家禽冷应激研究进展

摘　要：冷应激是养禽业普遍存在的问题，对家禽生产性能、抗病的影响日益严重，对家禽冷应激的研究也在不断深入。本文对家禽冷应激时下丘脑-垂体-肾上腺皮质激素、下丘脑-垂体-甲状腺轴的激素(T3、T4和T4/T3)、胰岛素和胰高血糖素、血清总抗氧化能力(T-AOC)、丙二醛(MDA)的含量、肥大细胞、血液淋巴细胞数量等改变进行了综述，提出了冷应激的预防和治疗措施。通过各品种家禽在冷应激时的不同的神经-内分泌的变化规律、体内各种酶变化规律及其基因表达，培育出耐寒、抗病、抗应激并具有较高的肉品、蛋品质量的家禽品种，是提高家禽抗应激能力的有效途径。

关键词：家禽；冷应激；神经内分泌反应；抗氧化系统；免疫功能

应激是由加拿大病理生理学家SelyeH1936年创立的神经内分泌学说，是指机体对外界或内部的各种异常刺激所产生的非特异性应答反应的总和。应激在典型情况下可分三个阶段：第一阶段为惊恐反应或动员阶段(Alarmreaction or stage ofmobilization)，这是机体对应激原作用的早期反应；第二阶段为适应或抵抗阶段(Stage ofadaptation or resistance)，机体克服了应激原作用而获得了适应；第三阶段为衰竭阶段(Stageof exhaustion)，表现很像惊恐反应，但反应程度急剧增强，出现各处营养不良，异化作用占优势。寒冷应激是北方高寒地区动物特别是新生动物的一种最普遍的应激因素，对家禽养殖的整个过程的影响都非常大。寒冷应激反应的机制十分复杂，几乎涉及所有的器官和组织，其中，中枢神经系统及其高级部位(大脑皮层)是起整合调节作用的主导部门，是通过交感-肾上腺髓质系统、下丘脑-垂体-肾上腺皮质系统及下丘脑-垂体-甲状腺轴等实现的。动物急性(短期)暴露于寒冷环境中，开始产生冷应激(Cold stress)反应，这一反应称之“报警反应(Alarm reaction)”。在慢性(长期)冷暴露(Coldexposure)情况下，动物的代谢发生特异性变化，持续稳定的寒冷刺激，使儿茶酚胺和甲状腺素分泌增强，机体的能量代谢持续升高，但体热绝缘即保温能力(被毛厚实，血管收缩)不受影响，动物的存活时间可以延长，这种情况称为惯习或气候适应(Acclimation)。随着季节性变化或迁换地理环境机体生理调节逐渐发生变化，例如，由秋季进入寒冬后，动物的保温能力明显提高，但能量代谢变化不大，有的甚至反而降低，这种情况称为冷驯化(Acclimatization)，亦是动物机体在冷应激条件下保持其内环境的稳定，是机体自主神经、内分泌、代谢和行为统一调控的结果。当将动物进行急性冷暴露时，将导致死亡。

目前对家禽的冷应激研究方法有急性冷应激、慢性冷应激和浸水冷应激。急性冷应激通常采取比常温低5 ℃～15 ℃，时间为2 h～24h之内；慢性冷应激，时间为3 d～10 d；浸水冷应激常采用在16 ℃经15、30、 60、120min等时间。采取不同的冷应激方法结果有所不同，可以归纳为以下几个方面。

