高溫高濕環(huán)境對生長豬生長性能、血漿皮質(zhì)醇濃度和免疫功能的影響

劉勝軍 盧慶萍 張宏福 李 輝

（中國農(nóng)業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所,動物營養(yǎng)學國家重點實驗室,北京 100193）

現(xiàn)代集約化養(yǎng)豬生產(chǎn)中,環(huán)境應(yīng)激對豬只生產(chǎn)和健康的影響不容忽視。熱環(huán)境往往是影響?zhàn)B豬產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素之一,尤其在我國南方大部分地區(qū),夏季濕熱的氣候?qū)ωi只的危害更為嚴重。受環(huán)境熱應(yīng)激的影響,豬只生長緩慢,出欄時間延長[1],免疫機能降低,對病原微生物的抵抗力下降[2-3]。然而,由于應(yīng)激反應(yīng)體系的復雜性,應(yīng)激對機體的影響不局限在單一的某一系統(tǒng),而已涉及到神經(jīng)內(nèi)分泌免疫網(wǎng)絡(luò)[3],所以很難明確機體免疫系統(tǒng)對應(yīng)激做出的具體應(yīng)答。在熱環(huán)境中,溫度和濕度是最敏感的2個因素,兩者對豬只免疫應(yīng)答的影響是否存在交互作用,尚不得而知。因此,本試驗通過人工氣候艙來模擬我國南方夏季高溫高濕氣候,探討環(huán)境溫濕度對豬生長和免疫力的影響,為今后實施養(yǎng)豬環(huán)境預(yù)警控制以及建立健康養(yǎng)殖工藝技術(shù)標準提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計與動物分組

試驗采用2×2雙因子完全隨機設(shè)計,2個溫度水平[23和33℃],2個濕度水平（相對濕度為55%和80%）。選取體重（30.00±1.72）kg、遺傳基礎(chǔ)接近、健康的杜×長×大三元雜交閹公豬24頭,安裝頸靜脈血導管,手術(shù)恢復后分別飼養(yǎng)在4個人工環(huán)境控制艙中,為4個試驗處理,每個處理設(shè)6個重復,每個重復1頭豬,單籠飼養(yǎng)。4個艙每日光照14 h,強度50 lx,艙內(nèi)持續(xù)均勻通風。自由采食、飲水,試驗持續(xù)14 d結(jié)束。

1.2 試驗飼糧

試驗飼糧采用常規(guī)玉米-豆粕型飼糧,參照NRC（1998）20～50 kg生長豬營養(yǎng)需要推薦量配制,其組成及營養(yǎng)水平見表1。

表1 試驗飼糧組成和營養(yǎng)水平（風干基礎(chǔ)）Tab le 1 Com position and nutrient levels of the trail diet （air-dry basis）%

1.3 樣品采集

于試驗的第1天、第7天、第14天08:00（空腹）從每只豬血導管抽取10 m L血液。一部分用肝素抗凝;另一部分制作血漿,4℃下3 000 r/m in離心15 m in,取上清液分裝于離心管中,-20℃冷藏保存?zhèn)錅y。

1.4 指標測定方法

每天08:00和16:00稱剩料重,統(tǒng)計14 d每頭豬的總采食量。試驗開始和結(jié)束時空腹稱重,稱重在08:00進行。計算平均日采食量（ADFI）、平均日增重（ADG）和料重比（F/G）。

由中國中醫(yī)研究院西苑醫(yī)院采用細胞分離法測定白細胞、中性粒細胞及淋巴細胞數(shù)量,采用流式細胞儀法測定外周血T淋巴細胞分布情況（M ouse Anti-pig CD4a FITC,Mouse Anti-pig CD8a RPE試劑來源于Southern Biotechnology Associates, Inc.）。采用M TT法測定外周血淋巴細胞轉(zhuǎn)化率。由中國農(nóng)業(yè)科學院原子能研究所采用放射免疫法測定血漿皮質(zhì)醇濃度,皮質(zhì)醇濃度測定試劑盒來源于北京普爾偉業(yè)生物技術(shù)有限公司。

