鄭海英，吳佳琦， 包雨鑫， 王 梓， 高麗娟， 郭 煜， 付明山， 于 明

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

熱應(yīng)激(heat stress)主要指動(dòng)物機(jī)體在高環(huán)境溫度中熱平衡破壞，其自身的散熱功能受阻，使體溫升高而導(dǎo)致產(chǎn)生非特異性的生理防御應(yīng)答反應(yīng)[1-2]。通遼屬于內(nèi)蒙古中東部地區(qū)，常常出現(xiàn)極端的高溫天氣，最高溫度可達(dá)到40 ℃以上，科爾沁牛和科爾沁肉牛處于夏季炎熱的環(huán)境下，極容易受到熱應(yīng)激侵害，使其生產(chǎn)性能、繁殖性能以及自身的免疫嚴(yán)重下降，影響著養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益。

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[3]。

研究旨在用酶聯(lián)免疫法對(duì)熱應(yīng)激和非應(yīng)激期間科爾沁牛和科爾沁肉牛血清中的超氧化物歧化酶(SOD)活力、丙二醛(MDA)含量、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH)和總抗氧化能力(T-AOC)4個(gè)指標(biāo)進(jìn)行檢測，分析在同等因素下科爾沁牛和科爾沁肉牛抗氧化能力的差異，以期為當(dāng)?shù)睾Y選出具有較強(qiáng)耐熱性的肉牛提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

在內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市某養(yǎng)殖場選擇體況相近、身體健康，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)組。試驗(yàn)分為2個(gè)階段，即夏季(2019年7月28日—8月3日)和春季(2020年4月11—17日)。

1.2 溫濕度及溫濕度指數(shù)測定

本試驗(yàn)在通遼周邊地區(qū)養(yǎng)殖場進(jìn)行，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(duì)濕度。根據(jù)Berman[4]報(bào)道的方法計(jì)算牛舍THI，計(jì)算公式為：

THI=(1.8×T+32)-(0.55-0.55×RH)×(1.8×T-26)

式中：T為攝氏溫度(℃)；RH為相對(duì)濕度(%)。

1.3 生理指標(biāo)

直腸溫度用獸用體溫計(jì)對(duì)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(dòng)的次數(shù)。

1.4 血清采樣

試驗(yàn)對(duì)每頭牛進(jìn)行頸靜脈采血5 mL，靜置30 min后，用離心機(jī)3 000 r/min進(jìn)行離心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

血清生化指標(biāo)有SOD、MDA、GSH和T-AOC4個(gè)指標(biāo)，試劑盒均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 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)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)，以P<0.05為差異顯著性標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)結(jié)果均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫濕度及溫濕度指數(shù)

牛舍環(huán)境溫度和濕度的THI以此來判斷牛熱應(yīng)激的重要指標(biāo)，通常情況下THI≤72為無熱應(yīng)激狀態(tài)；72≤THI≤79為輕度熱應(yīng)激狀態(tài)；7988為重度熱應(yīng)激狀態(tài)[5]。通過連續(xù)7 d對(duì)牛舍環(huán)境溫度和濕度的測定，圖1結(jié)果顯示熱應(yīng)激夏季環(huán)境溫濕指數(shù)THI，夏季外界環(huán)境最高氣溫達(dá)到40 ℃，平均氣溫約為31.35 ℃，THI在試驗(yàn)期間平均為80.67，數(shù)據(jù)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(yàn)要求，可以進(jìn)行下一步試驗(yàn)；圖2顯示熱應(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，以此比較熱應(yīng)激狀態(tài)和非應(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(biāo)。

圖1 夏季外界環(huán)境溫濕指數(shù)THI

圖2 春季外界環(huán)境溫濕度THI

2.2 生理指標(biāo)

表1顯示了熱應(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)果可以看出熱應(yīng)激期間，科爾沁牛的直腸溫度顯著高于科爾沁肉牛(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；熱應(yīng)激與非應(yīng)激相比，科爾沁牛呼吸頻率和直腸溫度均極顯著高于非應(yīng)激(P<0.01)，科爾沁肉牛的呼吸頻率極顯著高非應(yīng)激(P<0.01)，直腸溫度差異不顯著(P>0.05)。