1　家禽冷应激时的神经-内分泌反应

应激可以促使交感神经和肾上腺髓质活动的加强，使血液中肾上腺素和去甲肾上腺素水平升高，也引起下丘脑-垂体-肾上腺皮质系统反应。其过程为下丘脑接受神经和体液途径传来的应激原刺激，视上核和室旁核分泌颗粒沿神经纤维到达垂体后叶，或通过垂体门脉送至垂体前叶，从而调节垂体及其有关的生理活动。以神经递质为媒介的自主神经系统、以神经肽和激素为媒介的神经内分泌系统二者共同参与应激反应；并且其激素分泌有两个高峰：第一个高峰发生在几秒钟之内，包括交感神经系统肾上腺素(epinephrine，E)和去甲肾上腺素(nor-epinephrine， NE)分泌增强；下丘脑释放促肾上腺皮质激素释放激素(cortecotropin-relesing hormone， CRH)进入门脉循环，几秒钟后垂体促肾上腺皮质激素(a-drenocorticotrophic， ACTH)分泌加强；下丘脑促性腺激素释放激素(gonadotropin-releasing hormone， GnRH)的释放降低，随后垂体促性腺激素降低；垂体分泌催乳激素(prelatic，PRL)和生长激素(growth hormone，GH)(灵长类)、胰腺分泌胰高血糖素(glucagon)增强。激素反应的第二个高峰――慢峰，主要是类固醇激素的变化，发生在几分钟之后，包括糖皮质激素(glucocorticoid，GC)分泌受到刺激；性激素分泌降低。

1.1　雏鸡在冷应激时肾上腺皮质激素的变化

肾上腺皮质的反应因不同程度的冷应激而出现变化，由于测定E和NE比较困难( 因为血浆中E和NE的半衰期仅2min)，同时可变性较大，多数研究者通常测定外周血中的皮质醇(corticosterone，CORT)(半衰期接近70min)含量来反映应激的程度。糖皮质激素主要为皮质醇和皮质酮，它们是参与应激反应的主要激素。皮质醇比皮质酮在生理活性上要活跃得多，两者的比例存在着明显的动物种属差别，如鸡为0.05∶1。在冷应激过程中，下丘脑的CRH、醛固酮(aldosterone，ALD)、血清中的CORT浓度在冷应激后2h均有不同程度的升高，然后渐降，但其降低后的水平仍高于冷应激前水平，而且趋于相对稳定，这可能是由于冷应激刺激下丘脑-垂体-肾上腺轴的活动，垂体分泌ACTH增加，促进肾上腺皮质分泌CORT，从而加强细胞的代谢活动，促进蛋白质分解及糖的异生，增加产热量，并维持体温恒定。对15日龄依莎公雏进行了急性与慢性冷应激处理，血液CORT3 h达最高值；随着时间的延长，下丘脑CRH mRNA的表达水平先略升高，随后下降，ACTH和ALD含量均呈现上升趋势，在3h时开始下降，并处于稳定状态，持续的冷应激有调节细胞免疫和血浆CORT的效果，且两者为负相关。王建鑫等研究金定蛋鸭在舍温从正常的15℃急速降到－15 ℃，12h内的内分泌活动的变化规律时发现，CORT的含量前期上升迅速，后期变化规律不明显，并在试验期间内出现了2次峰值。以上结果表明，冷应激可以使下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴的激素分泌发生改变，而且不同程度的冷应激对同一激素也会产生不同的影响。由此，把CORT浓度作为一个应激反应的准确的指征显然是困难的，肾上腺激素可以反映急性应激，但是不能反映应激的程度。

1.2　家禽冷应激时的下丘脑-垂体-甲状腺轴的激素变化

动物试验证明，急性寒冷经皮肤感受器通过传入神经将寒冷刺激信息传到下丘脑，促进促甲状腺激素释放激素(TSH releasinghormone， TRH)分泌增加，引起促甲状腺激素( thyroid stimulatinghormone，TSH)分泌增加。一般TSH 对急性寒冷反应迅速，在10min内即可出现血清TSH水平增加，引起血中三碘甲腺原氨酸(triiodothyronine，T3)和甲状腺素(thyroxine，T4)水平升高，同时伴有下丘脑内侧基底部TSH含量增高。对雏鸡冷应激的大量研究表明，T3在冷应激开始后浓度上升而T4浓度下降，可能是由于在急性冷应激时机体甲状腺激素的利用脱碘(即T4向T3转化)，血液中75%的T3来自T4，T4的减少还可能是粪便清除增加，以及禽类本身所具有的昼夜生理节律性变化所致。在应激后12h血清中T4也降到了最低，但在中间有上升的过程，只是在应激开始后其含量一直在正常值以下；在对肉鸡进行1周和4周的冷应激后，血液测定结果是T3明显升高，而T4不受影响。血清中T3的变化较为平稳，T3的生物学作用比T4大5倍，说明T3的稳定性对于机体有较重要的意义，可以保证机体在较短时间内最大限度的调整体内的营养物质代谢来适应环境的改变。高能饲粮使T3水平略有降低，T4水平略有升高。在室温下和低温下提高饲粮代谢能水平使T3水平有升高趋势，而T4水平有降低趋势。

