牦牛冷应激及其防治措施

曹涵文

(西藏自治区农牧科学院畜牧兽医研究所 西藏 拉萨 850009)

应激是由加拿大病理生理学家Selye于1936年创建的神经内分泌学说，是指动物体对内部和外界各种异常刺激所产生的非特异性应答反应的总和。应激刺激的种类很多，如疾病、创伤、寒冷、炎热、长途运输、中毒、疾病、惊吓、饥饿等[1]。不同的应激反应对牦牛生产性能、神经内分泌及能量代谢的等影响各不相同，牦牛主要分布在青藏高原地区，高海拔缺氧低温的自然环境，加之牧区主要采用散养放牧的饲养模式，特别是每年的11月至次年的五月期间牧草短缺、饲料缺乏，因此冷应激是牦牛普遍存在的应激反应。由于低温环境所引起的冷应激，会引起牦牛免疫系统抑制，表现为抵抗自然灾害的能力减弱，采食量下降、体重降低、生长缓慢、甚者会导致怀孕母牛的流产及死胎等严重结果，因冷应激引起的不利影响是制约青藏高原地区草地畜牧业发展的主要因素之一。

1 冷应激对牦牛机体的影响

1.1 冷应激对牦牛神经内分泌系统的影响

寒冷应激会影响牦牛机体内环境的稳定性，并影响其行为和生理等，可引起机体非特异性变化，甚至会引起机体异常反应。动物在冷应激下，最直接的生理反应就是产热增加，以维持体温的恒定。冷应激条件下的产热机制十分复杂，主要受神经内分泌系统和自主神经的双重调节[2]。牦牛的神经内分泌反应是通过蓝斑-去甲肾上腺素神经元(LC-NE)、交感-肾上腺髓质系统(SAM)、下丘脑-腺垂体-肾上腺皮质系统(HPA)、下丘脑-腺垂体-甲状腺轴(HPT)与一些冷应激相关激素的共同作用来实现稳态调节。

当冷应激发生时，机体对外界刺激会发生一系列的变化，从而导致交感神经的激活，能够刺激下丘脑神产生垂体后叶加压素(VP)和肾上腺皮质激素释放激素(CRH)。CRH能够激活去甲肾上腺素神经元，神经信号从脑桥通过延髓再经过内脏神经元传递到肾上腺髓质，促使去甲肾上腺素和肾上腺素等分泌儿茶酚胺类激素分，从而对靶器官产生影响。在冷应激条件下，皮肤血管上的受体与茶酚胺类物质结合，引起血管平滑肌收缩，降低体热散失，骨骼肌受体与儿茶酚胺结合，能够产生非寒颤性进行产热，这是儿茶酚胺能够产热的重要部位[3]； HPT轴的激活导致ACTH、CRH以及肾上腺皮质激素的释放。当机体遇到刺激时，室旁核能够接受信号，促使CRH神经元活化，导致ACTH接受刺激，在VP和儿茶酚胺和的协同作用下， ACTH的分泌增加，从而促进肾上腺分泌糖皮质激素[4]；TRH作为调节体温的主要神经激素，可通过调节甲状腺轴激素的分泌来适应低温刺激。下丘脑的前视区体温调节中枢对TRH具有调节功能，能够促进体温上升。研究表明TRH抗体能够冷诱导TSH的释放，证明了TRH在冷应激条件下对动物体代谢和产热和的作用[5]。

1.2 冷应激对动物生理免疫的影响

冷应激对动物体免疫系统的作用的影响十分复杂。重度冷应激和急性冷应激通常呈现免疫抑制的现象，而温和冷应激和慢性通常呈现免疫增强的作用。一般情况下，冷应激对免疫系统的影响主要是抑制性的[6]。

机体免疫功能主要取决于脾脏、胸腺和腔上囊和等免疫器官的生理状况，它们对淋巴细胞的分化、诱导、形成、诱导并在免疫过程中起着十分重要的作用。冷应激能够引起淋巴结和脾脏对植物血凝素 A以及刀豆素的反应性降低，导致靶细胞攻击力下降; 抑制T 淋巴细胞的DNA 合成和有丝分裂; 导致浆细胞损坏，影响免疫球蛋白的合成及分泌; 抑制巨噬细胞对抗原的处理和吞噬，从而影响机体的免疫功能[7]。