1.5 數(shù)據(jù)處理

結(jié)果以平均值±標準差表示,數(shù)據(jù)采用SPSS 16.0軟件進行雙因素方差分析,以P＜0.05作為差異顯著性判斷標準。

2 結(jié) 果

2.1 高溫高濕環(huán)境對生長豬生長性能的影響

由表2可見,環(huán)境溫度、濕度均會影響豬的生長性能,但溫濕度的互作效應(yīng)不顯著（P＞0.05）。在不考慮濕度的情況下,暴露于33℃高溫環(huán)境下的生長豬ADFI、ADG顯著降低（P＜0.01）,F/G顯著升高（P＜0.01）。在不考慮溫度的情況下,處于相對濕度80%的試驗豬與55%相比,ADFI有下降趨勢（P＞0.05）,但ADG顯著降低（P＜0.01）、F/G顯著升高（P＜0.01）。

表2 高溫高濕環(huán)境對生長豬生長性能的影響Tab le 2 Ef fects of high ambient temperature and hum idity on grow th performance o f growing pigs

2.2 高溫高濕環(huán)境對生長豬血漿皮質(zhì)醇濃度、免疫功能的影響

高溫高濕環(huán)境對生長豬血漿皮質(zhì)醇濃度、免疫指標的影響見表3、表4、表5。在試驗設(shè)定的環(huán)境溫濕度條件下,環(huán)境溫度對白細胞及其分類、淋巴細胞轉(zhuǎn)化率、T細胞亞群、血漿皮質(zhì)醇濃度有不同程度影響,而環(huán)境濕度以及溫度和濕度的互作效應(yīng)對其影響均不顯著（P＞0.05）。在不考慮濕度的情況下,環(huán)境高溫顯著降低第7天試驗豬白細胞總數(shù)（P＜0.05）,顯著提高第1天試驗豬的中性粒細胞數(shù)量（P＜0.01）和中性粒細胞/淋巴細胞（N/L）值（P＜0.01）。

血漿皮質(zhì)醇濃度在第1天（P＜0.01）、第7天（P＜0.05）受環(huán)境溫度的影響顯著,在不考慮濕度的情況下,隨溫度的升高,呈波動性變化,第1天升高,到第7天卻下降,到第14天又恢復到正常溫度的水平。環(huán)境溫度對聚羥基脂肪酸酯（PHA）刺激的T淋巴細胞轉(zhuǎn)化率無顯著影響（P＞0.05）,而在第1天、第7天顯著影響脂多糖（LPS）刺激的B淋巴細胞轉(zhuǎn)化率（P＜0.05）,不考慮濕度的情況下,隨環(huán)境溫度的升高,B淋巴細胞轉(zhuǎn)化率升高。

外周血T淋巴細胞亞群分布受環(huán)境溫度的影響各異,溫度對CD 8+細胞數(shù)量無顯著影響（P＞0.05）,而顯著影響第14天CD4+細胞數(shù)量（P＜0.05）和CD 4+/CD 8+值（P＜0.05）,在不考慮濕度的情況下,隨環(huán)境溫度升高,CD4+細胞數(shù)量減少, CD4+/CD8+值降低。

表3 高溫高濕環(huán)境對生長豬白細胞分類的影響Tab le 3 Effects o f high am bient temperature and hum idity on leukocy te classification in grow ing pigs

表4 高溫高濕環(huán)境對生長豬血漿皮質(zhì)醇濃度和淋巴細胞轉(zhuǎn)化率的影響Table 4 Ef fec ts of high ambient temperature and hum idity on p lasma cortisol concentration and lymphocy te p ro liferation in growing pigs

