热应激对不同泌乳阶段奶牛应...氧化和肝功能相关指标的影响 姚志兰.pdf

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四川农业大学学报
JournalofSichuanAgriculturalUniversity
ISSN1000-2650,CN51-1281/S
《四川农业大学学报》网络首发论文
题目:热应激对不同泌乳阶段奶牛应激、抗氧化和肝功能相关指标的影响
作者:姚志兰,程李杰,沈留红,曹随忠,王绍熙,傅宏庆
DOI:.1000-
收稿日期:2022-01-26
网络首发日期:2022-06-13
引用格式:姚志兰,程李杰,沈留红,曹随忠,王绍熙,
段奶牛应激、抗氧化和肝功能相关指标的影响[J/OL].四川农业大学学报.
/-
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췸싧쫗랢쪱볤ꎺ2022-06-1311:31:33
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Doi:.1000-
热应激对不同泌乳阶段奶牛应激、抗氧化和
肝功能相关指标的影响
姚志兰1#,程李杰2#,沈留红2,曹随忠2,王绍熙3,傅宏庆1*
(1江苏农牧科技职业学院,江苏泰州225300;2四川农业大学动物医学院/动物疫病与人类健康四川省重
点实验室/奶牛疾病研究中心,成都611130;3重庆市农业广播电视学校,重庆401121)
摘要:【目的】探究热应激对不同泌乳阶段奶牛应激、抗氧化和肝功能相关指标的影响,以期为不同泌乳
阶段奶牛更有效预防热应激提供理论支持。【方法】选择四川省某规模化奶牛场热应激期泌乳牛856头和
非热应激期泌乳牛896头,按泌乳天数分为新产(0~21d)、泌乳前期(22~120d)、泌乳中期(121~200d)
和泌乳后期(201~305d),分别随机选择处于热应激中期和非热应激期体况、年龄、泌乳天数相近的各泌
乳阶段健康经产(2~4胎次)泌乳奶牛10头,采集各试验牛尾静脉血,检测热应激蛋白70(Heatshockprotein
70,HSP70)、皮质醇(Cortisol,Cor)、超氧化物歧化酶(Superoxidedismutase,SOD)、总抗氧化能力
(Totalantioxidantcapacity,T-AOC)、丙二醛(Malondialdehyde,MDA)、游离脂肪酸(Non-esterifiedfatty
acid,NEFA)、结合珠蛋白(Haptoglobin,HPT)和谷氨酸脱氢酶(Glutamatedehydrogenase,GDH)水
平。【结果】热应激各泌乳阶段奶牛应激指标HSP70、Cor水平和抗氧化指标SOD活性均极显著上升(P<);
新产牛、泌乳前期奶牛T-AOC水平极显著降低(P<),泌乳中期奶牛T-AOC水平显著降低(P<);
新产牛MDA水平显著上升(P<),泌乳前期、中期奶牛MDA水平极显著上升(P<)。各泌乳阶
段奶牛GDH活性极显著升高(P<);新产牛、泌乳前期奶牛NEFA水平极显著提高(P<),泌乳
中期显著提高(P<);新产牛、泌乳前期、中期奶牛HPT水平均极显著上升(P<)。【结论】不
同泌乳阶段奶牛均受热应激影响而发生不同程度应激反应和氧化损伤,且肝功能均不同程度损伤,新产、
泌乳前期、中期奶牛尤为严重。
关键词:奶牛;泌乳阶段;热应激;氧化损伤;生化指标;肝功能
中图分类号::A
EffectsofHeatStressonSerumIndexesofStress,AntioxidantandLiver
FunctionofCowsatDifferentLactationStages
收稿日期:2022-01-26
基金项目:四川省科技厅科技计划项目(2019YJ0650);四川农业大学学科建设双支计划(03571303);江苏农牧科技职业学
院产业发展关键技术创新资助项目(NSF2021ZR01)。
作者简介:姚志兰,硕士,讲师、兽医师,主要从事临床兽医学教学和研究工作,E-mail:******@;程李杰,硕士
研究生。#为并列第一作者。*责任作者:傅宏庆,副教授,主要从事动物疾病防控与研究。E-mail:******@。
1:.
YAOZhilan1#,CHENGLijie2#,SHENLiuhong2,CAOSuizhong2,WANGShaoxi3,
FUHongqing1*
(-animalHusbandryVocationalCollege,Taizhou225300,Jiangsu,China;
ofAnimalDiseaseandHumanHealthofSichuanProvince/TheMedicalResearchCenterforCowDisease/
CollegeofVeterinaryMedicine,SichuanAgriculturalUniversity,Chengdu611130,China;
AgriculturalRadioandTelevisionSchool,Chongqing401121)
Abstract:【Objective】Tostudyserumstressindexs,antioxidantindexsandliverfunctionrelated
indexesofcowsatdifferentlactationstagesduringheatstressperiod.【Method】Dividingall
cowsintofourlactationstagesaccordingtodaysinmilk:thelateperinatalcows(0-21d),theearly
lactationcows(22-120d),themid-lactationcows(121-200d),andthelate-lactationcows
(201-305d).10cowswererandomlyselectedwithsimilarbodyconditionsanddaysinmilkinthe
