(yīng)激狀態(tài)下生成了過量的自由基,導(dǎo)致抗氧化酶GSH-Px、SOD活性下降和脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物MDA含量升高,但長(zhǎng)期在寒冷環(huán)境下生活的動(dòng)物其機(jī)體中的抗氧化酶會(huì)出現(xiàn)代償性升高來幫助機(jī)體適應(yīng)周圍環(huán)境,減少了氧化應(yīng)激對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生的損傷,其代償性升高的機(jī)理有待于深入研究。

3 冷應(yīng)激對(duì)動(dòng)物免疫功能的影響

免疫系統(tǒng)對(duì)機(jī)體的正常運(yùn)行起著極其重要的作用,機(jī)體免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)較為復(fù)雜,且冷應(yīng)激時(shí)間和強(qiáng)度不同以及動(dòng)物品種不同都可能表現(xiàn)出不同的免疫反應(yīng)。免疫球蛋白M(immunoglobulin M,IgM)、免疫球蛋白A(immunoglobulin A,IgA)、免疫球蛋白G(immunoglobulin G,IgG)主要在脾臟合成,在特異性免疫中發(fā)揮重要的作用。Shi等[41]研究發(fā)現(xiàn),室外組與電加熱室內(nèi)組相比,羔羊血清IgA的含量顯著降低。但Su等[43]研究發(fā)現(xiàn),早期適當(dāng)?shù)睦鋺?yīng)激時(shí)肉雞血清免疫球蛋白含量反而顯著升高,表明適當(dāng)?shù)睦鋺?yīng)激使肉雞的免疫水平有所提高。Li等[44]研究也發(fā)現(xiàn),接受過間歇冷應(yīng)激訓(xùn)練的雞在冷應(yīng)激時(shí)血清免疫球蛋白含量更為穩(wěn)定。研究顯示,迅速的強(qiáng)冷刺激對(duì)動(dòng)物的免疫系統(tǒng)有抑制作用,而緩慢較弱的冷刺激可以提高免疫功能[45-46]。綜上所述,冷應(yīng)激對(duì)動(dòng)物的體液免疫功能隨著冷應(yīng)激的類型而變化,雖在迅速?gòu)?qiáng)烈的冷應(yīng)激時(shí)會(huì)使體液免疫機(jī)能受到抑制,但緩慢適當(dāng)?shù)睦鋺?yīng)激或冷刺激反而對(duì)體液免疫功能有積極作用,可提高動(dòng)物對(duì)低溫環(huán)境的適應(yīng)能力。有研究發(fā)現(xiàn),白細(xì)胞介素-2(interleukin-2,IL-2)、白細(xì)胞介素-4(interleukin-4,IL-4)可以作為判斷動(dòng)物是否遭受冷應(yīng)激的指標(biāo)[47]。應(yīng)激時(shí)體內(nèi)少量分泌腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、IL-2、IL-4、白細(xì)胞介素-6(interleukin-6,IL-6)等促炎因子對(duì)機(jī)體有保護(hù)作用,而促炎因子分泌過多則會(huì)引起動(dòng)物的組織器官損傷,對(duì)免疫系統(tǒng)造成破壞[48]。不同的促炎因子發(fā)揮的功能不同,例如,IL-2可以參與抗體反應(yīng),同時(shí)還可以增強(qiáng)T淋巴細(xì)胞活性;IL-4也在體液免疫中發(fā)揮著重要作用,其可以使B細(xì)胞成熟并刺激B細(xì)胞產(chǎn)生免疫球蛋白,從而發(fā)揮重要的免疫作用。彭孝坤等[49]研究發(fā)現(xiàn),綿羊在遭受冷應(yīng)激后血清IL-2和IL-6含量顯著上升,IL-4含量顯著下降。Zhao等[50]研究表明,相比于對(duì)照組,急性和慢性肉雞腸道中的IL-2 mRNA表達(dá)量升高,IL-4 mRNA的表達(dá)量均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。Hu等[51]研究表明,與20 ℃時(shí)相比,大鼠在4和-20 ℃時(shí)血漿中IL-2和IL-4含量顯著升高。綜上所述,冷應(yīng)激使動(dòng)物機(jī)體進(jìn)入免疫抑制狀態(tài),冷應(yīng)激時(shí)代表細(xì)胞免疫水平的IL-2含量會(huì)出現(xiàn)升高,但關(guān)于冷應(yīng)激時(shí)IL-4含量變化的研究結(jié)果尚不一致,這可能是由于不同的白細(xì)胞介素在冷應(yīng)激時(shí)發(fā)揮的功能有所不同所致。