1.3　胰岛素的变化

胰岛素(insulin，INS)作为机体重要的代谢激素，它与胰高血糖素共同调节着血糖水平的稳定。在应激情况下，胰岛素分泌减少而胰高血糖素分泌增加，两种激素分泌的调节都与血液中代谢物质(葡萄糖、氨基酸、脂肪酸)的水平有关。低温使血清中游离脂肪酸水平、尿酸水平显著升高，而血糖水平显著降低，脂肪酸的氧化分解为组织细胞提供重要的能量来源。血清中游离脂肪酸水平升高，酯解作用增强。所以，血液中保持较高水平的游离脂肪酸可为机体在低温下维持体热平衡提供充足的能源。尿酸是家禽蛋白质代谢的终产物，血清尿酸水平升高，说明机体内氮的排出量增加，机体内氮的沉积受到影响。一般认为，在急性冷应激下， 糖皮质激素水平升高， 促进糖的异生，抑制肌肉和脂肪组织由血液中摄取葡萄糖，使葡萄糖浓度升高。试验结果表明，冷应激使CORT升高，血糖水平也相应升高。雏鸡在冷应激2h时血清中INS浓度显著升高，而后降低，这可能是雏鸡在冷应激时，由于机体代谢率增加，糖、蛋白质、脂肪分解代谢加强，血中外周代谢产物如游离脂肪酸(FFA)、葡萄糖及精氨酸等均可刺激INS的分泌，特别是精氨酸及其它氨基酸对禽类的刺激作用更强，同时胰岛A细胞产生的胰高血糖素，亦对INS的分泌产生刺激作用，从而维持机体代谢趋向于稳态调节。与以上结果不同的是王建鑫等研究发现冷应激时INS的含量先下降后上升，差异不显著(P＞0.05)；这表明INS的分泌在冷应激时受到抑制，可能是由于血中儿茶酚胺增多而降低了胰岛B细胞对高血糖的敏感性，导致其分泌活性受到抑制的缘故，在应激状态下其分泌减少有助于机体动员能源克服应激原的作用。

2　家禽冷应激时抗氧化系统的变化

抗氧化系统是动物机体在进化中形成的一个完整而复杂的系统，它包括抗氧化酶(如superoxidedismutase，SOD、catalase，CAT等)，脂溶性的抗氧化剂(如维生素E、辅酶Q等)，水溶性小分子抗氧化剂(铜蓝蛋白、金属硫蛋白等)这些物质在机体清除自由基，防止各种病理变化的发生发展中发挥着重要作用。自1956年Harman首次提出自由基学说以来，自由基的研究已经为一个十分活跃的学术领域，自由基(freeradical)又称游离基，是具有未配对电子的原子、原子团、分子或离子。自由基学说认为，机体防御体系抗氧化能力的强弱与健康程度存在密切关系，该防御体系由酶促与非酶促两个体系，主要通过三条途径完成其防护氧化作用：消除自由基和活性氧以免引发脂质过氧化；分解过氧化物，阻断过氧化链；除去起催化作用的金属离子，同时防御体系各成分之间相互起到了协同作用，以及代偿作用与依赖作用。在机体生命活动过程中，往往伴随自由基的产生、利用和消除三者之间处于动态平衡，这种机能的降低，常常导致各种疾病的发生，因而测定血清中的总抗氧化能力的高低具有很重要的意义。丙二醛(malondialdehyde，MDA)能攻击生物膜中的多不饱和脂肪酸(polyunsaturatedfatty acid，PUFA)，引发脂质过氧化作用，并因此形成脂质过氧化物。脂质过氧化物作用不仅把活性氧转化成活性化学剂，即非自由基性的脂类分解产物，而且通过链式或链式支链反应，放大活性氧的作用。氧自由基不但通过生物膜中多不饱和脂肪酸(PUFA)的过氧化作用引起细胞损伤，而且还能通过脂氢过氧化物的分解产物引起细胞损伤。因而测试MDA的量常可以反映机体内脂质过氧化的程度，间接的反映出细胞损伤的程度。