表1 熱應(yīng)激和非應(yīng)激科爾沁牛和科爾沁肉牛生理指標(biāo)

2.3 抗氧化指標(biāo)

表2顯示了科爾沁牛和科爾沁肉牛血清抗氧化指標(biāo)測定結(jié)果，可以看出在熱應(yīng)激狀態(tài)下，科爾沁肉牛血清中的SOD、GSH含量差異顯著高于科爾沁牛(P<0.05)，T-AOC含量有比科爾沁牛有升高趨勢，但差異不顯著(P>0.05)，MDA含量極顯著低于科爾沁牛(P<0.01)；在非應(yīng)激期間科爾沁肉牛和科爾沁牛差異不顯著(P>0.05)；熱應(yīng)激下科爾沁牛和科爾沁肉牛血清中的SOD、GSH、T-AOC含量較非應(yīng)激狀態(tài)極顯著降低(P<0.01)，科爾沁牛的MDA含量較非應(yīng)激狀態(tài)極顯著升高(P<0.01)，科爾沁肉牛的MDA含量較非應(yīng)激狀態(tài)顯著升高(P<0.05)。

表2 科爾沁牛和科爾沁肉牛血清抗氧化指標(biāo)測定結(jié)果

3 討論

3.1 熱應(yīng)激與生理指標(biāo)

直腸溫度和呼吸頻率是衡量家畜對(duì)外界環(huán)境是否適應(yīng)的意向重要的生理指標(biāo)，當(dāng)處于熱應(yīng)激時(shí)可通過增加呼吸次數(shù)散發(fā)熱量，當(dāng)呼吸代償仍不能有效維持正常體溫時(shí)，直腸溫度才會(huì)升高[6]。本試驗(yàn)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的，說明在高溫環(huán)境中，科爾沁肉牛的體溫調(diào)節(jié)能力強(qiáng)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，主要是這兩種牛均可以通過自身的各種調(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(dòng)相互協(xié)調(diào)，達(dá)到機(jī)體的生理功能相對(duì)穩(wěn)態(tài)，因此直腸溫度和呼吸頻率都在正常的范圍內(nèi)，無顯著差異。

3.2 熱應(yīng)激與抗氧化指標(biāo)

肉牛的舒適度為5 ℃～25 ℃，當(dāng)環(huán)境溫度、濕度以及太陽輻射等超過肉牛的舒適區(qū)后，便會(huì)出現(xiàn)熱應(yīng)激反應(yīng)，血清中SOD是生物體內(nèi)重要的抗氧化酶，也是生物體內(nèi)清除自由基、抗氧化損傷和調(diào)節(jié)機(jī)體氧化還原狀態(tài)的首要物質(zhì)[7]。其主要作用是催化超氧陰離子和自由基的歧化反應(yīng)，可對(duì)抗與阻斷因氧自由基對(duì)細(xì)胞造成的損害，對(duì)機(jī)體其保護(hù)作用，SOD活性高低可以反應(yīng)機(jī)體內(nèi)活性氧自由基的清除水平[8]。肉牛處于熱應(yīng)激狀態(tài)下其機(jī)體活性氧與自由基增加，為了維持內(nèi)環(huán)境氧化和抗氧化體系的平衡，肉牛血液中的大量抗氧化酶被消耗，導(dǎo)致T-AOC，SOD，GSH活性下降，機(jī)體發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，引起MDA增加[9]。

