评价应激的方法及抗应激添加剂的研究进展

评价应激的方法及抗应激添加剂的研究进展

李昊阳1，2，钟荣珍1，2*，杨连玉1

（1.吉林农业大学动物科学技术学院，长春130118；2.中国科学院东北地理与农业生态研究所，长

春130012）

摘要：在动物生长过程中，应激是一种严重制约动物生长和健康的因素，常导致巨大的经济损失。及时准确地评价动物应激状态，采取有效的防控措施是十分必要的。本文从应激过程出发，总结了应激的特征评价指标，包括常规的生理生化指标、急性期蛋白（APPs）、热应激蛋白（HSP），并以抗氧化剂为例，简要介绍了抗应激添加剂的研究进展。

关键词：应激；急性期蛋白；热应激蛋白；抗氧化剂

动物生长是一个受遗传、营养和环境等诸多因素影响的复杂过程。近来，随着高密度、集约化养殖方式的不断推广应用，动物生长受环境因素的制约越来越大，生产过程中的各种应激问题愈发突出。应激能够影响动物生活状态，降低生产性能和畜产品质量，导致巨大的经济损失，因此，及时准确地评价动物的应激状态，采取有效的防控措施在生产实践中有重要意义。

1 应激的概念

应激是一个复杂的概念，涉及精神、神经、内分泌和免疫等方面，有着很多种定义，它是多个事项的集合，包括刺激物（应激原）促使大脑产生反应（应激感知），以及活化体内生理学的战斗-逃跑反应[1]。在现代畜牧工业化生产中，应激原随处可见，如惊吓、运输、环境剧烈变化、屠宰、更换饲料和注射疫苗等[2]。

2 应激的神经调节及其对营养代谢的影响

动物受到应激原刺激后，中枢神经系统识别刺激，随后机体组织发起一系列的生物学反应进行防御，包括行为反应、植物性神经系统反应、神经内分泌系统反应及免疫系统的反应。

首先，应激会引起交感神经系统和HPA轴(下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴)兴奋，导致儿茶酚胺的快速短期释放；随后，糖皮质激素被释放到循环中[1]。皮质醇和儿茶酚胺类物质可以调节细胞的运输、增生、细胞因子分泌、抗体的合成[3]。神经内分泌系统与免疫系统之间存在相互作用与相互影响，在这个网络中，神经系统通过神经递质和神经肽、内分泌系统通过激素、免疫系统通过细胞因子相互间对其它两个系统进行调节，使机体内环境稳定[4]。例如，糖皮质激素（glucocorticoid, GC）可以

调节多种免疫细胞的功能，包括：IL-1、IL-2、IL-6、IL-8、IL-11、IL-12，以及粒细胞的巨噬细胞集落刺激因子[3]。

应激原引起的神经兴奋还会影响动物体的营养代谢，其反应途径主要有两种：（1）刺激垂体，肾上腺皮质激素分泌增多，蛋白质分解加强，糖原异生作用加强。（2）交感神经系统兴奋，儿茶酚胺增多，进而胰岛素分泌减少，胰高血糖素和肾上腺素分泌增多，导致应激性高血糖，甚至出现尿糖。与之同时，含量增多的儿茶酚胺还会直接导致代谢率上升、生热作用上升；直接或通过刺激生长激素分泌增多间接导致脂肪分解和糖异生作用增强，血浆游离脂肪酸和酮体含量增多。

为了适应应激，动物会进行一系列的行为上和代谢上的改变。如食欲下降、嗜睡等；能量的供应由生产、繁殖转向维持生存和免疫应答。正常状况下机体利用养分的优先次序为：神经系统>免疫和淋巴组织>内脏器官>骨骼>肌肉组织>脂肪组织，应激时，这种优先次序发生改变，肝脏和骨骼肌首先被动员，作为提供能源的重要底物[5]。对动物的生长和代谢而言，细胞因子起着营养重分配剂的作用。在许多重要的活性代谢组织，如脂肪组织、肝脏和骨骼肌细胞上均有TNF-α的特异性受体。IL-1、TNF-α、IL-6均可使用于生长和骨骼肌蛋白质沉积的养分转向用于维持机体免疫应答的相关过程，主要包括免疫细胞的分化和增殖、抗体的合成及肝脏急性期蛋白质的合成等[6]。

3 评价应激反应的特征指标

3.1 常规的生理生化指标

经常用来衡量应激的生理生化指标有心率、血压、儿茶酚胺、皮质醇、乳酸盐、葡萄糖、游离脂肪酸（FFA）的浓度，以及肾上腺素、促肾上腺皮质激素、肾上腺皮质激素、甲状腺素、高血糖素、生长激素等应激激素[7]。测定糖皮质激素浓度是最常见的衡量HPA轴活性的方式。哺乳动物分泌的糖皮质激素主要是皮质醇，而啮齿类和禽类主要是皮质酮[1]。通常，血液、唾液、尿液、粪便等样品，适用于急性应激的糖皮质激素浓度测定；而毛发样品则适用于评价长期应激[8]。Caroprese等[9]研究表明，血液皮质醇浓度同母羊的行为、免疫能力、细胞因子浓度有关。应激条件下，活跃的HAP 轴可以促进免疫应答以及母羊机体对应激状况的被动反应；并且同产奶量、增强乳腺炎诱因有关；而IL-1β和IL-6均可以用作为HPA轴强度的指标。而乳中的皮质醇浓度会依据泌乳期、产次、产奶量和乳成分发生改变[10]。

3.2 急性期反应蛋白

急性期反应（acute phase response, APR）是由多种刺激如感染、组织损伤、肿瘤生成、免疫紊乱引起的先天性非特异性免疫反应，描述了应激时血浆蛋白成分的变化。这个复杂的反应由促炎症细胞因子（主要是IL-6、IL-1、TNF-α）和局部及全身反应来调节，包括发烧、促进肌肉蛋白分解、改变睡眠和食欲、以及改变血中急性期反应蛋白（acute phase proteins, APPs）的浓度[11]。这些蛋白

主要由肝脏合成，并且依据转化方向与其在急性期内的浓度变化程度（较少、中等、较多）分为两类：浓度增加，称为正相APP；浓度降低，则称为负相APP。应激产生后，机体的APPs的合成调控途径如图1所示[12]。现今，还不清楚不同APPs之间是否存在相互作用。到目前为止，已知巨噬细胞分泌的细胞因子如TNF-α、IL-1、IL-6会诱导APPs的释放，但确切的调节机制还不完全清楚[13]。

诸多试验证明，机体感染病菌、病毒后，APPs浓度增高，并且，APPs已经被用作人和动物的评价健康的指标。Gånheim等[14]研究证明，检测APPs可以有效地监控小牛日常健康状况。动物在送往养殖场或屠宰场时，通常需要经历长途运输，而运输前的管理、噪音、震动、混群、拥挤、气候条件、拘禁、装载与卸载、运输时间、缺乏食物和饮水[15]，以上这些因素都会产生强烈应激，影响肉品质和终产品的价值。猪在经历运输应激后，猪体内Pig-MAP、结合珠蛋白（HPT）、血清淀粉样蛋白A（SAA）、C反应蛋白（CRP）增加；载脂蛋白A-I降低[16]。另外，猪在运输途中发生的咬尾、咬耳和食物的变更也都会导致APPs浓度增加。特别是HPT和pig-MAP，它们是测定猪的APPs 最稳健的指标[17]。

激活，抑制

图1：急性期蛋白合成调控[12]

Fig.1. Regulation and induction of acute phase protein