谷氨酰胺对急性热应激肉鸡血清矿物质及激素的影响

张 丹， 胡 洪， 熊进城,2， 吴学壮， 戴四发* (.安徽科技学院 动物科学学院，安徽 凤阳 23300；2.华中农业大学 动物医学院，湖北 武汉 430000)

家禽属于热应激敏感动物,随着社会经济的发展,由于集约化养殖、高密度饲养模式以及全球气候变暖等因素影响下,热应激对家禽造成的危害日益严重,造成重大经济损失[1]。研究表明,热应激会损害肠道保护屏障,继而导致肠道无法抵御毒素入侵,从而引发一系列对机体不利的热应激症状[2]。热应激现象普遍存在于家禽生产中,不仅会导致肉鸡生产性能降低,损害健康,而且还会引起肉品质降低和繁殖性能下降,严重者可引发热衰竭,对家禽生产造成严重影响[3]。

矿物质不仅是动物体内某些器官和组织的构成成分,也是机体内多种酶、激素、维生素、遗传物质等的组成成分,对于动物机体意义重大。当动物遭遇热应激时,由于体内某些激素,酶类和离子平衡被打破,从而导致矿物质代谢紊乱。谷氨酰胺(Gln)属于动物肌肉蛋白质中的一种氨基酸,具有明显抗热应激作用,是动物在应激状态下所需要的一种重要调控因子,近年来研究广泛[4]。Gln具备抗应激、抗氧化、增强免疫力、促进生长等功能。正常情况下,Gln是一种非必需氨基酸,但当动物处于病理状态或应激状态时,Gln的内源性合成无法满足动物自身需要,则变为一种必需氨基酸,必须从日粮中摄取以满足机体的需要。

Gln对急性热应激肉鸡血清矿物质及激素的影响目前尚未有相关报道,本试验以对热敏感的育雏后期肉鸡为对象,进行急性热应激处理,探索日粮添加不同水平Gln对急性热应激肉鸡血清矿物质以及血清激素的影响,为Gln作为抗热应激饲料添加剂的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料与设备

Gln(L型,含量>99.0 %,美国Amresco公司),ELISA试剂盒(Chicken Triiodothyronine Elisa/T3、H222; Chicken Thyroxine Elisa/T4、H223,Chicken Corticosterone Elisa/Cort、H205,Chicken Insulin Elisa/Ins、H203,南京建成生物工程研究所),全自动生化分析仪(AU5400,日本OLYMPUS光学株式会社),电子天平(FA2004,上海上天精密仪器有限公司),数显恒温水浴锅(HH-4),单道移液器(Labsystems Finnpipette 100 μL),8道移液器(Thermo 50 μL)等。

1.2 试验动物与分组设计

选取常规饲养至39日龄(d)AA肉鸡300只,分成5组(每组6个重复,每个重复10只),其中Ⅰ组为适温对照组,饲喂基础日粮,其它各组为热应激组,分别在基础日粮中添加0 %(Ⅱ组)、0.5 %(Ⅲ组)、1.0 %(Ⅳ组)、2.0 %(Ⅴ组)的Gln。饲养至42 d时,适温对照组继续于适宜环境(23±1℃;相对湿度:45 %～50 %)中饲养,试验组则于热应激环境下(34±1℃;相对湿度60%～65 %)进行12 h和24 h急性热应激处理。

1.3 试验基础日粮及饲养管理

试验基础日粮为粉料,根据NRC(1994)进行配制,饲料配方和营养水平见表1。采取立体笼养方式,自由摄食和饮水,光照、湿度和免疫等均按常规管理规范进行。

表1 基础日粮饲料配方和营养水平(%)Table 1 Feed formulation and nutritional level of basal diet(%)

注:上标1表示每公斤日粮提供:维生素A,10 000国际单位;维生素E,20 IU;维生素B6,3 mg;胆钙化醇,2 600 IU;维生素B12,0.014 mg;核黄素,6 mg;维生素K,2 mg;维生素B1(如硫胺素),1.6 mg;D-泛酸钙,20 mg;铁(铁硫酸盐),80 mg;硒(亚硒酸钠),0.15 mg;尼克酸,30 mg;叶酸,0.8 mg;铜(硫酸铜),8 mg;碘(碘化钾),0.35 mg;锌(硫酸锌),40 mg;胆碱(氯化胆碱),0.12 mg;生物素,500 mg。

1.4 血清采集

于42 d时对健康试验鸡称重后热应激12 h、24 h,采用负压采血管于翅下静脉收集血液,每只取2管血(10 mL/管),3 500 rpm,10 min,离心后取血清置于2个血清冷冻管(400 μL)中,-80℃低温冷冻保存,用于血清矿物质含量及激素水平指标测定。

1.5 测试指标与方法

使用全自动生化分析仪对血清钙离子(Ca2+)、钾离子(K+)、钠离子(Na+)和磷离子(P3+)指标进行分析。血清中的总三碘甲状腺原氨酸(T3)、总甲状腺素(T4)、胰岛素(Ins)和皮质酮(Cort)的含量分别采用相应的试剂盒进行测定,测定方法按试剂盒说明书进行。