2.1　冷应激时血清总抗氧化能力的变化

研究表明，冷应激可以改变生物体的促氧化和抗氧化间的平衡，通过黄嘌呤氧化酶活性的升高，髓过氧化酶活性的降低使机体产生过多的自由基，导致脂质过氧化作用的增强诱发氧化损伤。吴步猛等研究指出冷应激可引起大鼠血清超氧化物歧化酶(superoxidedismutase，SOD)的活性降低。GumusluS等研究证明慢性冷应激可使鼠红细胞CuZn-SOD活性下降，过氧化氢酶(catalase，CAT)与谷光甘肽过氧化物酶(glutathioneperoxidase，GSH-Px)与活性升高。王建鑫等对金定产蛋鸭的研究表明，在冷应激后血清的总抗氧化能力(totalantioxidant capacity，T-AOC)先迅速升高，并在应激1h出现峰值，说明机体的总抗氧化能力在冷应激后迅速得到增强，也说明机体对迅速清除在应激过程中产生对动物自身生长不利因素，然后呈现波动变化且规律不十分明显。王金涛等对慢性冷应激雏鸡腓肠肌及血清抗氧化能力的影响的研究，急性应激时机体的T-AOC在腓肠肌及血清中均呈下降趋势，而在慢性应激时都呈上升趋势，说明机体在最初接触寒冷条件时，机体的T-AOC消耗性降低，随着应激时间的延长，机体逐渐适应了外界环境，T-AOC代偿性升高，进一步发挥其作用。在冷暴露的小鸡，与对照组相比，一氧化氮合成酶(nitricoxidesynthase，NOS)明显增加。CAT主要存在于组织细胞的过氧化酶系内，专门清除过氧化氢，并且在分解过氧化氢时与GSH-Px协同作用，CAT和GSH-Px的活性在急、慢性应激时均呈上升趋势，表明二者在急、慢性应激中对机体均起积极的作用。SOD的活性主要受到氧自由基的影响，但羟自由基与过氧化氢也可导致SOD失活，急性应激时SOD活性的降低表明该组织可能会受自由基的攻击，而慢性冷应激时血清中该酶活性降低，表明整个机体可能会受到超氧游离基的攻击造成细胞的损伤。

2.2　丙二醛的含量变化

丙二醛(MDA)能攻击生物膜中的PUFA，引发脂质过氧化作用，并因此形成脂质过氧化物，因而测定MDA的量常可以反映出机体内脂质过氧化的程度，间接反映出细胞损伤的程度。试验表明机体内丙二醛含量在冷应激时的变化规律不是很明显，但是在应激后其迅速增加说明机体内自由基的数量上升很迅速，但其迅速下降也同时说明机体对于这种变化的调节能力也很强，在冷应激时使用抗氧化剂可降低MDA的含量。并提出将MDA含量的变化范围和血清中T-AOC的测定，作为判定体内的氧化应激程度，目前这两种指标的测定方法可操作性强，结果比较准确，而且比较敏感。

3　冷应激对免疫功能的影响

通过对鸡进行急慢性冷应激试验表明，在冷应激的条件下鸡的免疫器官的免疫细胞数量增加，活性增强。

3.1　肥大细胞的变化

肥大细胞(MC)是免疫系统的一种强有力的效应细胞，被认为是细胞免疫的一个指标，它作为一种免疫细胞，不仅直接参与免疫应答，而且还释放介质调节免疫应答。黄丽波等研究了伊褐红公雏鸡，急性冷应激2h时，MC数目明显增加(P<0.01)；慢性冷应激3d 时，腺胃肌层中MC数目减少(P<0.05)；慢性冷应激10d时，MC数目明显增加(P<0.01)。说明冷应激3d时机体已开始适应了这种刺激，以后机体免疫力又逐渐升高了。这种结果提示在冷应激过程中MC可能通过其炎性介质的释放对胃肠道黏膜充血有一定影响，进而可导致消化道溃疡病症的出现，同时，也进一步证实MC对机体的局部免疫调节起很大作用。王玉海等采用贵妃雏鸡进行冷应激试验(比常温低5℃)，观察到脾脏中，应激1 h期间MC数目减少，2 h、4 h MC数目显著增加，应激12 h 、24 h明显增加，应激15d略有增加，说明脾脏已基本适应；应激15d后脾脏免疫水平略有提高而胸腺的免疫水平显著提高，胸腺中，MC始终呈增加趋势，说明胸腺的局部免疫水平增加。同时也提示MC作为免疫调节细胞，对不同局部免疫器官中的调节可能是不同的，但对整体免疫水平变化结果可能是一致的。因为MC在一定的应激条件下它可以产生细胞因子，参与免疫调节。组织胺就是MC主要的介质之一，它是最早发现的炎症和过敏反应介质，对炎症和免疫应答的发生和发展有重要的调节作用。