袁学军等采用100只雄性海兰雏鸡进行急性、慢性冷应激冷适应试验，观察T淋巴细胞和外周血白细胞数目及分类的变化，结果表明，在急性冷应激期间，淋巴细胞/异嗜性细胞数目上升，嗜碱性细胞数目上升， 应激24 h后，冷适应后H/L极显著降低(P<0.01)，T淋巴细胞数目极显著提高(P<0.001)、淋巴细胞数目极显著提高(P<0.01)。表明冷应激能够使雏鸡免疫水平增加，冷应激持续15 d后雏鸡已经能够适应[8]。王玉海等通过研究温和冷应激对贵妃雏鸡胸腺和脾脏中肥大细胞的影响，结果发现，冷应激期间，脾脏中肥大细胞数量逐渐减少，说明冷应激导致雏鸡机体免疫水平抑制，随着冷应激时间的延长肥大细胞数量逐步增加，并在冷应激15 d后趋于稳定，说明随着冷应激时间的延长，雏鸡机体的免疫水平呈波浪式变化并最终趋于适应；研究表明，肥大细胞对机体的不同部位的免疫细胞调节作用各不同[9]。

1.3 冷应激对动物生产性能的影响

冷应激对动物的生产性能有直接的影响。冷应激发生时，摄入到动物体的能量由原来的生产消耗转变成维持机体温度，冷应激适应后，动物的饲料摄入增加，基础代谢率加快，能量储备减低。较强烈的可导致动物呼吸系统疾病、生产性能下降甚至死亡。

Mc Bride[10]将羔羊置于低温和正常温度环境中饲养 , 经过10周后发现在 低温环境中饲养的羔羊跖骨长度明显缩短 , 甲状腺和皱胃重量显著增加(P<0 .01), 对氮和干物质的消化率无影响 , 但体内氮的滞留因冷应激而显著下降(P<0 .05)。荷斯坦有限公司量化了冷应激环境对奶牛生产性能的影响，冷应激导致整个泌乳期产奶量的8.3%的奶损失。不仅仅是反刍动物，比如猪在冷应激条件下的生产性能也会受极大地影响，如偏离最适温度时，其采食量增加5%～15%，育肥猪饲料转化率和日增重降低25% 以上，由于成脂酶活性增强导致皮下脂肪增厚，肉品质下降，生产性能降低等[11]。

1.4 冷应激对动物血液生化指标的影响

血液中存在着多种激素，如T3、T4、糖皮质激素和ACTH等。随着机体的生理调节，这些激素会发生浓度变化，因此结合冷应激条件下的神经调节机制可将这些激素的变化水平作为评估冷冷应激程度的指标。近年来对小鼠的冷应激相关研究[12]已证明，冷应激条件下动物的 HPA 和SAM被激活， 能够促进 ACTH 的分泌。ACTH主要作用于肾上腺，调节皮质醇的分泌与合成，以此来调节机体的体内平衡和适应性。血液中皮质醇直接参与于机体的糖、蛋白质和脂肪，因此皮质醇的浓度变化可以作为 HPA 和SAM被激活的依据。甲状腺激素对动物体的发育、生长、代谢以及组织分化具有非常重要的作用。在奶牛相关冷应激的研究中发现[13],甲状腺激素的分泌和合成受大脑垂体分泌的TSH 控制,其包括T3和T4。当机体在冷应激时，能够激活HTP,促使促甲状腺激素释放激素分泌增加,导致TSH 分泌增强，最终引起血中 T4、T3 水平升高。除此之外， 红细胞钾的含量与动物体耐寒性呈负相关[14-15]。因此，也将血液中红细胞钾的含量作为动物抗冷应激的评价标准。

2 牦牛冷应激防治措施

2.1 改善饲养环境条件

做好牦牛牛舍的通风与保温。首先从牛舍建造设计只初就必须考虑牛舍的冬季通风与保温等技术要求。牛舍的顶部、墙体采用保温材料，并设计与之匹配的通风设施。冬季必须要解决好通风与保温的矛盾，既要保温，又能够保证牦牛牛舍的干燥、清洁和空气的流通。犊牛应采用犊牛岛进行饲养，寒冷季节采用加厚的褥草，避免犊牛受到寒冷侵袭。预防犊牛感冒、腹泻以及其它并发症的发生。

2.2 加强牦牛冷应激基因的筛选

不同品种、品系和个体的应激敏感性不同, 这与遗传基因有关[16]。寒冷条件下，动物通抗冷应激有关的基因启动，使得组织细胞内分泌特异性抗体与抗冷应激相关蛋白的表达，以此来调节机体生理功能来适应冷环境。因此，诱导动物冷适应机制并进行高效运作，筛选出具有适应冷应激的动物品种，提高动物在冷环境下的生产效益和存活率，是未来研究的重点。目前研究较多的基因是解耦连蛋白基因( UCPs) 、热休克蛋白基因( HSPs) 、金属硫蛋白基因( MT)和冷诱导RNA结合蛋白基因( CIRP) 。