1.6 数据统计与处理

采用Excel 2007软件对原始数据进行整理,SPSS 18.0软件对数据进行描述分析,计算出平均数和标准误,通过单因素方差分析,得出数据差异性,以P>0.05表示差异不显著,P<0.05表示差异显著,P<0.01表示差异极显著。

2 结果与分析

2.1 Gln对急性热应激12 h肉鸡血清矿物质的影响

由表2可知,在热应激的作用下,添加0%Gln组与空白对照组相比,Ca2+浓度显著降低10.56%(P<0.05);K+、Na+和P3+分别降低了17.09%(P>0.05)、1.26%(P>0.05)和6.83%(P>0.05)。热应激各组中,与0%组相比,添加Gln的各组,Ca2+含量升高17.72%(P<0.05)、16.14%(P<0.05)和12.20%(P<0.05);K+含量升高了10.20%(P>0.05)、3.47%(P>0.05)和2.45%(P>0.05);Na+含量升高了3.28%(P>0.05)、4.42%(P>0.05)和8.24%(P>0.05);P3+含量升高了4.71%(P>0.05)、3.14%(P>0.05)和3.66%(P>0.05)。添加Gln的各组Ca2+含量与适温对照组差异不显著(P>0.05)。

表2 谷氨酰胺对急性热应激12 h肉鸡血清矿物质的影响Table 2 Effect of Gln on serum mineral in broilers under 12 h AHS

注:同行之间比较,各组肩标不同小写字母之间表示差异显著(P<0.05),不同大写字母表示差异极显著(P<0.01),下同。

2.2 Gln对急性热应激24 h肉鸡血清矿物质的影响

表3 谷氨酰胺对急性热应激24 h肉鸡血清矿物质的影响Table 3 Effect of Gln on serum mineral in broilers under 24 h AHS

由表3知,在热应激的作用下,添加0%Gln组与空白对照组相比,Ca2+、K+、Na+和P3+分别降低了4.51%(P>0.05)、9.05%(P>0.05)、2.66%(P>0.05)和2.14%(P>0.05)。在热应激各组中,与0%组相比,添加Gln的各组,Ca2+浓度升高7.27%(P>0.05)、3.27%(P>0.05)和2.55%(P>0.05);K+升高了1.79%(P>0.05)、5.10%(P>0.05)和8.16%(P>0.05);Na+升高了1.04%(P>0.05)、4.27%(P<0.05)和4.86%(P<0.05);P3+升高了2.73%(P>0.05)、3.28%(P>0.05)和13.66%(P>0.05)。

2.3 Gln对急性热应激12 h肉鸡血清激素水平的影响

表4 谷氨酰胺对急性热应激12 h肉鸡血清激素水平的影响Table 4 Effect of Gln on serum hormone level in broilers under 12 h AHS

由表4可知,在热应激的作用下,添加0%Gln组与空白对照组相比,T3、T4和Ins水平分别下降了50.30%(P<0.05)、43.27%(P<0.01)和48.28%(P<0.05),Cort水平升高了20.11%(P>0.05)。在热应激各组中,与0%组相比,添加Gln的各组,T3水平升高了55.42%(P>0.05)、68.67%(P>0.05)和72.29%(P>0.05),T4水平升高了8.41%(P>0.05)、25.65%(P>0.05)和59.60%(P<0.05或0.01),Ins升高了16.67%(P>0.05)、23.33%(P>0.05)和60.0%(P>0.05),Cort水平下降了0.23%(P>0.05)、17.65%(P>0.05)和25.34%(P>0.05),各组间差异不显著。添加Gln的各组T3含量与适温对照组差异不显著(P>0.05)。

2.4 Gln对急性热应激24 h肉鸡血清激素水平的影响

表5 谷氨酰胺对急性热应激24 h肉鸡血清激素水平的影响Table 5 Effect of Gln on serum hormone level in broilers under 24 h AHS

由表5可知,在热应激的作用下,添加0%Gln组与空白对照组相比,T3、T4和Ins水平分别下降了53.07%(P<0.05)、48.51%(P<0.01)和60.34%(P<0.05),Cort水平升高了35.53%(P<0.05)。在热应激各组中,与0%组相比,添加Gln的各组,T3水平升高了10.71%(P>0.05)、21.43%(P>0.05)和35.71%(P>0.05),T4水平则升高了35.59%(P>0.05)、41.73%(P>0.05)和53.10%(P<0.05或0.01),Ins分别升高了52.17%(P>0.05)、60.87%(P>0.05)和100%(P>0.05),Cort水平分别下降了18.39%(P>0.05)、19.45%(P>0.05)和31.08%(P<0.05)。添加Gln的各组Ins、Cort含量与适温对照组差异不显著(P>0.05)。