samelactationperiod(2-4births)duringmildheatstressandnon-heatstressperiodfromeach
lactationperiod,thetestcattlewerecollectedseparatelyvenousbloodofbovinetailrootwas
collectedandserumbiochemicalindexesincludeheatshockprotein70(HSP70),cortisol(Cor),
superoxidedismutase(SOD),totalantioxidantcapacity(T-AOC),malondialdehyde(MDA),
non-esterifiedfattyacid(NEFA),haptoglobin(HP),glutamatedehydrogenase(GDH)were
measured.【Result】Comparedwithcowsatdifferentstagesinnon-heatstressperiod,cowsin
mildheatstressperiodserumstressindexHSP70,CorconcentrationandantioxidantindexSOD
activityincreasedextremelysignificantly(P<),T-AOCoflateperinatalcowsandearly
lactationcowswassignificantlyextremelyreduced(P<),mid-lactationcowswassignificantly
reduced(P<).MDAoflateperinatalcowsincreasedsignificantly(P<),MDAofearly
lactationcowsandmid-lactationcowsincreasedextremelysignificantly(P<).GDHactivity
ofeachlactationcowswassignificantlyextremelyincreased(P<),NEFAconcentrationoflate
perinatalcowsandearlylactationcowswassignificantlyextremelyincreased(P<),
significantimprovementinmiddlelactation(P<),HPconcentrationoflateperinatalcows,
earlyandmiddlelactationcowswassignificantlyextremelyincreased(P<).【Conclusion】
Thecowsatdifferentlactationstageswereaffectedbyheatstress,allofthemhaddifferent
degreesofstressreactionandoxidativedamage,andtheliverfunctionwasdamagedtodifferent
,earlylactationcowsandmid-lactationcowswereparticularlyaffectedbyheat
stress.
2:.
Keywords:cows;lactationperiod;heatstress;oxidativedamage;biochemicalindexes;liver
function
夏季热应激期间,奶牛受高温高湿环境影响,生理生化状态易发生改变[1-2],探究热应
激对奶牛血液生化指标的影响,可为改善热应激奶牛饲养管理和疾病预防提供理论数据支持。
奶牛热应激应激反应,目前多使用温湿指数(temperature-humidityindex,THI)评估其热应
激状态,THI<71为热舒适区,72~79为轻度热应激区间,80~90为中度热应激区间,THI>90
为重度热应激区间[3]。热应激导致奶牛机体新陈代谢活动增强,代谢稳态被打破,自由基的
氧化和抗氧化失去平衡,引发氧化应激反应[4],体内应激金指标——热休克蛋白70(heat
shockprotein70,HSP70)、皮质醇(cortisol,Cor)浓度改变,抗氧化酶系统超氧化物歧化
酶(superoxidedismutase,SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathioneperoxidase,GSH-Px)
等活性与抗氧化非酶系统维生素C、E、类胡萝卜素等物质含量发生改变[5-6],过氧化产物丙
二醛(malondialdehyde,MDA)、总抗氧化能力(totalantioxidantcapacity,T-AOC)等发
生变化[7-8]。同时为应对因采食量下降和维持产奶量、机体体热平衡导致的能量负平衡状态,
奶牛加强脂肪动员和蛋白质分解为机体供能[9],当机体代谢强度超过肝脏正常功能范围时,
将引发机体损伤,使脂代谢相关指标游离脂肪酸(non-esterifiedfattyacid,NEFA)、急性时
相反应蛋白结合珠蛋白(haptoglobin,HP)、肝损伤特异性指标谷氨酸脱氢酶(glutamate
dehydrogenase,GDH)等健康相关指标发生改变,影响动物正常代谢与免疫功能,使脂肪
肝、***病等代谢性疾病和乳房炎等疾病潜在发病率上升[10-11]。目前关于热应激期对不同泌乳
阶段奶牛血液生化指标的影响仍不清楚,而监测热应激期奶牛生化指标的改变有助于及时掌
握机体新陈代谢活动、组织器官生理机能的变化和奶牛健康状况,为改善日常管理、提高奶
牛福利和养殖收益提供可靠理论支持。本试验旨在探究热应激期与非热应激期不同泌乳阶段
奶牛血清应激指标、抗氧化指标、肝功能相关指标等的变化,了解热应激期奶牛血液生化指
标变化趋势,为针对性改进夏季防暑降温策略,改善奶牛福利和提高养殖收益提供可行的理
论依据。
1材料和方法