Ritossa 于 1962 年发现热休克蛋白( HSP)，其主要包括小 HSP100 、HSP90、HSP70、HSP60、HS等5个亚族。其中，HSP70 能够与细胞内其他分子以不稳定的结构进行结合，并发挥对细胞的保护作用。在正常细胞中，HSP70 的含量较低，当机体处于冷应激状态时其含量会显著升高，可作为机体冷应激反应和评价机体处于危险状态的主要标志; 解偶联蛋白是一种线粒体内膜上的载体，属于线粒体载体超家族，主要有UCP3、UCP2、UCP1、AtUCP 和StUCP，普遍存在于动物机体的各类组织中，ADP /ATP 和UCP1载体具有同源性。1978 年，Rob 和Gillian从仓鼠脂肪组织中发现 UCP1，至今已从许多动物体组织内发现UCP1，并证实UCP1 主要存在棕色脂肪组织中[17]，棕色脂肪组织是机体产热的重要来源；冷诱导 RNA 结合蛋白是一种富含甘氨酸的RNA 结合蛋白，具有对基因进行调控的作用。在应激条件下，可在动物细胞系中进行高效表达[18]；金属硫蛋白是一类富含半胱氨酸的金属结合蛋白MT ，主要包括MT-II、 MT-I、MT-IV 4、MT-III 等亚型。

2.3 牦牛冷应激的营养调控

2.3.1 能量与冷应激 生产实践证明牦牛不同的冷应激条件下，动物体所需要的能量各不相同，在气温升高或降低的条件下可通过调整采食量来满足产热的需求。假如环境温度迅速降低，牦牛的机体来不及调整，就容易造成机体冷应激，可在气温降低的1～2天时间科学的增加饲喂量，使得牦牛获得更多的能量以以应对寒冷应激的影响，同时脂肪做为一种优良的高能物质，可替代部分碳水化合物加入饲料中，另外动物体脂肪的沉积，也能起到很好的耐寒保温的作用。

2.3.2 氨基酸与冷应激 色氨酸是生成5-经色氨的前体物质，5-HT作为一种神经递质能够促进肾上腺皮质激素释放激素生和长激素释放激素的分泌，从而影响促肾上腺皮质激素和生长激素的分泌和释放，在应激反应中起十分重要作用。5-HT的增加会导致动物的抗寒能力和食欲提高。研究表明，饲料中添加适量的色氨酸能够促进雏鸡的生长和抗寒作用。酪氨酸作为去合成甲肾上腺素和甲状腺激素的前体物质，能够影响中枢去甲肾上腺素这和甲状腺素的合成及，从而影响其抵抗寒冷应激的能力[19]。

2.3.3 维生素与冷应激 在冷应激条件机体自身合成的维生素不能满足机体代谢的需要，补饲适量的维生素C可促进动物生长，提高蛋壳强度和产蛋量。维生素C抗是合成糖皮质激素和儿茶酚胺的主要辅助因素，补充维生素C能够有效抑制应激过程中体温的升高、提高抗病力和促进食欲的作用。维生素E能够提高新城疫 HI抗体效价、免疫球蛋白IgG浓度和淋巴细胞的转化率，因此维生素 E有良好的抗冷应激效果，还可通过其抑制脂质过氧化作用提高动物体的耐寒能力[19]。

2.3.4 矿物质与冷应激 I、 Cu、Fe、 Mn、Zn、 Cr、 Ni、Co、F和Se等微量元素能够参与机体的对寒冷适应过程，在冷应激条件微量元素的需求量增加。当动物在缺乏碘和硒的状态时，T4合成不足，由于T4不能转化为T3，甲状腺出现代谢异常，牦牛的生存能力和抗寒能力严重降低[19]。

2.3.5 添加剂与冷应激 添加抗冷应激制剂也能够有效提高家畜的抗寒和抗病能力，缓解冷应激。冷应激条件下，抗冷应激制剂能减弱应激因子对机体的不良反应，降低牦牛冷应激敏感性，减轻应激症状，提高机体的抗寒能力。杨凤微等研究结果表明，应用附子后雏鸡下丘脑中和血清中的NO含量明显下降(P<0.01)，并且GSH-Px活性、白细胞数量和红细胞数量明显提高(P<0.01)，表明附子具有明显抗冷应激的作用[20]。

3 结语

冷应激会给牦牛生产带来许多负面影响，冷应激的深入研究，能够解释在冷应激条件下，动物机体内激素和冷应激相关蛋白以及机体调节机制等的变化规律。在生产实践中，养殖者主要通过提高饲养管理水平，做好保暖与通风，在饲料中添加能量、氨基酸、维生素、矿物质等来减少冷应激对牦牛生长发育所带来的负面影响。伴随着科学的发展，人们从分子水平对冷应激相关基因进行研究，将冷应激和分子生物学原理与相结合进行研究以及对冷应激条件下动物体内细胞因子的表达和相关蛋白及进行研究，并将其应用到动物的抵抗冷应激的育种工作中，具有更重要的应用价值和理论价值。

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