3 结论与讨论

在我国的许多地区特别是南方地区,热应激是影响养殖业中家禽生产性能及抗病力的一个重要因素。因此,人们从环境设施、日常管理和饲料饮水等多方面采取相关措施,在增强动物抗热应激的能力方面取得了一定的成果。同时使用营养性或非营养性的抗热应激添加剂将会取得更加显著的作用,研究表明,维生素、微量元素、电解质,酸化剂、中药提取物等添加剂可缓解热应激[5],但添加Gln作为动物的抗热应激剂的报道相对较少。国内外报道初步显示了Gln在家禽机体中的运用状况,发现Gln在动物血液中大量存在,具有促生长、免疫调控、抗应激、抗疲劳、抗感染、维持酸碱稳态、提高其生产性能,增强免疫力等功能[6]。本试验采用急性热应激方式(34±1℃)对肉鸡进行处理,分析血清中矿物质K+、Ca2+、Na+、P3+及部分激素水平的变化,反映出急性热应激对肉鸡血清代谢的影响程度。

血清中K+和Na+属于碱性离子,在血清中的浓度变化受机体血液的酸碱度影响。Na+和K+对维持体液渗透压,神经冲动传导和细胞外液容量具有重要作用,由于热应激的作用,可导致机体发生呼吸性碱中毒。为了维持机体酸碱平衡,肾脏通过排出血液中Na+、K+等离子来降低血液pH值以维持内环境的稳定。此外,钾是生命活动必需的矿物质之一,动物试验证明钾代谢障碍会造成许多疾病的发生。本试验结果表明,从12 h到24 h,肉鸡血清K+浓度不断降低。当K+浓度下降幅度超过机体自我调节范围时,肉鸡会出现低血钾症。添加Gln之后,可以不同水平的提高血清K+的含量,从而维持机体酸碱平衡。热应激致使血浆渗透压降低,刺激肾上腺醛固酮激素分泌增加。由于醛固酮的保钠排钾的生理作用,Na+在经过肾小管时重吸收增加,K+通过肾小管排出量增加,血液中K+浓度下降[7]。本试验结果表明,血清Na+在急性热应激条件下有一定的下降趋势,日粮中添加2.0% Gln可使热应激处理24 h时血清Na+水平显著升高。

受热应激影响,血清中钙、磷浓度也降低。肉鸡血清Ca2+浓度降低与李建国研究类似,机体内酸碱平衡被热应激打破,产生大量有机酸,Ca2+与有机酸结合,导致血中Ca2+浓度下降[8],这也有可能是热应激致使动物采食量降低,饮食中Ca2+摄入不足,影响小肠黏膜对Ca2+的运输所致[9]。本试验结果表明,血清钙、磷的浓度随热应激时间增加继续降低,这一结果与前人的研究结果一致。日粮中添加Gln可以提高血清中钙、磷的含量。本试验发现日粮中添加0.5%～2.0% Gln对热应激12 h肉鸡血清中Ca2+均有显著影响,对热应激24 h肉鸡血清中Ca2+影响均不显著。

热应激会导致肉鸡血液中的T3、T4水平发生下降。进一步研究表明家禽的热应激反应是通过下丘脑-垂体-肾上腺轴和交感神经系统的激活而产生的,并由此改变血浆T3、T4和Ins的水平[10],同时提高血浆Cort的水平,从而改变机体的代谢状态。本试验结果表明,急性热应激显著降低了T3、T4和Ins的水平,提高了Cort的含量,这一变化与前人研究结果一致。本试验也发现,热应激时长不同,对不同激素的影响情况也不同,热应激12 h对于T3的影响大于其它三种激素,而24 h热应激时对于T3的影响则小于其它三种,这可能与这一激素的生理特性有关,其具体原因还有待于进一步的研究。

本试验发现,经12 h热应激后日粮添加2.0% Gln时,除T4外均无显著性影响。经24 h热应激后,添加0.5%Gln,对于各激素影响均不显著,添加浓度为2.0%时,T4水平极显著升高,Cort水平显著下降,T3和Ins水平也明显上升,但不具有显著性。这说明了不同浓度Gln对于不同激素的影响有所区别,缓解热应激的影响效果也有所区别,浓度越高效果越好。徐海涛和何叙研究发现,日粮补充Gln可以显著降低过度训练(机体处于热应激条件下)小鼠血清中Cort的水平,减少应激对小鼠的负面作用[11],与本试验结果是一致的。但是高萍等通过饮水方式供给黄鸡不同剂量的甘氨酰谷氨酰胺(Gly-Gln,Gln的一种替代物),发现黄鸡血清中的T3、T4水平明显升高,Ins水平降低[12],其原因可能与Gln的构成、摄入方式、鸡的品种有关。

急性热应激对肉鸡血清矿物质(K+、Ca2+、Na+和P3+)及血清激素(T3、T4、Ins和Cort)产生了明显的负面影响,通过在日粮中添加不同剂量的外源性Gln具有良好的缓解热应激作用,起到一定的扭转作用。

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