本试验所有程序均严格按照科技部《关于善待实验动物的指导性意见》(第398号,2006
年)执行,并遵照《四川农业大学实验动物福利》(2013-028号)照料、使用试验奶牛。
试验地点为四川省资阳市某规模化奶牛场,属亚热带季风气候。牛场热应激期共有泌乳牛
3:.
856头,非热应激期共有泌乳牛896头。热应激期试验时间为2018年7—8月,非热应激期
试验时间为2018年11—12月。

按泌乳天数将全群泌乳牛分为新产期(0~21d)、泌乳前期(22~120d)、泌乳中期
(121~200d)、泌乳后期(201~305d)4个期,每次采集数据时在各期泌乳牛中随机选择
体况相近、同一泌乳阶段、泌乳天数相近的健康经产奶牛(2~4胎次)10头,共计80头作
为试验奶牛。试验奶牛热应激期和非热应激期管理方案和饲养方法按牧场日常运行方案进行
管理,不进行其他人工干预。


在牛舍饲喂槽的前、中、(博洋仪器,郑州),
每日08:00、14:00、20:00测定温湿度数据,计算温湿指数(temperature-humidityindex,THI)。
取3个时间点THI平均值作为试验值,THI计算公式为:THI=(×Td+32)−(−×RH)
×(×Td−26)[12],其中Td为摄氏温度(℃),RH为相对湿度(%)。

每天08:00、15:00、20:00使用兽用电子温度计(尚农科技,绵阳)测定各阶段泌乳牛
直肠温度,连续监测20d,分别取各泌乳阶段奶牛测定结果的平均值作为试验值。热应激和
非热应激期采取相同测定方案。

随机选取热应激中期任一高温高湿天气和非热应激期任意一天,在16:00采集各试验奶
牛尾根静脉血,6000r/min,离心5min,分离血清,-20℃保存待检。

采用酶联免疫吸附试验(ELISA)测定HSP70、Cor、GDH、HPT;采用ABTS快速法
测定T-AOC;采用WST-1法测定SOD;采用硫代巴比妥酸(TBA)法测定MDA;采用微
板法测定NEFA。以上指标采用试剂盒并按照试剂盒说明书在VarioskanFlash全波长多功能
酶标仪(Thermo,美国)上测定,试剂盒均购自南京建成生物工程研究所。

,所有统计结果均以“平均值±标
准差”(Mean±SD)的形式表示。
4:.
2结果

试验期间不同泌乳阶段奶牛直肠温度及舍内温湿指数表1、表2所示。热应激期各泌乳
阶段奶牛直肠温度较非热应激均具有极显著差异(P<),、、℃。
热应激期泌乳中、后期奶牛及直肠温度无显著性差异(P>),其余各时期间均具有显著
差异(P<),非热应激期各泌乳阶段奶牛直肠温度无显著性差异(P>)。热应激期
牛舍内温湿指数处于中度热应激区间。
表1各泌乳阶段奶牛直肠温度变化
Table1Rectaltemperatureofcowsatdifferentlactationstagesduringtestperiod
热应激期非热应激期
泌乳阶段
HeatstressperiodNon-heatstressperiod
Cowsoflactationstage
(n=10)(n=10)
±±
±±
±±
±±
注:同行上标、同列下标分别以不同大写字母表示差异极显著(P<),不同小写字母表示差异显著
(P<),无字母表示差异不显著(P>)。表2同。
Note:Samelineandsamecolumnsuperscriptdifferentcapitallettersindicatesextremelysignificantdifference
(P<),differentlowercaselettersindicatessignificantdifference(P<).Thesameastable2.
表2试验期间牛舍温湿指数
Table2Humidity-temperatureindexofcowshedduringtestperiod
项目热应激期非热应激期
ItemHeatstressperiodNon-heatstressperiod
±±
热应激等级中度热应激无热应激