表5 高溫高濕環(huán)境對生長豬T細胞亞群的影響Tab le 5 Effects o f high ambient tem perature and hum idity on T-lymphocy te subsets in grow ing pigs

3 討 論

3.1 高溫高濕環(huán)境對生長豬生長性能的影響

現(xiàn)代養(yǎng)豬生產(chǎn)中,環(huán)境高溫、高濕是降低豬生長性能、延長出欄周期的潛在的應(yīng)激因子。眾多研究表明,熱應(yīng)激降低豬的ADFI、ADG[4-6],增加F/G[7-8]。本試驗也得出一致的結(jié)果,在不考慮濕度的情況下,暴露于33℃高溫環(huán)境下的生長豬ADFI、ADG均顯著降低,F/G顯著升高。本試驗中,不考慮溫度的情況下,相對濕度從55%升高到80%,ADFI呈下降趨勢,ADG顯著降低,從而引起F/G顯著升高,說明環(huán)境高濕同樣不利于豬的生長。Huynh等[5]研究了不同相對濕度（50%、65%、80%）對60 kg的肥育豬生長性能的影響,發(fā)現(xiàn)處于相對濕度50%環(huán)境下的ADG最高,而80%環(huán)境下的最低,并且當溫度由等熱區(qū)上限臨界溫度逐漸升高時,處于相對濕度80%環(huán)境下的豬ADG降低最快。本試驗結(jié)果雖然顯示溫濕度對豬生長性能的影響無顯著交互作用,但高溫環(huán)境下,濕度升高對生長的影響有加重的趨勢。在熱應(yīng)激環(huán)境下,豬為維持體熱平衡,會通過降低采食、提高呼吸頻率等行為來減少產(chǎn)熱,增加散熱?？諝鉂穸仍礁?蒸發(fā)散熱受阻,無形中加劇了豬體的熱負擔,環(huán)境熱效應(yīng)就越明顯,對生長的影響就會越嚴重。

3.2 高溫高濕環(huán)境對生長豬血漿皮質(zhì)醇濃度、免疫功能的影響

環(huán)境應(yīng)激對動物免疫功能的影響,普遍的觀點認為,強烈而持久的應(yīng)激主要導致動物機體免疫功能下降,而應(yīng)激激活下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)軸（HPA）,引起糖皮質(zhì)激素水平升高,是抑制免疫細胞功能的主要因素[3,9]。從本試驗結(jié)果來看,環(huán)境溫度對豬的皮質(zhì)醇濃度、免疫功能均有不同程度的影響,而環(huán)境濕度的影響卻不明顯,并且溫、濕度的互作效應(yīng)也不明顯,可見溫度是影響豬只健康的主要環(huán)境因素。

在本試驗設(shè)定的條件下,無論濕度如何,受高溫的豬血漿皮質(zhì)醇濃度在第1天顯著升高,在第7天卻顯著降低,到第14天又恢復到正常溫度的水平?？磥硌獫{皮質(zhì)醇濃度受環(huán)境熱應(yīng)激的影響,具有時效性。第1天升高,說明短期急性高溫引起HPA軸激活,導致糖皮質(zhì)激素大量釋放。隨著應(yīng)激時間的延長,皮質(zhì)醇濃度下降,Heo等[10]、Sutherland等[11]的研究也出現(xiàn)了類似的結(jié)果,這有可能是由于受長期熱應(yīng)激的影響,皮質(zhì)醇的周轉(zhuǎn)速率加快。此外,持續(xù)的熱應(yīng)激能降低HPA軸對熱環(huán)境本身的敏感性和反應(yīng)性,破壞了HPA軸的負反饋調(diào)節(jié)通路[12],也會引起皮質(zhì)醇濃度降低。

