浅谈热应激动物的营养调控策略.pdf

技术交流宫玥渊光明牧业有限公司上海200000冤浅谈热应激动物的营养调控策略22 世纪的美国和欧洲袁 热浪将以更高的频率尧强度和持续时间发生袁 甚至会扩散到一些高温较为罕见的地区遥 今年国内的区域性高温事件综合强度已达到历史最强遥 不仅白天环境温度高袁夜间温度也居高不下袁动物夜间散热受限遥 奶牛不耐热袁极易产生热应激遥 养殖场的防暑降温措施有限袁进一步加剧了动物的热应激问题袁 对畜牧业的可持续生产造成了严重的威胁遥 本文论述了养殖场可采取的缓解动物热应激的常见策略及针对动物炎症反应的营养调控方案遥1 热应激的常见策略有些养殖场的动物是室外养殖袁 受到极端环境温度尧湿度和太阳辐射的影响遥 对于这些动物来说袁热应激的风险因素除了乘凉的空间有限袁 还包括高能日粮带来的代谢热负荷遥 几十年来袁家畜的热应激策略主要围绕着减轻热负荷袁采取了 3 种方法袁分别为院渊1冤环境改造来保护动物曰渊2冤选择育种以提高耐热性曰渊3冤 转变营养管理方式以适应营养需求的变化遥1.1 环境改造摘要院在养殖场封闭饲养管理模式下袁动物遭受了巨大的热应激风险袁发生炎症反应袁影响生产效率遥 然而养殖场可采取的实用经济的降温方法屈指可数遥 本文简单介绍了养殖场常见的缓解热应激的策略袁并列举了一些可用的营养性添加剂和炎症调节剂袁以及它们对热应激的调节作用袁以期可拓宽牧场防暑降温工作的新思路遥关键词院热应激曰营养性添加剂曰炎症调节剂曰炎症反应叶奶牛曳 2023 年 09 期61技术交流目前已经采用了多种类型的物理屏障来阻挡辐射以减少热输入量袁同时增强对流和蒸发散热遥 养殖场通过提供更大的遮荫设施来降低牛的呼吸速率和核心体温遥 遮荫设施的功效取决于结构和材料袁同时还需要权衡成本与效益遥 使用喷淋器润湿围栏内的地面可暂时缓解地面辐射袁缺点是地面泥泞遥 干燥地区使用喷淋器打湿牛只可以减少热负荷袁 但此措施在高湿地区无效袁甚至起到反作用袁液滴在动物皮毛上形成屏障袁阻碍非蒸发散热遥 此外袁天气降温后停用喷淋器袁 习惯持续喷淋的动物反而会因不适应这一转变而加剧热应激遥 因此袁喷淋降温最适合在低湿环境下短期使用遥 Dahl 等人渊2020 年冤最新的研究详细介绍了环境改善在减轻热应激方面的有效性和局限性遥1.2 选择耐热基因遗传育种选择具有耐热基因的动物可有效解决热应激袁尤其是在热应激的频发地区遥 上个世纪的养殖场流行选育深色毛发的牛袁 但深色毛发比浅色毛发吸收更多的太阳辐射遥 因此袁深色牛在轻至中度热应激期间的体温和呼吸频率更高袁 极端高温时的死亡率更高遥 同样袁毛色为棕色或黑色的绵羊表现出更高的直肠温度和呼吸频率袁 这是由于它们吸收的太阳辐射量更多遥 此外袁还可以利用瘤牛来提高动物的耐热性袁瘤牛起源于炎热潮湿的地区袁耐热性强遥 任何毛色的瘤牛种的代谢率都低于普通牛种袁 产生的代谢热更少袁排汗和非蒸发散热能力更强遥 因此袁具有部分或纯瘤牛血统的牛只在经历热应激时袁 体温过高尧过度换气尧厌食和生长停滞这些应激反应表现不明显遥此外袁普通牛种的耐热性差异大遥例如袁在严重热应激下袁Senepol 牛和 Romosinuano 牛的体温和呼吸频率的增幅不如安格斯牛的增幅大遥 此外袁与Alentejana尧Frisian 和 Limousine 牛相比袁Mertolenga 牛对热应激的调节能力更强袁 这是由于它们的散热机制更为强大遥 然而耐热性能的提高还需权衡其他性状袁如生长效率尧胴体产量和质量性状袁这些性能在耐热牛中的表现较差遥1.3 营养管理消化代谢过程伴随着热量的产生袁 因此日粮摄入量的减少是动物限制机体内源热增加的一种应对机制遥 热应激下的营养管理有两个目标院渊a冤减少动物的代谢热增量曰渊b冤最大限度减少低摄入量对生长性能的影响遥 代谢热增量取决于日粮组分遥 具体来说袁 高纤维粗饲料的热增量较大袁 精料的热增量适中遥 日粮通常包括粗饲料和精饲料袁可以通过减少日粮摄入量渊热应激动物的自发行为冤或改变精粗比来控制日粮的总热增量遥 