运输应激对家畜免疫机能的影响机制及应对措施

刘延鑫，孙 宇，高腾云

（1．河南中医学院基础医学院，河南 郑州450008；2．河南农业大学牧医工程学院，河南 郑州450002）

随着我国畜牧业快速发展，家畜贸易日益繁荣，但运输应激已成为制约我国畜牧业快速发展的因素之一。运输过程中很多因素，如驱赶、装卸、碰撞、饥渴等因素导致家畜发病或死亡，造成了巨大的经济损失［1－2］。本文介绍了运输应激对家畜免疫机能的影响机制，并提出了应对运输应激的措施，以期为缓解运输应激给畜牧业造成的不利影响提供参考依据。

1 运输应激对家畜免疫机能的影响

国内外研究已经证明，应激能使家畜免疫机能下降，进而导致家畜对疾病的易感性增加。一般来讲，运输应激对家畜免疫机能的影响可以分为对体液免疫和细胞免疫两个方面。

1．1 运输应激影响家畜的体液免疫 通常，当应激因素较弱时，家畜会加强自身的体液免疫，但当应激因素较强并持续时间较长时，家畜的体液免疫反而会出现下降。Mackenzie等［1］通过测定运输过程中断奶犊牛血清中IgG1、IgG2、IgA和IgM 的水平，来研究运输应激对其的体液免疫反应影响，结果表明断奶犊牛在运输后第10天血液中IgG1和IgG2水平显著低于运输前，运输后30d血液中的IgA和IgM含量显著低于无运输组，由此可见运输应激降低了家畜的体液免疫机能。

1．2 运输应激影响家畜的细胞免疫 家畜的细胞免疫同样也会受运输应激影响。Stanger等［2］研究表明成年婆罗门牛在72h的运输后，白细胞尤其是嗜酸性粒细胞数量较运输前48h显著降低，淋巴细胞的免疫功能下降，而在运输后6d才恢复到正常水平，但其体质明显下降，变得更易感染病菌。Buckham Sporer等［3］发现青年公牛在9h运输应激后，血液中嗜中性粒细胞数量显著增高，嗜中性粒细胞中与凋亡相关Fas基因表达量急剧下降，表明运输应激后机体首先调动自身适应性以提高应对不良环境的能力。张彩霞等［4］发现经过2h运输的猪血清，经倍比稀释后仍能显著提高正常猪外周血T淋巴细胞增殖活性（P＜0．05），表明2h运输可增强仔猪的免疫状态，使机体代偿性地调动应急机制来应对不良环境。吕琼霞等［5］发现经1、2、4h的运输应激后，1∶32稀释的受试猪血清对T、B淋巴细胞转化能力均有影响，都是先升高，并以1h运输猪血清的刺激能力最强（P＜0．05），随后开始下降，到4 h时降到最低，说明运输可引起免疫功能变化，而且运输应激与机体免疫功能之间存在着明显的时效关系，只有运输时间超过了机体的可调范围，才会导致明显的免疫抑制效应。以上可见运输应激影响细胞免疫，短暂运输产生的免疫刺激使免疫细胞增加，免疫机能增强，但经过长时间的运输则会造成免疫抑制。

2 运输应激影响家畜免疫机能的机制

2．1 细胞因子对运输应激的调控作用 应激对家畜机体的各系统有广泛的影响，包括改变物质和能量代谢，改变神经内分泌，改变动物免疫功能等，并常伴有组织器官的病理性损伤。Besedovsky［6］曾提出了神经－内分泌－免疫网络假说，揭示神经内分泌系统与免疫系统之间存在的双向生物作用，并且指出这个作用最关键的问题就是应激对这个网络的影响。研究已经证实，神经内分泌系统是调节机体内环境和沟通各系统之间关系的重要系统，而免疫系统作为机体防御屏障，二者之间存在着相互关系，这种联系是以共有的化学信息分子（神经递质、神经肽、细胞因子等）及其受体来实现的［1，7］。

