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隨著全球氣候的逐步變暖,夏季高溫高濕氣候給規?;B豬生產帶來的負面影響相當嚴重。熱應激是畜禽在外界高溫環境刺激下所出現的全身性非特異反應。在熱應激狀態下,豬體內自由基大量產生,細胞膜流動性下降,膜功能受損,對營養物質的吸收轉運能力下降(Gerald Karp,2005)。目前國內外關于應激的調控,大都使用化學添加劑如電解質、鎮靜劑、抗生素、維生素、微量元素等,多數是治標不治本,且容易出現毒副作用和藥殘(李英哲等,2001;徐荷等,1997)。中藥添加劑是以中醫藥理論為指導, “以調為本,以平為期”,在組方時注重從平衡陰陽、全面調節畜禽機體免疫力入手;且其具有獨特的天然性,毒副作用小,在調控畜禽熱應激綜合癥上應用前景廣闊。但目前有關中藥添加劑抗應激的研究大多集中在對畜禽生產性能的影響上,有關中藥添加劑對熱應激中機體抗氧化能力的調控作用鮮見報道。
超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)是機體的兩大抗氧化酶系統,對清除體內過量的自由基,維持氧自由基代謝的平衡起著重要的作用;丙二醛(malondialdehyde,MDA)是脂質過氧化反應鏈式終止階段產生的小分子產物,其含量可以間接反映自由基的產生情況和機體組織細胞的脂質過氧化程度(李繼紅等,2003)。本試驗試圖通過觀察高溫下添加抗應激中藥飼料添加劑,對高溫環境下豬血液中SOD、GSH-Px、MDA等一些與自由基有關的生化指標的動態影響,研究并探討中藥添加劑對豬的抗應激效果及機理。
1.1試驗材料
1.1.1實驗地點:中國農業科學院畜牧研究所動物營養重點實驗室人工氣候室。
1.1.2實驗動物:64只35日齡、體重6.50±1.05Kg的中國試驗用小型豬(CEMP,農大I系),常規免疫。購自中國農業大學昌平試驗豬場。
1.1.3中藥添加劑: 方1:由石膏、藿香、蒼術、黃柏按等比例組成。方2:由石膏、藿香、蒼術、黃柏按0.5:1:1:1比例組成。
1.1.4試驗基礎日糧組成及營養水平見表1。
表1 基礎日糧組成及營養水平
原料(Ingredients) 組成/%(Comp osition) |
營養成分(Nutrient levels) 含量(Content) |
玉米(Corn ) 52.0 |
消化能DE/(MJ·kg-1) 13.89 |
豆粕(Soybean meal) 13.0 |
粗蛋白CP/% 20.00 |
魚粉(Fish meal) 6.0 |
鈣Calcium/% 0.95 |
乳清粉(Whey) 6.0 |
總磷(Total Phosphorus)/% 0.70 |
膨化大豆(Expanded soybean)16.0 |
有效磷(Available Phosphorus)/% 0.49 |
小麥麩(Wheat bran)3.0 |
賴氨酸(L-L ys)/% 1.35 |
預混料(Premix)4.0 |
蛋+胱氨酸(Met + Cys)/% 0.66 |
注:4% 預混料為每千克全價料提供Cu 200mg、Fe 120mg、Zn 120mg、Mn 50mg、Co 2.0mg、Se 0.3mg、I 0.45mg、維生素A 800IU、維生素D31 800IU、維生素E 30IU、維生素B11.8mg、維生素B2 6mg、維生素B12 0.024mg、葉酸0.3mg、生物素0.44mg、煙酸3.2mg、膽堿800mg。
1.1.5主要試劑、實驗儀器:SOD、GSH-Px、MDA測試試劑盒,南京建成有限公司。紫外-可見分光光度計UV-2000。
1.2 試驗動物分組
本試驗采用農大小型實驗豬64頭,按窩別、體重相近原則分成4組,分別為常溫對照組(簡稱對照組)、高溫應激組(簡稱應激組)、中藥添加劑1組(簡稱方1組)和中藥添加劑2組(簡稱方2組)。每組4個重復,每重復4頭豬。
1.3 飼養管理
預飼期,各處理組豬的飼養水平、環境完全相同,試豬自由采食和飲水。正式試驗期間,各組實驗豬均飼養于人工氣候室中(對照組的飼養環境溫度設為23℃恒溫,應激組和兩個中藥方劑組的飼養環境溫度根據前期試驗得出的熱應激模型設溫為26℃~40℃循環變溫,見圖1),各處理組的環境濕度、設置完全一致(詳見表2試驗設計)。各處理基礎日糧完全相同,自由飲水。其中,中藥添加劑1組和2組在基礎日糧上按0.5%添加中藥添加劑方1和方2。
