谷氨酰胺對(duì)急性熱應(yīng)激肉雞血清礦物質(zhì)及激素的影響

張 丹， 胡 洪， 熊進(jìn)城,2， 吳學(xué)壯， 戴四發(fā)* (.安徽科技學(xué)院 動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，安徽 鳳陽(yáng) 23300；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，湖北 武漢 430000)

家禽屬于熱應(yīng)激敏感動(dòng)物,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,由于集約化養(yǎng)殖、高密度飼養(yǎng)模式以及全球氣候變暖等因素影響下,熱應(yīng)激對(duì)家禽造成的危害日益嚴(yán)重,造成重大經(jīng)濟(jì)損失[1]。研究表明,熱應(yīng)激會(huì)損害腸道保護(hù)屏障,繼而導(dǎo)致腸道無(wú)法抵御毒素入侵,從而引發(fā)一系列對(duì)機(jī)體不利的熱應(yīng)激癥狀[2]。熱應(yīng)激現(xiàn)象普遍存在于家禽生產(chǎn)中,不僅會(huì)導(dǎo)致肉雞生產(chǎn)性能降低,損害健康,而且還會(huì)引起肉品質(zhì)降低和繁殖性能下降,嚴(yán)重者可引發(fā)熱衰竭,對(duì)家禽生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響[3]。

礦物質(zhì)不僅是動(dòng)物體內(nèi)某些器官和組織的構(gòu)成成分,也是機(jī)體內(nèi)多種酶、激素、維生素、遺傳物質(zhì)等的組成成分,對(duì)于動(dòng)物機(jī)體意義重大。當(dāng)動(dòng)物遭遇熱應(yīng)激時(shí),由于體內(nèi)某些激素,酶類和離子平衡被打破,從而導(dǎo)致礦物質(zhì)代謝紊亂。谷氨酰胺(Gln)屬于動(dòng)物肌肉蛋白質(zhì)中的一種氨基酸,具有明顯抗熱應(yīng)激作用,是動(dòng)物在應(yīng)激狀態(tài)下所需要的一種重要調(diào)控因子,近年來(lái)研究廣泛[4]。Gln具備抗應(yīng)激、抗氧化、增強(qiáng)免疫力、促進(jìn)生長(zhǎng)等功能。正常情況下,Gln是一種非必需氨基酸,但當(dāng)動(dòng)物處于病理狀態(tài)或應(yīng)激狀態(tài)時(shí),Gln的內(nèi)源性合成無(wú)法滿足動(dòng)物自身需要,則變?yōu)橐环N必需氨基酸,必須從日糧中攝取以滿足機(jī)體的需要。

Gln對(duì)急性熱應(yīng)激肉雞血清礦物質(zhì)及激素的影響目前尚未有相關(guān)報(bào)道,本試驗(yàn)以對(duì)熱敏感的育雛后期肉雞為對(duì)象,進(jìn)行急性熱應(yīng)激處理,探索日糧添加不同水平Gln對(duì)急性熱應(yīng)激肉雞血清礦物質(zhì)以及血清激素的影響,為Gln作為抗熱應(yīng)激飼料添加劑的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料與設(shè)備

Gln(L型,含量>99.0 %,美國(guó)Amresco公司),ELISA試劑盒(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),全自動(dòng)生化分析儀(AU5400,日本OLYMPUS光學(xué)株式會(huì)社),電子天平(FA2004,上海上天精密儀器有限公司),數(shù)顯恒溫水浴鍋(HH-4),單道移液器(Labsystems Finnpipette 100 μL),8道移液器(Thermo 50 μL)等。

1.2 試驗(yàn)動(dòng)物與分組設(shè)計(jì)

選取常規(guī)飼養(yǎng)至39日齡(d)AA肉雞300只,分成5組(每組6個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)10只),其中Ⅰ組為適溫對(duì)照組,飼喂基礎(chǔ)日糧,其它各組為熱應(yīng)激組,分別在基礎(chǔ)日糧中添加0 %(Ⅱ組)、0.5 %(Ⅲ組)、1.0 %(Ⅳ組)、2.0 %(Ⅴ組)的Gln。飼養(yǎng)至42 d時(shí),適溫對(duì)照組繼續(xù)于適宜環(huán)境(23±1℃;相對(duì)濕度:45 %～50 %)中飼養(yǎng),試驗(yàn)組則于熱應(yīng)激環(huán)境下(34±1℃;相對(duì)濕度60%～65 %)進(jìn)行12 h和24 h急性熱應(yīng)激處理。