即便日粮中含有较高比例的粗饲料袁 仅限制饲喂 75%的自由采食量就可以降低牛只体温遥 除改变日粮配方和减少喂食量外袁添加剂也提供了不同程度的热应激保护遥 电解质尧酵母尧过瘤胃碳水化合物和游离阿魏酸等多种营养添加剂都可以缓解动物的热应激反应袁例如饮水量增加尧体温和呼吸频率降低尧 血液皮质醇浓度和蛋白质氧化率降低遥 日粮添加剂袁如 茁-兴奋剂渊莱克多巴胺和齐帕特罗冤 也可以有效缓解热应激引起的体温过高和过度换气遥 这些添加剂对热应激动物的益处各不相同袁无需设备投入袁也不会像选择耐热基因那样袁以损失生产潜能为代价遥2 热应激下炎症反应的治疗方法全身性炎症反应的治疗目的是改善热应激动物的健康和生长状态遥 养殖场的动物通常是饲喂全混合日粮袁方便补充添加剂及氧化剂来控制炎症遥 本文讨论了几种添加剂产品袁 可用来干预热应激动物的炎症和氧化应激反应袁详见下表遥2.1 姜黄素姜黄素是在姜黄根提取物中发现的一种生物活性物质遥 在中医中广泛应用袁其抗氧化性和抗炎性已在绵羊和其他动物中得到验证遥 姜黄素尚且未用作反刍动物的抗热应激添加剂遥 热应激大鼠在口服姜叶奶牛曳 2023 年 09 期62黄素后袁 肾脏 TNF-琢尧IL-6 和 IL-1茁 表达的增幅较小遥 这表明其他组织中的炎症反应可能也相应减少袁这与肌肉损伤减少的结果相一致遥 尽管姜黄素的抗炎性强袁 但口服给药时袁 动物的胃肠道吸收效果较差遥 研究者们正在考虑通过保护性的分子结构和姜黄素代谢抑制剂来提高生物利用性袁 吸收效果差是目前姜黄素口服剂最主要的限制因素遥2.2 白藜芦醇白藜芦醇是在葡萄等植物中发现的一种生物活性提取物袁具有抗氧化和抗炎作用遥 白藜芦醇对热应激反刍动物的作用尚未明晰袁 但已经在啮齿动物和家禽上进行了相关试验遥 给连续 3 天热应激刺激后的 Sprague-Dawley 大鼠补充白藜芦醇后袁 肝脏中的TNF-琢 生成及其他细胞因子尧 炎症因子的基因表达被抑制遥 尽管这项研究没有评估大鼠的全身性炎症反应和生长情况袁 但可以推测出白藜芦醇的补充对热应激大鼠有益遥 补充白藜芦醇可以减少热应激下鸡的组织炎症反应遥 反刍动物的消化生理与非反刍动物有差异袁可能会影响白藜芦醇的生物利用性袁因此有必要对反刍动物进行研究遥 目前仅在牛去分化脂肪细胞上进行了试验袁 这项体外研究表明白藜芦醇通过影响细胞的基因表达袁 使得热中性和热应激条件下脂肪分解增强袁脂肪的生成减少遥 此外用白藜芦醇治疗可以保护牛脐带间充质干细胞免受一些热休克诱导的细胞损伤遥 然而这些发现还需要动物试验来进一步验证遥2.3 甜菜碱甜菜碱主要存在于甜菜糖蜜中袁 是一种季胺型水溶性生物碱袁 能够作为渗透剂来维持细胞的功能和体积袁 在动物脱水的情况下维持消化道细胞的离子泵功能袁 从而最大限度地减少能量消耗来减轻热应激的不利影响遥 给热应激绵羊每天补充 2g 甜菜碱可以降低母羊的呼吸频率尧 直肠温度和血浆 NEFA浓度遥 向蛋鸡和猪补充甜菜碱导致血浆 GH 浓度急剧增加袁 甜菜碱可以直接作用于生长轴袁 通过提高IGF-1 水平来促进增重遥 对后备牛的热应激试验中发现袁 补充 25g/d 的甜菜碱会增加后备牛血浆中IGF-1尧GH 的浓度袁体重和饲料转化效率提高遥 这表明甜菜碱可保护后备牛在热应激期间的饲料利用效率袁并改善动物的生长性能遥 肉牛长期补充甜菜碱可增加干物质采食量并且改善胴体质量遥 在热中性条件下袁 日粮中添加 150 克甜菜碱会线性增加泌乳牛产奶量遥 然而袁在夏季或炎热条件下袁甜菜碱对泌乳牛的影响还有待确定遥 有研究发现夏季放牧奶牛每天补充 15g 甜菜碱增加了 1.4kg/天的产量袁然而甜菜碱试验组的精料采食量也高于对照组遥2.4 维生素 E+硒维生素 E 和硒渊Se冤一并过量补充时具有强抗氧化性遥给母绵羊口服维生素 E+Se 可预防热应激诱导的 TNF-琢 和 NF-资B 基因过表达袁 减少炎症反应袁缓解体温过高尧过度换气和心率过快的状况遥 一项针对热应激山羊的研究也同样发现袁补充维生素 E+Se 可抑制热应激下的体温和呼吸频率升高袁 