表2 試驗設計
處理(treat) |
日糧(diet) |
環境溫度(environmental temperature) |
對照組(NTC) |
基礎日糧(basal diet) |
溫度(T):23℃;濕度(H):60%;光照度(L):100LX |
應激組(HTS) |
基礎日糧(basal diet) |
溫度(T):26~40℃;濕度(H):60%;光照度(L):100LX |
方1組 (CMAΙ) |
基礎日糧(basal diet)+0.5%中藥添加劑1(Chinese medicine additives Ι) |
溫度(T):26~40℃;濕度(H):60%;光照度(L):100LX |
方2組 (CMAⅡ) |
基礎日糧(basal diet)+0.5%中藥添加劑2(Chinese medicine additivesⅡ) |
溫度(T):26~40℃;濕度(H):60%;光照度(L):100LX |
人工氣候艙溫度曲線如圖1:
圖1 人工氣候室溫度曲線
(X軸為時間0:00-22:00,Y軸為溫度0-45℃)
1.4 樣品采集與制備
在熱應激正式試驗第1、2、4、6、10天從每重復中選1只小豬(每組4只),頸靜脈采血10ml,靜置(離心)析出血清,于-20℃箱中保存備用。
1.5測試指標與方法
SOD:羥胺法;GSH-PX:DTNB 直接法; MDA:TBA(硫代巴比妥酸)法。采用分光光度計檢測。
1.6 統計分析
采用SAS軟件分析平均數、標準差,多重比較方差分析。
2.1中藥添加劑對熱應激豬血清SOD活性的影響
表3中藥添加劑對熱應激豬血清SOD活性的影響 單位:活力單位/毫升(U/ ml)
天數(d) 處理(treat) |
1 |
2 |
4 |
6 |
10 |
對照組(NTC) |
50.91±0.98b |
51.51±8.19 |
52.88±5.51 |
50.48±5.18 |
50.06±5.19 |
應激組(HST) |
65.06±4.57a |
44.14±3.13 |
48.98±4.58 |
53.06±2.61 |
53.83±8.07 |
方1組(CMAΙ) |
56.35±13.48ab |
44.82±5.04 |
49.46±3.62 |
44.78±5.08 |
54.79±6.95 |
方2組(CMAⅡ) |
62.76±2.96a |
51.17±5.88 |
51.69±4.41 |
50.31±4.41 |
51.74±4.67 |
注:同一列中相同字母表示差異不顯著(p>0.05);不同字母表示差異顯著(p<0.05)。以下表均同。
由表3可知,各組試豬血清中SOD活性變化主要表現在應激后第1天。與對照組相比,應激組在第1天顯著升高,而后逐漸下降,到第10天又有所回升,但不出現顯著差異(p>0.05)。方1組的SOD活性與對照組和應激組間均無顯著差異(p>0.05)。方2組的SOD活性顯著高于對照組(p<0.05),與應激組之間無顯著差異(p>0.05)。
2.2中藥添加劑對熱應激豬血清MDA含量的影響
表4? 中藥添加劑對熱應激豬血清MDA含量的影響
單位: n mol/ ml
天數(d) 處理(treat) |
1 |
2 |
4 |
6 |
10 |
對照組(NTC) |
3.18±0.95 |
2.99±0.83 |
2.59±1.01 |
3.62±0.07b |
3.58±0.33b |
應激組(HST) |
3.15±1.41 |
3.55±1.02 |
3.42±0.25 |
4.85±1.29a |
5.19±1.15a |
方1組(CMAΙ) |
3.33±0.97 |
2.19±1.18 |
3.09±0.87 |
4.92±0.37a |
4.28±0.41b |
方2組(CMAⅡ) |
2.93±0.66 |
3.46±0.48 |
3.15±0.95 |
4.13±0.10ab |
4.10±1.16b |