1.3 試驗(yàn)基礎(chǔ)日糧及飼養(yǎng)管理

試驗(yàn)基礎(chǔ)日糧為粉料,根據(jù)NRC(1994)進(jìn)行配制,飼料配方和營(yíng)養(yǎng)水平見(jiàn)表1。采取立體籠養(yǎng)方式,自由攝食和飲水,光照、濕度和免疫等均按常規(guī)管理規(guī)范進(jìn)行。

表1 基礎(chǔ)日糧飼料配方和營(yíng)養(yǎng)水平(%)Table 1 Feed formulation and nutritional level of basal diet(%)

注:上標(biāo)1表示每公斤日糧提供:維生素A,10 000國(guó)際單位;維生素E,20 IU;維生素B6,3 mg;膽鈣化醇,2 600 IU;維生素B12,0.014 mg;核黃素,6 mg;維生素K,2 mg;維生素B1(如硫胺素),1.6 mg;D-泛酸鈣,20 mg;鐵(鐵硫酸鹽),80 mg;硒(亞硒酸鈉),0.15 mg;尼克酸,30 mg;葉酸,0.8 mg;銅(硫酸銅),8 mg;碘(碘化鉀),0.35 mg;鋅(硫酸鋅),40 mg;膽堿(氯化膽堿),0.12 mg;生物素,500 mg。

1.4 血清采集

于42 d時(shí)對(duì)健康試驗(yàn)雞稱重后熱應(yīng)激12 h、24 h,采用負(fù)壓采血管于翅下靜脈收集血液,每只取2管血(10 mL/管),3 500 rpm,10 min,離心后取血清置于2個(gè)血清冷凍管(400 μL)中,-80℃低溫冷凍保存,用于血清礦物質(zhì)含量及激素水平指標(biāo)測(cè)定。

1.5 測(cè)試指標(biāo)與方法

使用全自動(dòng)生化分析儀對(duì)血清鈣離子(Ca2+)、鉀離子(K+)、鈉離子(Na+)和磷離子(P3+)指標(biāo)進(jìn)行分析。血清中的總?cè)饧谞钕僭彼?T3)、總甲狀腺素(T4)、胰島素(Ins)和皮質(zhì)酮(Cort)的含量分別采用相應(yīng)的試劑盒進(jìn)行測(cè)定,測(cè)定方法按試劑盒說(shuō)明書進(jìn)行。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理

采用Excel 2007軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,SPSS 18.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行描述分析,計(jì)算出平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)誤,通過(guò)單因素方差分析,得出數(shù)據(jù)差異性,以P>0.05表示差異不顯著,P<0.05表示差異顯著,P<0.01表示差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 Gln對(duì)急性熱應(yīng)激12 h肉雞血清礦物質(zhì)的影響

由表2可知,在熱應(yīng)激的作用下,添加0%Gln組與空白對(duì)照組相比,Ca2+濃度顯著降低10.56%(P<0.05);K+、Na+和P3+分別降低了17.09%(P>0.05)、1.26%(P>0.05)和6.83%(P>0.05)。熱應(yīng)激各組中,與0%組相比,添加Gln的各組,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的各組Ca2+含量與適溫對(duì)照組差異不顯著(P>0.05)。

表2 谷氨酰胺對(duì)急性熱應(yīng)激12 h肉雞血清礦物質(zhì)的影響Table 2 Effect of Gln on serum mineral in broilers under 12 h AHS

注:同行之間比較,各組肩標(biāo)不同小寫字母之間表示差異顯著(P<0.05),不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01),下同。

2.2 Gln對(duì)急性熱應(yīng)激24 h肉雞血清礦物質(zhì)的影響

表3 谷氨酰胺對(duì)急性熱應(yīng)激24 h肉雞血清礦物質(zhì)的影響Table 3 Effect of Gln on serum mineral in broilers under 24 h AHS

由表3知,在熱應(yīng)激的作用下,添加0%Gln組與空白對(duì)照組相比,Ca2+、K+、Na+和P3+分別降低了4.51%(P>0.05)、9.05%(P>0.05)、2.66%(P>0.05)和2.14%(P>0.05)。在熱應(yīng)激各組中,與0%組相比,添加Gln的各組,Ca2+濃度升高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對(duì)急性熱應(yīng)激12 h肉雞血清激素水平的影響