细胞因子主要由免疫细胞生成，是一些具有调节免疫功能的蛋白质［8］。由于细胞因子在中枢神经系统、内分泌系统及免疫系统之间发挥着重要的信使作用，所以细胞因子的变化可能是运输应激导致免疫机能变化的原因之一。吕琼霞等［5］发现猪运输过程中免疫功能和细胞因子的变化并不是单纯的上升和下降，而是一个动态过程。血清IL－2、IL－6、IL－10的含量变化均是在运输后1h时达到最高，随后开始下降并在4h时降到最低，其中IL－6、IL－10在4h时和对照组相比呈极显著的下降（P＜0．01）。吕琼霞等［9］研究表明，运输应激能改变猪脾脏中相关细胞因子的mRNA的表达，经1、2h、4h运输应激后，猪脾脏表达的三种因子mRNA显著变化，均在2h时达最大值，随后又逐渐下降，说明运输应激在影响免疫机能的同时，可以通过细胞因子的释放控制损伤的发生和发展。此外，吕琼霞等［10］研究表明经1、2和4h的运输应激，肠系膜淋巴结中3种细胞因子IL－2、IL－6和IL－10的转录均发生了显著变化，且均是4h时达到最大值，并极显著高于对照组、1h组和2h组（P＜0．01）。

Buckham（2007）［11］等研究表明，青年公牛血液中的一种反映机体抗感染能力的蛋白质BPI（Bactericidal permeability increasing protein，BPI）基因表达在经过9h运输应激后在显著上调，增强抗炎及抗感染水平，并以此提高机体应对运输应激的能力。以上表明，细胞因子参与了调控家畜运输应激免疫机能的机制。

2．2 热休克蛋白家族在运输应激中的表达规律热休克蛋白（Heat shock proteins，Hsps）是动物在受到应激原的刺激后诱导机体细胞内产生的一类高度保守的蛋白质。细胞在正常情形下Hsps表达量固定，但一旦细胞面临胁迫状态时，细胞Hsps表达量就会大量上升，以稳定改变了的细胞内环境，维持细胞的生存［12］。Hsps根据其相对分子质量不同，可分为 Hsp27、Hsp40、Hsp60、Hsp70、Hsp90和Hsp110等6个家族，其中Hsp70可以维持细胞内稳态，促进细胞增殖、具ATPase水解作用、参与细胞骨架的形成与修复、调节酶的活性，以分子伴侣的形式参与其他蛋白质的代谢和功能等［13］；而Hsp90更趋向于与一些功能蛋白如酶、激素受体结合形成复合物，调节它们的活性［14］。

国内外学者围绕热休克蛋白家族在运输应激过程中的表达规律进行了大量的研究。郁红［15］（2007）发现2h的运输应激以后，抗应激的二花脸仔猪Hsp70mRNA转录量升高的同时Hsp70的表达量也升高，而应激敏感猪皮特兰仔猪在运输应激后虽然其Hsp70mRNA发生了显著性升高，但其Hsp70在不同脏器并未出现相一致的表达量的增加，提示了热休克蛋白Hsp70在运输应激中在发挥保护作用。

