【牧场技术】奶牛热应激的机制及其评定指标

来源: | 发布时间:2020-07-28 03:51

  近年来,随着奶牛业集约化养殖的迅速发展和全球气候变暖,夏季热应激已经成为影响奶牛生产的重要因素之一,夏季的高温高湿环境极易引起奶牛热应激。

  恒温动物存在一个等温区,在这个等温区内,动物借助物理调节作用来维持正常体温,如果气温过高,超出物理调节维持正常体温的外界温度范围,即“等热区”时,机体散热受阻,物理调节不能维持机体热平衡,导致奶牛一系列不适应的反应称为热应激,也就是指奶牛对于不利于其生理的环境高温产生的非特异性应答反应的总和。奶牛发生热应激反应时,其正常生理功能及其激素平衡等遭到破坏,致使奶牛机体的发生生理生化指标的变化,生产性能、繁殖性能和免疫性能降低。

  因此,国内外许多学者对奶牛热应激的产生机制和缓解措施进行了研究。目前关于缓解奶牛热应激的营养调控措施已经有很多研究成果,而有关奶牛热应激的产生机制和评定指标方面的还在研究中,所以本文主要阐述了有关奶牛热应激的产生机制和评定指标方面的内容。

  1 热应激对奶牛的危害

  奶牛生产的适宜温度是10~20℃,在这个温度范围内奶牛的产乳量、饲料利用率最高,当温度超过27℃时,奶牛会出现热应激反应,奶牛的正常生理功能及其激素平衡等遭到破坏,致使奶牛发生呼吸急促、心跳加快、体温上升、食欲下降、体重减轻、发情机制紊乱、配种受胎率下降、抗病能力减弱、犊牛生长缓慢及死亡率增加等不良后果。

  热应激时,奶牛的代谢机能和酶活性发生改变,导致奶牛的采食量下降和饲料利用率降低,造成奶牛体内营养不足,能量消耗增加。高温导致奶牛采食量下降,减少了营养成分的消化和代谢,产奶量减少,用于乳脂合成的营养成分也减少了。牛奶的乳脂率、乳蛋白率、乳糖率和非脂固形物均因高温热应激而下降。

  热应激还使母牛发情持续时间缩短,发情周期延长,发情表现不明显,影响适时配种,授精后受胎率降低,早期胚胎死亡率增加,妊娠率降低等生殖障碍。热应激对公牛的性欲、射精量和精子密度没有显著的影响,但可使精液质量和精子活力显著降低。高温不同程度地降低了机体细胞免疫和体液免疫的能力,有利于病原微生物的孳生繁殖,使奶牛对疾病抵抗力降低。因而,乳房炎、胎衣不下和子宫内膜炎增加,容易发生中暑和日射病。

  2 奶牛热应激产生和机制

  奶牛热应激时,下丘脑—垂体—肾上腺轴发挥着关键性作用,提供了一个将神经信息转换成生理反应的模式。肾上腺髓质分泌的肾上腺素和去甲肾上腺素增加,它们作用于中枢神经系统,使其兴奋性加强,引起呼吸和心跳加快、心缩力增加、血压升高、组织代谢加强、肝糖源分解增强、脂肪分解加速、血液中游离脂肪酸增多、葡萄糖和脂肪酸氧化过程增强、组织耗氧量和产热量增加。

  同时,外周神经把热刺激传入中枢神经系统,下丘脑分泌促肾上腺释放激素(CRH)作用于垂体,使之分泌促肾上腺皮质激素(ACTH),经血液循环到肾上腺,使肾上腺皮质激素合成和释放增加。

  肾上腺皮质激素包括盐皮质激素、糖皮质激素和少量的性激素,皮质醇可调解物质代谢,促进糖原异生、蛋白质分解、脂肪分解和脂肪酸氧化,增强机体的抵抗力和体液免疫反应。但在持续高温环境下,肾上腺皮质激素和髓质激素的增加对中枢神经系统有反馈作用,抑制中枢,最终使皮质醇分泌量减少。

  3 奶牛热应激的评定

  3.1 外界环境指标

  奶牛正常体温为38.5~39.3℃,适宜的环境温度范围是-5~20℃。温湿指数(THI)是奶牛所处环境中客观反映热应激程度温度和湿度的数值,THI=0.72×(湿球温度+干球温度)+40.6。如果牛舍环境温湿指数在72≤THI≤79之间,为轻度热应激;如果牛舍温湿指数在79≤THI≤88之间,为中度热应激;如果牛舍温湿指数THI>88时为重度热应激。

  3.2 生理生化指标

  目前,评定奶牛热应激的生理生化指标主要有:直肠温度(RT)、呼吸频率(RR)、血红蛋白(Hb)、外周血液学许多指标、红细胞钾、血清中部分常量与微量元素、肌酸磷酸激酶(CK)、谷丙转氨酶(ALT)、抗氧化指标等。从生理指标上看RT和RR是衡量热应激很直观的指标。

  测定牛群的直肠温度,10头或以下群体全部测量,超过10头的群体则随机抽取10头测量,若70%或以上个体的直肠温度为39.4℃~39.5℃,表明牛群处于轻度热应激;若直肠温度为39.6℃~39.9℃,为中度热应激;若直肠温度RT≥40℃,奶牛处于严重的热应激状态。