表4 谷氨酰胺對(duì)急性熱應(yīng)激12 h肉雞血清激素水平的影響Table 4 Effect of Gln on serum hormone level in broilers under 12 h AHS

由表4可知,在熱應(yīng)激的作用下,添加0%Gln組與空白對(duì)照組相比,T3、T4和Ins水平分別下降了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)。在熱應(yīng)激各組中,與0%組相比,添加Gln的各組,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),各組間差異不顯著。添加Gln的各組T3含量與適溫對(duì)照組差異不顯著(P>0.05)。

2.4 Gln對(duì)急性熱應(yīng)激24 h肉雞血清激素水平的影響

表5 谷氨酰胺對(duì)急性熱應(yīng)激24 h肉雞血清激素水平的影響Table 5 Effect of Gln on serum hormone level in broilers under 24 h AHS

由表5可知,在熱應(yīng)激的作用下,添加0%Gln組與空白對(duì)照組相比,T3、T4和Ins水平分別下降了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)。在熱應(yīng)激各組中,與0%組相比,添加Gln的各組,T3水平升高了10.71%(P>0.05)、21.43%(P>0.05)和35.71%(P>0.05),T4水平則升高了35.59%(P>0.05)、41.73%(P>0.05)和53.10%(P<0.05或0.01),Ins分別升高了52.17%(P>0.05)、60.87%(P>0.05)和100%(P>0.05),Cort水平分別下降了18.39%(P>0.05)、19.45%(P>0.05)和31.08%(P<0.05)。添加Gln的各組Ins、Cort含量與適溫對(duì)照組差異不顯著(P>0.05)。

3 結(jié)論與討論

在我國(guó)的許多地區(qū)特別是南方地區(qū),熱應(yīng)激是影響?zhàn)B殖業(yè)中家禽生產(chǎn)性能及抗病力的一個(gè)重要因素。因此,人們從環(huán)境設(shè)施、日常管理和飼料飲水等多方面采取相關(guān)措施,在增強(qiáng)動(dòng)物抗熱應(yīng)激的能力方面取得了一定的成果。同時(shí)使用營(yíng)養(yǎng)性或非營(yíng)養(yǎng)性的抗熱應(yīng)激添加劑將會(huì)取得更加顯著的作用,研究表明,維生素、微量元素、電解質(zhì),酸化劑、中藥提取物等添加劑可緩解熱應(yīng)激[5],但添加Gln作為動(dòng)物的抗熱應(yīng)激劑的報(bào)道相對(duì)較少。國(guó)內(nèi)外報(bào)道初步顯示了Gln在家禽機(jī)體中的運(yùn)用狀況,發(fā)現(xiàn)Gln在動(dòng)物血液中大量存在,具有促生長(zhǎng)、免疫調(diào)控、抗應(yīng)激、抗疲勞、抗感染、維持酸堿穩(wěn)態(tài)、提高其生產(chǎn)性能,增強(qiáng)免疫力等功能[6]。本試驗(yàn)采用急性熱應(yīng)激方式(34±1℃)對(duì)肉雞進(jìn)行處理,分析血清中礦物質(zhì)K+、Ca2+、Na+、P3+及部分激素水平的變化,反映出急性熱應(yīng)激對(duì)肉雞血清代謝的影響程度。

血清中K+和Na+屬于堿性離子,在血清中的濃度變化受機(jī)體血液的酸堿度影響。Na+和K+對(duì)維持體液滲透壓,神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)和細(xì)胞外液容量具有重要作用,由于熱應(yīng)激的作用,可導(dǎo)致機(jī)體發(fā)生呼吸性堿中毒。為了維持機(jī)體酸堿平衡,腎臟通過(guò)排出血液中Na+、K+等離子來(lái)降低血液pH值以維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。此外,鉀是生命活動(dòng)必需的礦物質(zhì)之一,動(dòng)物試驗(yàn)證明鉀代謝障礙會(huì)造成許多疾病的發(fā)生。本試驗(yàn)結(jié)果表明,從12 h到24 h,肉雞血清K+濃度不斷降低。當(dāng)K+濃度下降幅度超過(guò)機(jī)體自我調(diào)節(jié)范圍時(shí),肉雞會(huì)出現(xiàn)低血鉀癥。添加Gln之后,可以不同水平的提高血清K+的含量,從而維持機(jī)體酸堿平衡。熱應(yīng)激致使血漿滲透壓降低,刺激腎上腺醛固酮激素分泌增加。由于醛固酮的保鈉排鉀的生理作用,Na+在經(jīng)過(guò)腎小管時(shí)重吸收增加,K+通過(guò)腎小管排出量增加,血液中K+濃度下降[7]。本試驗(yàn)結(jié)果表明,血清Na+在急性熱應(yīng)激條件下有一定的下降趨勢(shì),日糧中添加2.0% Gln可使熱應(yīng)激處理24 h時(shí)血清Na+水平顯著升高。