需要注意的是，不同家族的Hsps表达量在机体受到应激时表现出不同的变化趋势。Lee等［14］在分析两例死于伴有心脏疾患的长途运输猪的心肌组织内各种病理生理指标改变的过程中，偶然发现Hsp90的表达明显减少。鲍恩东等［16］（2001）发现运输应激时，猪肾脏Hsp90和Hsp70的含量明显下降，而Hsp27的含量却升高。同年，鲍恩东等［17］报道，运输应激6h时，猪骨骼肌中Hsp70有所增加，而Hsp90却减少。Hsp90家族在长途运输应激后，出现表达量的进行性降低，提示Hsp90可能作为判断应激损伤的指征。鲍恩东等［18］研究表明，长途运输试验猪肝脏Hsp70家族的Hsp70和Hsp72的表达没有明显的升高（P＞0．05），Hsp90家族的Hsp90的表达出现极显著的增加（P＜0．01），然而，Hsp90家族的Hsp86和小分子量家族的Hsp27的表达量呈现明显的下降（P＜0．05）。李玉保等［19－20］研究表明，运输应激可以导致猪组织损伤和Hsps mRNA转录水平的变化，并且对不同家族的Hsps mRNA转录水平的影响不同，其中Hsp70mRNA的转录水平随着应激时间的延长一直呈现出上升的趋势，而且Hsp90mRNA的转录水平与组织损伤也有着良好的相关性，建议将二者作为猪运输应激的判定指标之一。国外研究表明，组织细胞中Hsps的量发生变化的原因可能是应激时Hsps基因转录水平的变化，也可能是Hsps表达与消耗速度的变化，还可能是增多的Hsps来源于其他组织或细胞［21］。

运输应激时Hsps在不同组织的表达也存在差异。李玉保等［22－23］研究了运输应激对育肥猪的影响，随着应激时间的延长，Hsp27，Hsp70和Hsp90在组织中的定位没有发生肉眼可见的变化，但运输应激可以导致Hsps mRNA在不同组织如肾脏、心肌和背最长肌的细胞浆或细胞核转录水平的变化，并且对不同家族的Hsps mRNA转录水平的影响不同

3 减少运输应激的应对措施

3．1 选育抗应激新品种 减少运输应激对家畜生产的影响，根本的解决途径为选育抗应激品种。猪上面已经证明氟烷基因与猪的应激水平密切相关，经过运输后，氟烷基因呈显性的猪死亡率显著高于携带氟烷基因的猪和无氟烷基因猪［24］。

近年来，研究人员在分子遗传标记辅助选择家畜抗应激性状方面进行了探索，王晓娜等［25－26］在已知的应激性状QTL座位区域内选择了22个微卫星标记，并进行了相关性分析，结果表明，在应激QTL座位内5个微卫星标记对运输后的猪肉品质存在显著影响，11个微卫星标记与抗运输应激性状存在显著影响。刘延鑫等［27］研究表明，与 Hsp70紧密连锁的3个微卫星标记BMS468、BM1258和BM1815与奶牛耐热指标存在显著关联。以上研究为分子标记辅助选育抗应激性强的家畜品种提供了科学依据。

3．2 加强管理，改善运输环境 运输前，要对动物圈舍内部、外周和运输工具等进行充分消毒，检查待运输畜禽健康状况，防止运输过程中患病畜禽与健康畜禽间的交叉感染和疫情传播。张林等［28］认为在合适的家畜装载密度下，使用适当的运输工具，保持较低车速，减少启动和刹车频率可减少家畜的运输应激。杨高丰等［29］建议在气温稍高的季节，采用有蓬车厢运输车进行肉牛的运输对防制“肉牛运输应激综合征”有积极作用。邓红雨等［30］通过对有坡道和无坡道装卸条件下牛的体温和行为进行观测，结果表明，有坡道和无坡道两种装卸方式对牛均有刺激，且有坡道组刺激更强烈，表现为体温显著升高和逃跑、攻击和哞叫等应激行为反应。