4 冷應(yīng)激的防控措施

4.1 營(yíng)養(yǎng)調(diào)控

寒冷狀態(tài)下,動(dòng)物主要通過采食量和代謝率的增加來維持體溫,雖然寒冷狀態(tài)下采食量有所上升,但對(duì)生產(chǎn)沒有幫助,而且對(duì)其免疫系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)以及生長(zhǎng)發(fā)育都會(huì)產(chǎn)生不良影響,給生產(chǎn)帶來直接的經(jīng)濟(jì)損失。低溫會(huì)導(dǎo)致維生素C的合成能力下降,從而影響機(jī)體代謝,所以在低溫時(shí)補(bǔ)充一定的維生素C是必要的[52]。龔勛等[53]在研究添加不同劑量維生素C對(duì)幼龜冷應(yīng)激緩解效果時(shí)發(fā)現(xiàn),冷應(yīng)激前與對(duì)照組相比,除添加500 mg/kg維生素C組外,其他組血清AST、ALP活性均升高,其中添加100 mg/kg維生素C組血清ALT活性顯著升高,而冷應(yīng)激后與對(duì)照組相比,只有添加2 500 mg/kg維生素C組血清中葡萄糖含量下降,說明添加適量的維生素C緩解了冷應(yīng)激造成的幼龜肝臟損傷,而過低或過高劑量的維生素C反而對(duì)幼龜?shù)纳泶x和抗應(yīng)激有抑制作用。低溫環(huán)境下,由于代謝率升高導(dǎo)致自由基的生成增多,破壞了機(jī)體氧化與抗氧化系統(tǒng)的平衡,最終導(dǎo)致氧化應(yīng)激[54]。研究發(fā)現(xiàn),維生素C能夠在大鼠發(fā)生氧化應(yīng)激時(shí)降低其血清中AST、ALT活性,改善氧化應(yīng)激所引起的肝臟損傷,在氧化應(yīng)激時(shí)對(duì)組織有保護(hù)作用[55]。研究表明,維生素E和硒可以有效緩解母牛的應(yīng)激反應(yīng),維生素E通過結(jié)合自由基從而達(dá)到保護(hù)機(jī)體的作用[56]。氨基酸作為動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育中重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),其對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)和更新以及維持能量平衡都起著重要的作用。在動(dòng)物發(fā)生冷應(yīng)激時(shí),氨基酸也能在抗氧化方面發(fā)揮重要的作用。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)補(bǔ)充1%的精氨酸時(shí),育肥豬血清中T-AOC和GSH-Px活性增加[57]。黃思琪等[58]發(fā)現(xiàn),在冷應(yīng)激仔豬飼糧中添加0.8%的L-精氨酸對(duì)生長(zhǎng)性能有顯著的改善作用,添加1.2%的L-精氨酸時(shí)有效抑制了胸腺、脾臟的萎縮,并提高了血清中IgA、IgG、IgM含量。綜上所述,在飼糧中添加抗應(yīng)激添加劑可以有效改善動(dòng)物冷應(yīng)激時(shí)的血清生化指標(biāo),抑制免疫器官萎縮,增強(qiáng)動(dòng)物對(duì)低溫的耐受性,一定程度上緩解冷應(yīng)激所導(dǎo)致的動(dòng)物機(jī)體的損傷。

4.2 環(huán)境調(diào)控

溫度對(duì)動(dòng)物的健康生長(zhǎng)起著至關(guān)重要的作用,在我國(guó)北方冬季嚴(yán)寒,必須通過環(huán)境調(diào)控才能減少冷應(yīng)激給動(dòng)物生產(chǎn)帶來的經(jīng)濟(jì)損失。郭文亮等[59]發(fā)現(xiàn),在內(nèi)蒙古冬季時(shí),與開放式羊舍相比,封閉式羊舍提高了羔羊的免疫水平,降低了羔羊的料重比,提高了日增重。張曉慶等[60]研究發(fā)現(xiàn),冬春季使用暖棚飼養(yǎng)母羊時(shí),由于溫度的提高有效地減少了越冬時(shí)的體重?fù)p失,并提高了母羊的繁殖力,緩解了冷應(yīng)激所帶來的不適。Zhang等[61]研究發(fā)現(xiàn),在寒冷環(huán)境下,提供水溫在30 ℃、水流為300 mL/min流速的飲水時(shí),仔豬的平均日增重顯著提高,料重比顯著降低,并降低了腹瀉率,此外還伴隨著優(yōu)勢(shì)盲腸微生物區(qū)系的改善,主要表現(xiàn)在變形菌門的豐度降低和擬桿菌門的豐度增加,說明寒冷天氣下為仔豬提供溫度適宜的飲水有利于維持健康的腸道微生物環(huán)境,減少寒冷所帶來的刺激。王美芝等[62]研究發(fā)現(xiàn),在使用地暖、保溫?zé)艄┡孀胸i保溫箱時(shí),保溫?zé)粢部蓾M足仔豬對(duì)于豬舍的溫度需求,有效地提高了仔豬日增重且減少了仔豬的死亡率。Hu等[63]研究顯示,在低溫雞舍中使用暖管系統(tǒng),有效緩解了母雞的冷應(yīng)激,血漿中IL-6含量顯著提升。以上研究表明,與營(yíng)養(yǎng)調(diào)控相比,環(huán)境調(diào)控對(duì)于動(dòng)物緩解冷應(yīng)激有著成本低、操作方便的優(yōu)點(diǎn),能夠有效緩解動(dòng)物的冷應(yīng)激,對(duì)免疫功能、生長(zhǎng)性能和飼料利用率等方面都有改善作用。

5 小 結(jié)

盡管國(guó)內(nèi)外對(duì)動(dòng)物冷應(yīng)激的研究有很多,但冷應(yīng)激對(duì)不同動(dòng)物血清生化指標(biāo)的影響并不完全一致,這可能是由于動(dòng)物種類、生理狀態(tài)和所處環(huán)境的不同所導(dǎo)致;冷應(yīng)激時(shí)動(dòng)物抗氧化能力、免疫功能的改變也可直觀反映動(dòng)物組織或機(jī)體受損傷的程度。因此,應(yīng)深入研究冷應(yīng)激對(duì)動(dòng)物血清生化指標(biāo)、抗氧化能力和免疫功能的影響及其影響因素,解析冷應(yīng)激時(shí)動(dòng)物身體機(jī)能變化和適應(yīng)機(jī)制,最終通過營(yíng)養(yǎng)與環(huán)境等調(diào)控手段減小冷應(yīng)激給畜牧業(yè)所帶來的負(fù)面影響。