热应激期与非热应激期不同泌乳阶段奶牛血清应激指标如表3所示。与非热应激期比较,
热应激期各泌乳阶段奶牛血清应激指标HSP70蛋白均出现极显著上升(P<),以新产
牛最高,且与泌乳后期奶牛间具有显著差异(P<)。热应激期各泌乳阶段奶牛Cor均极
显著上升(P<),以泌乳中期奶牛最高,新产牛、泌乳前期奶牛与泌乳中、后期奶牛间
具有显著性差异(P<),非热应激期新产牛、泌乳前期、中期奶牛与泌乳后期奶牛间具
有显著差异(P<)。
表3不同泌乳阶段奶牛血清应激相关指标的差异
5:.
Table3Thedifferenceofserumstressindexsincowsatdifferentlactationstages
试验时期泌乳阶段HSP70/(ng·mL-1)Cor/(µg·L-1)
TesttimeLactationstage(n=10)(n=10)
±±
±±
±±
±±
±±
±±
±±
±±
注:不同试验时期相同泌乳阶段间上标不同大写字母表示差异极显著(P<),不同小写字母表示差异
显著(P<),无字母表示差异不显著(P>)。相同试验时期不同泌乳阶段下标A、B、C、D表示
差异显著(P<),有相同字母或无字母表示差异不显著(P>)。下表同。
Note:Cowsatsamelactationstagesduringdifferenttesttimesuperscriptdifferentcapitallettersindicates
extremelysignificantdifference(P<),differentlowercaselettersindicatessignificantdifference(P<),and
nolettersindicatesinsignificantdifference(P>).Cowsatdifferentlactationstagesduringsametesttime
subscriptsA,B,CandDindicatessignificantdifference(P<),samelettersornolettersindicatesinsignificant
difference(P>).Thesameasbellow.

热应激期和非热应激期不同泌乳阶段奶牛血清抗氧化指标测定结果如表4所示。与非热
应激期比较,热应激期各泌乳阶段奶牛间血清SOD活性极显著升高(P<),而热应激
期各泌乳阶段奶牛间无显著性差异(P>);非热应激期新产牛与泌乳前期、中期、后期
奶牛间具有显著性差异(P<)。热应激期新产牛、泌乳前期奶牛血清T-AOC水平极显
著降低(P<),泌乳中期奶牛显著降低(P<),泌乳后期奶牛无显著性差异(P>),
新产牛、泌乳前期、中期奶牛与泌乳后期奶牛间具有显著差异(P<),非热应激期泌乳
后期与新产牛、泌乳前期、中期奶牛有显著差异(P<)。热应激期新产牛血清MDA浓
度显著升高(P<),泌乳前期、中期奶牛极显著升高(P<),泌乳后期奶牛间无显
著性差异(P>),新产牛与泌乳前期、中期奶牛间具有显著性差异(P<),与泌乳
后期奶牛间无差异性,非热应激期各泌乳阶段奶牛间差异不显著(P>)。
表4不同泌乳阶段奶牛血清抗氧化相关指标的差异
Table4Thedifferenceofserumantioxidantindexsofcowsatdifferentlactationstages
试验时期泌乳阶段SOD/(U·mL-1)T-AOC/(U·mL-1)MDA/(nmol·mL-1)
TesttimeLactationstage(n=10)(n=10)(n=10)
±±±
热应激期AAA
±±±
AaA
±±±
6:.
±±±
±±±
±±±
±±±
±±±

热应激期和非热应激期不同泌乳阶段奶牛肝功能相关指标如表5所示。热应激期新产牛、
泌乳前期奶牛血清NEFA浓度较非热应激期极显著上升(P<),泌乳中期奶牛NEFA浓
度显著上升(P<),泌乳后期奶牛间无显著性差异(P>),热应激期泌乳中期、后
期奶牛间无显著性差异(P>);热应激期各期泌乳牛之间血清GDH浓度极显著升高
(P<),组内无显著性差异,非热应激期新产牛、泌乳前期奶牛与泌乳中期、后期奶牛
间差异显著(P<);热应激期新产牛、泌乳前期和中期奶牛血清HP浓度极显著升高
(P<),泌乳后期奶牛无显著性差异(P>),新产牛、泌乳前期、中期奶牛与泌乳
后期奶牛间具有显著性差异(P<),非热应激期无组内差异(P>)。
表5不同泌乳阶段奶牛肝功能相关指标的差异
Table5Thedifferenceofliverfunctionindexesofcowsatdifferentlactationstages
试验时期泌乳阶段NEFA/(mmol·L-1)GDH/(ng·mL-1)HP/(µg·mL-1)
TesttimeLactationstage(n=10)(n=10)(n=10)
±±±
±±±
±±±
±±±
±±±
±±±
±±±
±±±
3讨论与结论

HSP70是分子量约70kD的热休克蛋白,正常情况下位于胞浆内,表达水平较低,而
在高温及各种有害应激状态下,HSP70合成速度显著增加,一般数分钟内即可达到最高水
平,提高生物体抗应激能力,具有保护机体或细胞的功能。本试验中热应激期各泌乳阶段奶
牛HSP70均极显著高于