高溫能引起第7天的白細胞總數(shù)下降,對淋巴細胞數(shù)量的影響不大,而在第1天顯著升高中性粒細胞數(shù)量,從而引起N/L值升高。中性粒細胞增多是動物應(yīng)激的普遍反應(yīng),可能是因高濃度的糖皮質(zhì)激素改變了中性粒細胞的輸送方式,使中性粒細胞從骨髓儲備中釋放出來[13-14],而本研究結(jié)果中第1天皮質(zhì)醇濃度顯著升高,正好與此推測一致。T、B淋巴細胞是獲得性免疫的主要力量,分別主導細胞免疫和體液免疫。從本試驗結(jié)果來看,不考慮濕度的情況下,環(huán)境高溫對PHA刺激的T淋巴細胞轉(zhuǎn)化率無明顯影響,而在第1天、第7天顯著升高LPS刺激的B淋巴細胞轉(zhuǎn)化率。這與Sutherland等[11]和M orrow-Tesch等[15]的研究結(jié)果一致,說明不同的淋巴細胞,受熱應(yīng)激的影響不一樣,而且還與應(yīng)激的強度、持續(xù)時間有關(guān)。

正常的免疫應(yīng)答是各種免疫細胞,特別是T細胞亞群之間的相互促進或相互制約來完成的,使之能清除抗原異物,又不損傷機體自身組織。T細胞是機體免疫應(yīng)答的核心細胞,根據(jù)其表面分化的抗原的不同,分為若干亞群。各T細胞亞群的數(shù)量及其比例（CD 4+/CD 8+）的正常是機體免疫系統(tǒng)功能正常的主要標志。在受環(huán)境高溫的第14天,CD4+T細胞數(shù)減少,而整個時期內(nèi),CD8+T細胞的數(shù)量變化不大,從而引起CD4+/CD 8+值降低,導致T細胞亞群失衡,意味著細胞免疫功能處于紊亂狀態(tài)[16-17]?？傮w來看,濕度并非是影響豬免疫功能的主要環(huán)境因素。在適溫的環(huán)境下,高濕度對豬的免疫力并沒有多大影響;但在高溫環(huán)境下,濕度升高,熱效應(yīng)增強,顯然會加重對豬健康的危害。

熱應(yīng)激能引起HPA軸激活,糖皮質(zhì)激素釋放,但血漿皮質(zhì)醇濃度并非總處于高位,本試驗結(jié)果顯示,熱暴露豬血漿皮質(zhì)醇濃度在第1天升高,然后降低。熱應(yīng)激能降低機體免疫力,但免疫系統(tǒng)的應(yīng)答并非一味的受到抑制,本試驗結(jié)果顯示,熱暴露豬B細胞介導的體液免疫功能在第1天、第7天反而有所增強?？梢?環(huán)境熱應(yīng)激引起的免疫功能變化并非完全受糖皮質(zhì)激素的調(diào)控,有研究表明,糖皮質(zhì)激素作用于免疫細胞是需要與免疫細胞表面受體結(jié)合才能發(fā)揮作用[18],而目前熱應(yīng)激對糖皮質(zhì)激素受體表達的影響尚不得而知,所以說熱應(yīng)激對免疫系統(tǒng)的影響具有復雜性。但隨著熱暴露時間延長,T細胞亞群分布發(fā)生紊亂,說明持續(xù)的高熱能降低細胞免疫功能,可能引起實際生產(chǎn)中的豬抗病力下降。

4 結(jié) 論

①環(huán)境高溫、高濕均能降低生長豬的生長性能。

②血漿皮質(zhì)醇濃度受高溫影響具有時效性,呈先開升高后降低的趨勢。

③單純的環(huán)境高濕對豬免疫功能的影響不大, B細胞功能受高溫的影響短期內(nèi)有增強的表現(xiàn),持續(xù)高溫能使T細胞亞群分布紊亂,進而降低豬的細胞免疫功能,從而引起抗病力下降。

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*Correspond ing au thor,p rofessor,E-m ail:zhangh f6565@vip.sina.com

（編輯 田艷明）