受熱應(yīng)激影響,血清中鈣、磷濃度也降低。肉雞血清Ca2+濃度降低與李建國(guó)研究類似,機(jī)體內(nèi)酸堿平衡被熱應(yīng)激打破,產(chǎn)生大量有機(jī)酸,Ca2+與有機(jī)酸結(jié)合,導(dǎo)致血中Ca2+濃度下降[8],這也有可能是熱應(yīng)激致使動(dòng)物采食量降低,飲食中Ca2+攝入不足,影響小腸黏膜對(duì)Ca2+的運(yùn)輸所致[9]。本試驗(yàn)結(jié)果表明,血清鈣、磷的濃度隨熱應(yīng)激時(shí)間增加繼續(xù)降低,這一結(jié)果與前人的研究結(jié)果一致。日糧中添加Gln可以提高血清中鈣、磷的含量。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)日糧中添加0.5%～2.0% Gln對(duì)熱應(yīng)激12 h肉雞血清中Ca2+均有顯著影響,對(duì)熱應(yīng)激24 h肉雞血清中Ca2+影響均不顯著。

熱應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致肉雞血液中的T3、T4水平發(fā)生下降。進(jìn)一步研究表明家禽的熱應(yīng)激反應(yīng)是通過(guò)下丘腦-垂體-腎上腺軸和交感神經(jīng)系統(tǒng)的激活而產(chǎn)生的,并由此改變血漿T3、T4和Ins的水平[10],同時(shí)提高血漿Cort的水平,從而改變機(jī)體的代謝狀態(tài)。本試驗(yàn)結(jié)果表明,急性熱應(yīng)激顯著降低了T3、T4和Ins的水平,提高了Cort的含量,這一變化與前人研究結(jié)果一致。本試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn),熱應(yīng)激時(shí)長(zhǎng)不同,對(duì)不同激素的影響情況也不同,熱應(yīng)激12 h對(duì)于T3的影響大于其它三種激素,而24 h熱應(yīng)激時(shí)對(duì)于T3的影響則小于其它三種,這可能與這一激素的生理特性有關(guān),其具體原因還有待于進(jìn)一步的研究。

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),經(jīng)12 h熱應(yīng)激后日糧添加2.0% Gln時(shí),除T4外均無(wú)顯著性影響。經(jīng)24 h熱應(yīng)激后,添加0.5%Gln,對(duì)于各激素影響均不顯著,添加濃度為2.0%時(shí),T4水平極顯著升高,Cort水平顯著下降,T3和Ins水平也明顯上升,但不具有顯著性。這說(shuō)明了不同濃度Gln對(duì)于不同激素的影響有所區(qū)別,緩解熱應(yīng)激的影響效果也有所區(qū)別,濃度越高效果越好。徐海濤和何敘研究發(fā)現(xiàn),日糧補(bǔ)充Gln可以顯著降低過(guò)度訓(xùn)練(機(jī)體處于熱應(yīng)激條件下)小鼠血清中Cort的水平,減少應(yīng)激對(duì)小鼠的負(fù)面作用[11],與本試驗(yàn)結(jié)果是一致的。但是高萍等通過(guò)飲水方式供給黃雞不同劑量的甘氨酰谷氨酰胺(Gly-Gln,Gln的一種替代物),發(fā)現(xiàn)黃雞血清中的T3、T4水平明顯升高,Ins水平降低[12],其原因可能與Gln的構(gòu)成、攝入方式、雞的品種有關(guān)。

急性熱應(yīng)激對(duì)肉雞血清礦物質(zhì)(K+、Ca2+、Na+和P3+)及血清激素(T3、T4、Ins和Cort)產(chǎn)生了明顯的負(fù)面影響,通過(guò)在日糧中添加不同劑量的外源性Gln具有良好的緩解熱應(yīng)激作用,起到一定的扭轉(zhuǎn)作用。

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