3．3 药物防治 近几年，国内学者从营养补充剂、中药方剂和抗生素几个方面对减少家畜的抗应激作用进行了研究。高国柱等［31］通过对146头经铁路运输供港活牛的试验研究，证明口服补液盐配合中药粉（霍香正气散加苦参、黄连、金银花）用于防制牛运输应激损失效果显著，具有经济、实用、简便、易行等特点。Wei S等［32］发现，姜黄色素能够缓解猪只由于运输应激产生的不良反应。贺丛等［33］研究证实，采用抗应激药物（肌肉注射科特壮）能有效降低运输肉牛的发病率与死亡率。杨高丰等［34］研究表明，参苓白术散和四逆散均可使西门塔尔公肉牛运输前后的激素水平、免疫功能指标变化缓和，有一定的抗应激作用，且参苓白术散的抗应激效果优于四逆散。王朝阳等［35］探讨了延胡索酸泰妙菌素、泰乐菌素对经长途运输后肉牛的抗应激和促生长作用及效果，结果表明，两种抗生素对经长途运输后肉牛的抗应激和促生长均有一定作用，且后者效果优于前者。此外，对已发生运输应激综合征的畜禽，应及时对症治疗，以把运输应激综合征的损失降到最低程度。

［1］ Mackenzie A，Drennan M，Rowan T G，etal．Effect of transportation and weaning on humoral immune responses of calves［J］．Research in veterinary science，1997，63（3）：227－230．

［2］ Stanger K Ketheesan N，Parker A J，etal．The effect of transportation on the immune status of Bos indicus steers［J］．Journal of animal science，2005，83（11）：2632－2636．

［3］ Buckham Sporer K R，Burton J L，Earley B，etal．Transportation stress in young bulls alters expression of neutrophil genes important for the regulation of apoptosis，tissue remodeling，margination，and anti－bacterial function［J］．Veterinary immunology and immunopathology，2007，18（1）：19－29．

［4］ 张彩霞，邵斌，赵茹茜，等．运输应激对二花脸仔猪细胞免疫机能的影响［J］．畜牧兽医学报，2008，39（7）：985－988．

［5］ 吕琼霞，张书霞，赵茹茜．运输应激对猪免疫机能的影响及其细胞因子的调控［J］．中国农业科学，2009，42（7）：2579－2585．

［6］ Besedovsky H E，Sorkin．Network of immune－neuroendocrine interactions［J］．Clinical and experimental immunology，1977，7（1）：1－10．

［7］ Besedovsky H O，DEL REY A．Immune－neuro－endocrine interactions：facts and hypotheses［J］．Endocrine reviews，1996，7（1）：64－102．

［8］ Glaser R，MacCallum R C，Laskowski B F．Evidence for a shift in the Th－1to Th－2cytokine response associated with chronic stress and aging［J］．The Journals of Gerontology Series A：Biological Sciences and Medical Sciences，2001，6（8）：477－482．

［9］ 吕琼霞，张书霞，赵茹茜．运输应激对猪脾脏IL－2、IL－6和IL－10mRNAs表达的影响及其调控机制［J］．中国农业科学，2010，43（3）：578－584．

［10］吕琼霞，张书霞，赵茹茜．运输应激对猪淋巴结IL－2、IL－6和IL－10及其受体mRNA转录的影响［J］．南京农业大学学报，2011（1）：95－100．

［11］Buckham Sporer K R，Burton J L，Earley B．Transportation stress in young bulls alters expression of neutrophil genes important for the regulation of apoptosis，tissue remodeling，margination，and anti－bacterial function［J］．Veterinary immunology and immunopathology，2007，118（1）：19－29．

［12］Feder M E，Hofmann G E．Hofmann，Heat－shock proteins，molecular chaperones，and the stress response：evolutionary and ecological physiology，Annual review of physiology［J］．1999，61（1）：243－282．

［13］Snoeckx L H E H，Cornelussen R N，Van Nieuwenhoven F A，etal．Heat shock proteins and cardiovascular pathophysiology．Physiological Reviews，2001，81（4）：1461－1497．

［14］Lee W C，Lin K Y，Chiu Y T，etal．Substantial decrease of heat shock protein 90in ventricular tissues of two suddendeath pigs with hypertrophic cardiomyopathy［J］．The FASEB journal，1996，10（10）：1198－1204．