3.2　冷应激引起鸡的血液淋巴细胞数量的改变

一般来说，急性冷应激刺激常呈现免疫抑制，而慢性冷应激常引起免疫增强，温和冷应激常引起免疫增强，重度冷应激引起免疫下降。袁学军等的研究结果表明，伊褐红雏鸡急性冷应激期间(24h以内)，T细胞数目明显减少(P＜0.01)，在应激12 h后，细胞数量最低，应激24h后，淋巴细胞又有所升高，但还是明显低于对照组；冷应激3 d后，T细胞减少不明显，淋巴细胞总数明显增加，冷应激10d后淋巴细胞数目极显著减少，T淋巴细胞数目极显著增加，结果提示较正常饲养温度低8℃冷应激使雏鸡细胞免疫水平增加。碱性粒细胞明显增加而中性粒细胞减少，H/L(heterophil/lymphocyte)明显增加；冷应激15d后淋巴细胞数目显著增加，T淋巴细胞也表现出相同的变化；碱性粒细胞及H/L明显降低，表明雏鸡已适应，抗应激能力增强。T淋巴细胞在急性和慢性应激时都明显增加，冷应激增加白细胞介素(interleukin-1beta，IL-1beta，IL-6，IL-12beta))细胞质基因mRNA的表达，表明冷应激使细胞免疫水平增强。在长时间的冷应激对雏鸡的细胞免疫和特异性的体液免疫反应都有影响，7d的冷应激增加体外细胞免疫。在冷应激时对雏鸡进行沙门菌攻毒感染试验， 低于10 ℃的冷应激12h内，雏鸡对沙门菌的感染有促进作用，但作用不明显。

4　鸡冷应激综合症及其防治

4.1　应激综合症

应激虽是动物机体的适应性反应，但Selye HA指出，应激时神经内分泌系统失去平衡就可能导致疾病，如交感-肾上腺系统持续兴奋，将引起组织器官严重缺血、缺氧，最终导致各器官功能衰竭；糖皮质激素分泌过多引起机体免疫功能严重抑制；体内营养物质分解代谢亢进，则易造成机体衰竭；慢性应激时脂氢过氧化物长期蓄积，可损害细胞生物膜，加速细胞的变性、坏死。在应激时机体所出现的一系列变化称为应激综合症。家禽特别是鸡在养殖过程中对温度的变化很敏感，温度的变化影响到鸡对饲料的利用、生长速度、生产性能、抗病力等等。常见的应激综合征主要有惊吓应激、冷热应激、疫苗反应、胃溃疡、啄癖和酉时病等，冷应激往往与感冒或其他呼吸道疾病并发，但单纯的冷应激综合症却不多见。临床症状初期减料， 后降蛋， 饮水减少， 精神正常， 行动灵活， 无呼吸道症状， 无喘鸣音， 鼻脸不肿，眼不红，鸡冠鲜红， 粪便正常， 无软壳蛋和畸形蛋， 无死亡。触摸嗉囊几乎无食料。病理变化嗉囊、胃、肠空虚， 肠壁薄无出血，肝、肺、脾、肾无明显病变，气管、输卵管无出血和病理性分泌物。