正常情況下機(jī)體細(xì)胞內(nèi)的活性自由基處于一個(gè)低水平的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，機(jī)體在氧化-抗氧化間維持相對(duì)恒定的氧化還原狀態(tài)，以維持機(jī)體的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。當(dāng)處于高溫環(huán)境出現(xiàn)熱應(yīng)激時(shí)候，氧化還原態(tài)失衡，細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生過多的活性氧化自由基大大超過了動(dòng)物機(jī)體的清除能力，不僅引起細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)過氧化，生成MDA和乙烷等，還會(huì)影響基因的轉(zhuǎn)錄、細(xì)胞信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)、酶和生物大分子的活性、細(xì)胞和器官的功能，以及細(xì)胞的增殖、分化、凋亡、壞死等許多生理病理過程[10-12]。T-AOC代表機(jī)體受外界刺激時(shí)整個(gè)機(jī)體的抗氧化能力，其機(jī)體的降低常常導(dǎo)致其他疾病的發(fā)生。MDA是脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的重要產(chǎn)物，其含量可以反映體抗氧化潛在能力的重要參數(shù)，也能間接反映組織過氧化損傷程度[13]。GSH活性下降，免疫活性細(xì)胞中的過氧化的產(chǎn)物堆積，可導(dǎo)致細(xì)胞功能下降，進(jìn)而影響機(jī)體的免疫力[14]。

試驗(yàn)研究表明，在熱應(yīng)激狀態(tài)下，科爾沁肉牛血清中的SOD、GSH含量差異顯著高于科爾沁牛(P<0.05)，T-AOC含量有比科爾沁牛有升高趨勢，但差異不顯著(P>0.05)，MDA含量顯著低于科爾沁牛(P<0.05)，說明發(fā)生熱應(yīng)激時(shí)的科爾沁肉牛體內(nèi)的抗氧化酶能夠更好更快地清除體內(nèi)產(chǎn)生過量的自由基，使脂質(zhì)過氧化作用降低且減少脂質(zhì)過氧化物MDA含量，減少與類脂、蛋白質(zhì)形成交聯(lián)物，保護(hù)酶的結(jié)構(gòu)和功能的完整性，有效保護(hù)了氧化酶的活性，從而使機(jī)體對(duì)熱應(yīng)激具有較強(qiáng)的抵抗力。對(duì)科爾沁肉牛的抗氧化能力并未產(chǎn)生較大的影響，因此能夠證明在熱應(yīng)激狀態(tài)下科爾沁肉牛比科爾沁牛更具有較好的抗氧化能力。在非應(yīng)激期間科爾沁肉牛中的抗氧化指標(biāo)比科爾沁牛有提高的趨勢，但差異不顯著，說明在未處于高溫?zé)釕?yīng)激狀態(tài)下，兩種品種的牛其體內(nèi)生產(chǎn)的自由基均發(fā)揮著生物學(xué)作用，維持機(jī)體的氧化與抗氧化平衡。熱應(yīng)激狀態(tài)下的科爾沁牛和科爾沁肉牛血清中的MDA含量較非應(yīng)激狀態(tài)下升高，這可能是受到高溫應(yīng)激時(shí)機(jī)體發(fā)生代謝絮亂，從而影響動(dòng)物機(jī)體內(nèi)的SOD含量減少，使其T-AOC活力下降，因此消除自由基能力減弱，總抗氧化能力降低。非應(yīng)激期間，科爾沁肉牛的MDA含量低于科爾沁牛，說明非應(yīng)激期間科爾沁牛肉牛體內(nèi)的氧自由基質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，導(dǎo)致機(jī)體氧化損傷也較科爾沁牛低，因此細(xì)胞受損程度較科爾沁牛弱。

4 結(jié) 論

試驗(yàn)采用酶聯(lián)免疫吸附測定方法對(duì)地方特色的科爾沁牛和科爾沁肉牛分析熱應(yīng)激對(duì)其抗氧化功能的影響，所測得的指標(biāo)表明了在熱應(yīng)激狀態(tài)下，科爾沁肉牛比科爾沁牛具有較好的抗氧化功能，證實(shí)了科爾沁肉牛比科爾沁牛更具有較強(qiáng)耐熱應(yīng)激能力，為當(dāng)?shù)睾Y選出具有較強(qiáng)耐熱性能的肉牛提供參考依據(jù)。