  温雅俐等研究了热应激对奶牛体温和呼吸机能的影响并探讨热应激对奶牛生理机能影响的机理,试验结果表明:奶牛热应激时,其直肠温度、平均皮肤温度、平均体温及呼吸频率极显著提高(P<0.01),且以上指标均与THI有较强的正相关性(P<0.05);不同泌乳阶段奶牛的直肠温度、体表温度、平均体温及呼吸频率差异不显著(P>0.05)。

  血清中部分常量与微量元素也是评价奶牛热应激的常用指标。离子平衡(CAB),是指血液和尿液中主要阳离子(Na+、K+、Ca2+、Mg2+)毫摩尔数与主要阴离子(Cl-、S2-、PO43-)毫摩尔数之差。奶牛热应激期离子平衡显著变化。

  李建国、以及魏学良等对不同季节的奶牛血清离子水平进行研究,试验结果表明:血清钙、钾、钠含量显著降低(P<0.01),但对血清镁含量无显著影响(P>0.05)。樊华的试验结果也表明热应激显著降低奶牛血清中钙(Ca)、钠(Na)、钾(K)水平(P<0.05),但对血清镁(Mg)无显著影响(P>0.05)。因此,血清中离子水平及其平衡可以反映奶牛热应激的状况。

  3.3 生产性能指标

  反映奶牛热应激的生产性能指标主要是产奶量、乳脂率等。在热应激的情况下,生殖内分泌出现一些抑制反应,使青年牛的乳腺形成和经产母牛的乳腺再生受阻;机体需动员各种机能克服不良作用也会抑制排乳反射,导致产奶量下降,更多的原因是干物质采食量(DMI)降低所致。

  通过测定比较无热应激奶牛(2014年4月)与中度热应激奶牛(2013年7月至8月)的生产性能和牛奶品质,发现中度热应激极显著降低了奶牛采食量、产奶量、乳脂校正乳和能量校正乳产量(P<0.01),极显著降低了牛奶的乳脂率、乳蛋白含量、总固体含量(P<0.01),显著增加了乳中尿素氮含量(P<0.05)。

  此外,高温导致牛奶质量降低,乳脂、乳蛋白、乳糖及非脂固形物含量均因高温而下降。李征等试验结果发现热应激显著降低奶牛的产奶量、乳脂率和乳蛋白率(P<0.05),但对乳糖率无显著影响(P>0.05)。

  温雅俐等试验结果表明:热应激期奶牛的干物质、粗蛋白、粗脂肪、NDF、ADF及Ca和P的消化率显著低于非热应激期(P<0.05);泌乳前期的乳蛋白率和非脂固形物随着热应激的推进而升高(P<0.05)。张凡建等试验结果:中度热应激奶牛乳脂率较轻度热应激显著降低,但与无热应激组相比差别不显著。轻度热应激使奶牛乳蛋白水平极显著降低,但随热应激程度加深,乳蛋白水平有升高趋势。

  3.4 内分泌指标

  内分泌系统不直接参与热应激反应调控,而是通过改变激素影响奶牛的热应激。目前,评定奶牛热应激的内分泌指标主要有:三碘甲状腺原氨酸(T3)、甲状腺素(T4)、肾上腺皮质醇(COR)、促肾上腺皮质激素(ACTH)、肾上腺素(AD)、去甲肾上腺素、胰岛素和糖皮质激素,以及与繁殖性能有关的激素,如雌二醇、孕酮、催乳素等。热应激时,奶牛血浆中的肾上腺素、去甲肾上腺素和皮质醇浓度升高,孕酮、雌激素、催乳素、甲状腺素分泌减少。

  热应激状态下动物血液中的COR浓度显著升高,可高达正常的3~5倍,COR的增加是衡量热应激的重要指标。应激时血浆糖皮质激素的浓度升高,反应迅速,升高幅度大。因测定肾上腺素和去甲肾上腺素比较困难,同时可变性较大,所以多数研究者通常测定外周血的皮质醇含量。

  目前普遍认同的一种观点是血浆皮质醇水平在经历急性热应激时呈上升趋势,而在经历持续热应激时则呈下降趋势。血液中皮质醇激素的水平是温度和能量平衡双重调节作用的的结果。热应激期奶牛比非热应激期血清IL-2和IL-6水平均下降。

  3.5 热休克蛋白

  热休克蛋白(HSP)是应激反应的调控蛋白,指细胞在应激原特别是环境高温诱导下所生成的一组特殊蛋白质,受热或是其他不良的环境因素均可诱导机体HSP的增加。通过测定生物体细胞中热休克蛋白的有无或含量的多少,可判断动物机体是否发生应激或应激反应的程度。

  当热应激基因表达增加时,HSP可以对机体起到一个保护作用,缓解应激对机体的损伤。王建平等对夏季奶牛血液中热休克蛋白的表达量进行了研究,试验结果表明:在热应激过程,高产奶牛血清中热休克蛋白的表达量较高,HSP70表达量随产奶量呈线性增加,而不同热应激蛋白的变化规律差异较大。

  4 小结

  多年来,国内外学者深入研究了热应激对奶牛影响以及缓解热应激措施。人们也已经采取了相应措施来减少热应激给奶牛带来的危害,但要从根本上解决这一问题,还要进一步了解热应激的产生机制、评定热应激的指标,做好奶牛热应激的预防工作,减少热应激对奶牛生产的影响,从而提高奶牛生产的经济效益。

  作者:李蓓蓓,李秋凤,杜柳柳,李建国,曹玉凤来源:的牛



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