表4的結果得出,各組豬血清中MDA含量的差異主要表現為試驗后第6、10天。與對照組相比,應激組血清中 MDA值在第6、10天時表現出顯著升高(p<0.05)。方1組在第6天顯著高于對照組,第10天顯著低于應激組(p<0.05)。方2組在第6天MDA含量介于對照組和應激組之間,與兩者差異均不顯著(p>0.05);第10天顯著低于應激組(p<0.05),其余時間不呈現顯著差異(p>0.05)。
2.3中藥添加劑對熱應激豬血清GSH-PX活性的影響
表5? 中藥添加劑對熱應激豬血清GSH-PX活性的影響
單位:酶活力單位/毫升(U/ ml)
天數(d) 處理(treat) |
1 |
2 |
4 |
6 |
10 |
對照組(NTC) |
1259±46 |
1271±156b |
1283±411 |
1195±238b |
1151±314b |
應激組(HST) |
1262±129 |
1239±96b |
1221±100 |
1681±183a |
1559±268a |
方1組(CMAΙ) |
1282±154 |
1616±187ab |
1406±190 |
1565±28a |
1572±255a |
方2組(CMAⅡ) |
1225±232 |
1799±381a |
1306±221 |
1480±177ab |
1402±82ab |
3.1 高溫應激對豬血清中SOD、GSH-PX活力及MDA含量的影響
本實驗結果顯示,高溫應激后豬血清中MDA含量顯著高于常溫組,這表明高溫應激加速了機體組織的脂質過氧化過程,產生了較多的有害物質丙二醛(MDA)。同時,研究也發現試豬血清中SOD、GSH-PX活力在應激后出現明顯增高,這可能是機體氧自由基大量產生刺激了體內的自由基清除系統,一定程度上激活了機體的抗氧化酶系統功能。徐荷等(1997)研究熱應激對SD大鼠 SOD 活性的影響發現,熱應激后SOD活性升高,持續熱應激后SOD活性下降。Balázs Borsiczky(2003)報道,受熱初期,隨著機體應激反應,脂質過氧化活動的增強,自由基誘發了抗氧化酶的表達,SOD活性也隨之升高,這是機體的一種代償保護作用,但持續受熱后,SOD活性則受到抑制。本試驗也發現,應激后期血清中SOD活性出現下降趨勢,但差異不顯著。許燕等(2000)也報道,應激過程中,機體產生的自由基大量增加,同時機體自由基清除系統的活性也增高,隨著應激時間的延長,盡管清除系統活性增加,但仍不足以及時將大量的自由基清除織造成了機體氧化和抗氧化的失平衡,從而使細胞破壞,造成組織損傷。但本研究對血清中SOD和GSH-PX兩種抗氧化酶活性動態分析發現,兩種酶的變化規律并不一致,SOD活性在前期顯著上升,后期下降;但GSH-PX活性卻在應激后期出現明顯增高,其原因是否與兩者的作用機制有關,尚需要進一步研究。
3.2 中藥添加劑對應激狀態下豬血液抗氧化功能的影響
本研究結果顯示,與應激組相比,添加中藥添加劑2后,豬血液中MDA含量出現顯著下降;同時,SOD、GSH-Px活性在應激后期有下降趨勢,其活力值介于常溫組和高溫組之間。這說明中藥添加劑2能增強機體清除自由基的能力,調控機體抗氧化酶系統功能,使其保持正常水平。方1組對以上指標也有一定調控作用,但效果低于方2。這表明在調控熱應激狀態下豬血清抗氧化功能上,中藥添加劑2的效果優于中藥添加劑1。
本試驗中兩個中藥添加劑組成均為石膏、蒼術、黃柏和藿香等,其主要功效為清熱瀉火、燥濕健脾,解表和中,主要用于緩解動物在夏季高溫高濕環境中出現的熱應激病癥。中藥藥理研究證明,石膏屬清熱瀉火藥,善清氣分實熱,常用于肺胃大熱,高熱不退等實熱亢盛證。研究表明,生石膏可抑制發熱中樞而起解熱作用。藿香重在化濕,和中止痛,解暑。蒼術屬燥濕藥(樸世浩,1996);黃柏具有清濕熱,瀉火毒,退虛熱的作用,以除下焦濕熱最佳(王衡奇,2001)。黃柏對應激性胃潰瘍有抑制作用且對水浸捆束小鼠SOD活性的降低有明顯的抑制作用(呂燕寧,2006)。四藥合用可通過促進腸道分泌,抑制有害腸道菌群,清除腸道有害自由基等途徑加強對高溫環境下機體膜結構和功能的保護。但方1中石膏比例較方2高。石膏的變化主要在于劑量變化導致君藥不同。方1以石膏為君藥,主要針對北方高溫干燥氣候,變化急驟,發自陽明,重在清氣;方2針對南方濕熱氣候,藿香、蒼術為主,重在健脾化濕、祛濕。本試驗結果發現方2效果優于方1,分析可能人工氣候室各參數設置與南方夏季高溫高濕的氣候接近有關。