4.2　鸡冷应激的防治

在现代化养鸡中，用标准化育雏舍、标准化温度来育雏时，雏鸡不受冷应激，可以进行正常的生长发育。但是随着人们生活水平的提高，对鸡肉、蛋品的质量要求也越来越高，山地鸡、放养土鸡也更加受到人们的青睐，在此养殖过程中，特别是北方地区冷应激的问题突现，因此，加强防风、保暖，科学设计育雏舍。加强雏鸡的饲养管理和疫病防治，及时接种疫苗。添加与抗冷应激有关的维生素：如维生素E，在饲料中补充高于需要量3倍～6倍的维生素E可提高雏鸡的抗病力，维生素E可通过抗脂质过氧化作用，提高机体的耐寒力；在饲料中添加有机硒可增加肺重量而使呼吸功能加强，在低温下单独饲喂无机硒或饲喂无机硒加维生素E可增加肝中GSH-Px和谷光甘肽(glutathione，GSH)的含量，增加家禽在低温下的抗氧化能力。适当补充维生素C可提高鸡的抗冷应激，补充量可为100mg/kg～200mg/kg；胆碱具有增强畜禽对应激因子的抵抗力，在低于适温下，增加胆碱可促进生长、提高成活率。添加与冷应激有关的微量元素：碘、硒、锌等参与代谢、维持体温从而在抗冷应激方面起到重要作用；含碘盐按饲料配方加入可满足雏鸡生长发育的需要，补硒可采用亚硒酸钠按正常的稀释方法饮水每周1次～2次。哈斯苏荣等用复方丁氨丙磷抗冷应激试验，结果表明：复方丁氨丙磷溶液能显著降低冷应激肉雏血清肌酸磷酸激酶和碱性磷酸酶活性；显著提高血糖和血清甲状腺素含量，同时降低皮质醇含量，因而具有抗冷应激的作用。

4.3　鸡冷应激综合症的治疗

增加营养在原配方的基础上加3%鱼粉、倍量含硒维生素E和多种维生素；阿斯匹林拌料连用3 d；强力霉素饮水5 d；大蒜素拌料5d；九九激蛋多拌料7 d；半月时产蛋开始迅速增长。采用了庆增胺与常规用药如磺胺脒(片剂)、土霉素(片剂)治疗雏鸡冷应激综合症，收到良好效果。庆增胺既有解热、镇痛，又有抑制肠道微生物的作用，治疗该病有特效，小群实验治愈率可达93.3%，而磺胺类、土霉素由于解热作用慢、作用小，对本病治愈率有所影响。

由于鸡的抵抗力降低， 在治疗时除及时消除病因， 治标治本外， 还应预防继发感染其他疾病。同时提醒广大养鸡户， 一定要吸取教训，加强饲养管理， 特别是在外界环境突变的情况下要及时采取有效措施， 预防鸡群发病死亡， 造成重大的经济损失。

5　展望

培育耐寒品种或品系对家禽的养殖尤为重要，特别是在北方高寒地区。现代化的养禽业对禽舍、温度等的要求极高，生产周期在缩短生产效益在不断提高，而蛋品及禽肉质量仍不能完全满足人们对食品的质量要求，提高山地鸡、食草鸡等各种土鸡的抗冷应激仍是一个重要课题。今后将通过对冷应激发生机制的研究，发现各品种间在冷应激时的不同的神经-内分泌的变化规律、体内各种酶变化规律及其基因表达，研制出快速确定家禽冷应激水平的方法，利用杂交及基因导入等技术手段，培育出耐寒、抗病、抗应激并具有较高的肉品、蛋品质量的家禽品种，如利用基因筛选出抗腹水品系，在低温条件下具有抗腹水且生长速度不受影响，从而对冷应激的合理利用(冷驯化)有着重要意义。

在“十七大”提出全面实现小康社会、提高食品安全和食品质量的今天，培育出抗病耐寒、肉质和生产性能较高的品种更具意义。在猪种中耐寒性较强的猪种为杜洛克，因此，可采用杂交优势培育耐寒品种或品系。还可以通过冷应激时各品种的不同的神经内分泌的变化，测验出应激敏感的品种或品系。在鸡群中根据血浆皮质醇水平高低，可以培育出高血浆皮质醇水平的品系和低血浆皮质醇水平的品系，后者被证实具有较强的抗应激能力，且生产性能及产品品质较好。进行品种选育控制和消除应激敏感基因，是提高整个家禽应激能力的有效办法。