［15］郁红．花脸和皮特兰两品种仔猪心脏和肾脏的运输应激性损伤与Hsp70相关性研究［D］．南京：南京农业大学，2007．

［16］鲍恩东，Sultan K R，Nowak B，等．热应激蛋白在运输应激的猪肾脏中的表达运输应激的猪肾脏中的表达［J］．农业生物技术学报，2001（3）：230－232．

［17］鲍恩东，Sultan K R，Nowak B，等．运输应激猪骨骼肌中热应激蛋白Hsp70和Hsp90家族的表达［J］．南京农业大学学报，2001（1）：81－84．

［18］鲍恩东，Sultan K R，Nowak B，等．运输应激猪肝脏中热应激蛋白的定位与表达［J］．中国农业科学，2002（9）：1130－1133，1169．

［19］李玉保，鲍恩东，王志亮，等．荧光定量RT－PCR法检测运输应激猪热休克蛋白mRNA转录水平［J］．中国农业科学，2006，39（1）：187－192．

［20］李玉保，裴兰英，鲍恩东，等．运输应激猪 Hsps mRNA转录、分布及免疫器官病理性损伤相关性研究［J］．中国农业科学，2008，41（6）：1832－1837．

［21］Shyu W C，Kao M C，Chou W Y，etal．Heat shock modulates prion protein expression in human NT－2cells．Neuroreport，2000，11（4）：771－779．

［22］李玉保，鲍恩东，赵茹茜．长途运输应激对猪肾脏中Hsps mRNA转录水平及定位影响［J］．江西农业大学学报，2007（6）：857－861．

［23］李玉保，孙培明，王志亮，等．运输应激猪组织病理性损伤、Hsp＿（27）的组织分布及其相关性研究［J］．南京农业大学学报，2005（3）：83－87．

［24］Murray A，Johnson C．Impact of the halothane gene on muscle quality and pre－slaughter deaths in Western Canadian pigs［J］．Canadian Journal of Animal Science，1998，78（4）：543－548．

［25］王晓娜，汪秀星，赵茹茜，等．猪应激性状QTL微卫星标记与运输应激后肉质性状关系的研究［J］．农业生物技术学报，2009（3）：386－392．

［26］王晓娜，汪秀星，赵茹茜，等．应激QTL座位22个微卫星标记与猪应激性状指标的关系［J］．遗传，2008（11）：1439－1447．

［27］刘延鑫，李大齐，崔群维，等．奶牛 Hsp70基因表达及其连锁微卫星标记与耐热性状的相关性［J］．遗传，2010，32（9）：935－941．

［28］张林，张海军，岳洪源，等．运输应激对畜禽的影响及其应对措施［J］．家畜生态学报，2009（2）：106－109．

［29］杨高丰，张凯韩，韩瑾瑾，等．运牛车车厢内风速风向及温湿度变化的监测［J］．安徽农业大学学报，2011，38（3）：486－490．

［30］邓红雨，范佳英，高腾云．牛只运输时坡道装卸对其体温和行为的影响［J］．农业工程学报，2012（S1）：197－200．

［31］高国柱，崔治国．口服补液盐加中药防制牛运输应激的应用研究［J］．内蒙古畜牧科学，1998，19（2）：24－26．

［32］Wei S，Xu H，Xia D，etal．Curcumin attenuates the effects of transport stress on serum cortisol concentration，hippocampal NO production，and BDNF expression in the pig［J］．Domestic animal endocrinology，2010，39（4）：231－239．

［33］贺丛，韩瑾瑾，毛存志，等．2种抗应激处理对 “肉牛运输应激综合征”的疗效对比研究［J］．中国畜牧兽医，2011，38（2）：250－254．

［34］杨高丰，韩瑾瑾，陈晓东，等．2种中药方剂对肉牛运输的抗应激效果［J］．中国兽医学报，2012（8）：1186－1189．

［35］王朝阳，杨高丰，张波，等．两种抗生素对长途运输肉牛的抗应激和促生长作用及对比研究［J］．黑龙江畜牧兽医，2012（15）：121－123．