山羊试验组的皮质醇和催乳素增幅较小袁甲状腺素的降幅较小遥补充维生素 E+Se 可以提高反刍动物的繁殖率袁加强免疫袁控制奶牛的乳腺炎发病率及机体脂质过氧化遥超量补充维生素 E+Se 可以改善绵羊机体的氧化状态并减少热应激的负面影响遥 越来越多的研究表明超量补充维生素 E+Se 可以改善反刍动物在热应激和过渡期时的抗氧化防御能力尧 酸碱平衡和免疫反应遥 尽管维生素 E+Se 可以清除自由基袁明显改善热应激动物的炎症反应袁但这些添加剂成本高袁使用受限遥2.5 棕-3 多不饱和脂肪酸动物和细胞试验已验证了 棕-3 多不饱和脂肪酸渊棕-3PUFA冤具有减少炎性细胞因子产生和降低信号传导能力的作用袁 例如二十碳五烯酸渊Eicosapen鄄taenoic Acid袁EPA冤 和二十二碳六烯酸渊Docosahex鄄aenoic Acid袁DHA冤遥 棕-3PUFA 可以增加细胞内线粒体的活性及细胞膜完整性袁预防急性/慢性炎症及氧化应激期间肠细胞的凋亡遥 此外袁棕-3PUFA 可以促进抗炎细胞因子的产生遥 对牛和羊的研究表明袁即便动物没有发生急性热应激袁日粮中补充 棕-3PUFA 也能提高动物的生长性能遥 因此袁每天给热应激羔羊补充富含 棕-3PUFA 的鱼油可以缓解粒细胞尧 粒细胞/淋巴细胞尧体温和呼吸频率的升高袁从而改善肌肉生长袁 保护肌内脂肪遥 鱼油可以降低热应激奶牛的TNF-琢 和其他炎症指标袁 这与体温和呼吸频率的降低以及饲料效率的提高有关遥 尽管鱼油是缓解炎症反应的较为有效且便宜的添加剂袁 但它的气味受到技术交流叶奶牛曳 2023 年 09 期63技术交流一些动物的厌恶袁甚至导致采食量下降遥2.6 褐藻及提取物褐藻渊如马尾藻和泡叶藻冤有着极强的抗氧化性和抗炎性袁常用作添加剂遥 褐藻可以降低动物代谢紊乱和动脉粥样硬化的风险遥 动物增加外周毛细血管血流量袁减少内脏血流量袁有助于散热袁防止高温引起的体温过高遥 对于高羊茅中毒的牛袁褐藻提取物可有效缓解中毒动物的氧化应激和炎症袁 有助于胴体重的恢复遥当干褐藻在绵羊日粮中的添加量达到 4%时袁 热应激诱导白细胞尧TNF-琢 和 IL-6 浓度的增加受到抑制袁该方法具有剂量依赖性遥 这一结果使得体温过高和过度换气现象减少袁热应激绵羊恢复生长遥给热应激的波尔山羊补充褐藻提取物袁 也出现了相同的体温调节情况遥2.7 益生菌大量证据表明酵母和益生菌对热应激家禽具有保护作用袁但对于哺乳动物的保护作用并不确定遥 最新的一项研究发现袁 对大鼠进行 42 天的热应激处理袁同时口服嗜酸乳杆菌和酿酒酵母这类益生菌袁无论日粮中是否富含硒袁 大鼠的肝脏炎症和氧化应激指标都得到了缓和袁大鼠试验组的肝组织中 TNF-琢尧IL-6尧COX-2尧NF-资B尧HSP70尧HSP90 基因表达的增幅减小遥 此外袁 在补充益生菌的大鼠中袁 抗氧化剂GPX1尧SOD1 和 Nrf2 基因表达的降幅减小遥 对于后备牛的研究发现袁提前补饲 50 天的酵母益生菌可降低热应激渊持续 7 天冤后备牛体温和呼吸频率遥 在热应激奶牛日粮中添加复合益生菌能够减缓血清三碘甲腺原氨酸和甲状腺素的降 低趋势 袁 并通过提高HSP70 浓度来提高奶牛抗热应激能力遥 在连续 28 天的热应激处理下袁 日粮中添加活酵母会适当降低猪的 TNF-琢 浓度遥 配对喂养时袁热应激处理组的 TNF-琢 浓度与热中性组的水平相当遥 此外袁酵母补充剂没有改善热应激所引起的体温尧呼吸频率尧代谢指标或生长效率的变化遥3 结论舍饲动物的热应激风险更高袁 它们的遮荫设施和其他自我降温途径有限遥 然而袁添加剂可以降低热应激的炎症反应袁从而改善动物生产力遥 在不干涉动物采食量的情况下袁 通过缓解炎症反应来降低热应激对动物的影响袁 减少热应激动物的全身性炎症反应及其对肌肉生长的不利影响有利于动物恢复正常生长遥 热应激阻碍了畜牧业的可持续发展袁因此有必要深入研究营养策略袁 减少炎症反应以改善热应激动物的健康状况和生产力遥参考文献渊略冤叶奶牛曳 2023 年 09 期64