氧化應(yīng)激和炎癥:為什么它會影響腸道健康,以及添加產(chǎn)品如何幫助

對動物的壓力可以定義為對它們的內(nèi)平衡和穩(wěn)定的內(nèi)部平衡造成破壞的任何因素。壓力會產(chǎn)生生物反應(yīng)來恢復平衡。高環(huán)境溫度是影響家禽生產(chǎn)的**重要環(huán)境壓力因素之一,對該行業(yè)造成重大經(jīng)濟損失。

氣候變化、溫度調(diào)節(jié)和壓力

 氣候變化增加了世界各地大多數(shù)家禽生產(chǎn)地區(qū)熱脅迫的流行率和強度。

禽類動物健康和性能的**佳溫度--所謂的熱中和區(qū)--在18-22℃之間。當鳥類被保持在這樣的溫度范圍內(nèi)時,它們不需要花費能量來維持恒定的體溫。

 熱應(yīng)力是動物不成功的熱調(diào)節(jié)的結(jié)果,因為它們產(chǎn)生的熱量比失去的要高。這意味著在動物產(chǎn)生的凈熱量與其向環(huán)境中消散身體熱量的能力之間存在負平衡。

熱應(yīng)激----成因

這種能量不平衡受陽光、熱輻射、氣溫、濕度和儲存密度等環(huán)境因素的影響,也受與動物有關(guān)的因素的影響,如體重、羽毛覆蓋和分布、水化狀況、代謝率和溫度調(diào)節(jié)機制。此外,壓力因素可能是附加性的,不同的因素,如飼料質(zhì)量和疾病會導致嚴重的健康和性能損失。

 提高雞的呼吸速率是雞對熱量損失的主要機制,這是通過呼吸道水的蒸發(fā)來實現(xiàn)的,但是相對濕度對水的蒸發(fā)和隨后的熱量的消散施加了一個上限。因此,熱應(yīng)力不僅與高溫相關(guān),而且與高相對濕度相關(guān)。

熱應(yīng)激可分為急性和慢性兩大類:

• 急性熱脅迫是指環(huán)境溫度的短期快速上升(幾個小時),一般來說,家禽動物對急性熱脅迫有一定程度的適應(yīng)能力。

• 慢性熱應(yīng)激是指高溫持續(xù)較長時間(幾天),其補償機制不足以維持組織完整性,從而妨礙健康和性能。

動物對熱應(yīng)力的反應(yīng)

 當環(huán)境溫度高于溫度平衡區(qū)時,動物會激活溫度調(diào)節(jié)機制,通過行為、生化和生理變化和反應(yīng)來失去熱量。

行為改變

低/無羽體區(qū)(舉翅)的喘息和暴露是雞在熱脅迫下調(diào)節(jié)體溫的主要行為機制。這些作用有助于雞降溫,代價很高:高能量需求,脫水,呼吸堿中毒,嗜睡,減少飼料攝入,腸道功能喪失和氧化應(yīng)激。

生理變化

 心血管系統(tǒng)也對高溫作出反應(yīng),使血液偏離到身體的外圍區(qū)域,以**大限度地散熱。這意味著胃腸道的營養(yǎng)素和氧氣供應(yīng)量減少,阻礙了胃腸道的功能,引起炎癥和氧化應(yīng)激。

 下丘腦-垂體-腎上腺軸被激活,增加循環(huán)的皮質(zhì)酮水平,骨骼蛋白合成和免疫系統(tǒng)被抑制,因此動物停止生長,更容易生病。

 熱應(yīng)激也能改變細胞因子的基因表達,提升熱休克蛋白(HSP),降低甲狀腺激素的濃度。當熱應(yīng)力持續(xù)存在時,這些細胞反應(yīng)的級聯(lián)會導致組織損傷和故障。暴露在熱脅迫下的動物在性能方面受到不利影響,這是眾所周知的,包括高死亡率、低生長和產(chǎn)量(圖1),以及肉類和雞蛋質(zhì)量下降。

熱應(yīng)激的產(chǎn)生

氧化應(yīng)激

 簡單地說,氧化脅迫發(fā)生在活性氧(ROS)和氮氣(NRS)的含量超過細胞的抗氧化能力時。氧化應(yīng)激被認為是家禽生產(chǎn)中**重要的壓力源之一,因為它是對影響動物的各種挑戰(zhàn)的反應(yīng)。

 動物正常的新陳代謝--它的能量生成--會產(chǎn)生ROS和RNS,如羥基自由基、超氧陰離子、過氧化氫和一氧化氮。這些通常由細胞產(chǎn)生的抗氧化酶進一步加工,包括超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶。硒、維生素E、C和A等營養(yǎng)素也參與抗氧化過程。當ROS的生成超過了抗氧化系統(tǒng)的能力時,氧化壓力就會產(chǎn)生。

 熱壓力導致更高的細胞能量需求,促使線粒體中的ROS過載。因此,氧化應(yīng)激發(fā)生在幾個組織中,導致細胞凋亡或壞死,因為氧化分子可以從其他分子中吸收電子,從而導致鏈反應(yīng)。在這些組織中,胃腸道會受到很大的影響。

腸道功能受損

在胃腸道,氧化應(yīng)激和由此造成的組織損傷,降低飼料消化和吸收,增加腸道通透性和修改微生物體。

腸道形態(tài)和消化功能的變化

 熱脅迫影響腸道的重量、長度、屏障功能和微生物群,導致動物的小腸總重量和相對重量較低,空腸和十二指腸較短,絨毛較短(圖2),吸收面積較小,與非應(yīng)力動物相比。

腸道微生物群的變化

 由于飼料攝入量減少和腸道功能受損,共生微生物群的存在和活性也可以改變。熱脅迫會導致有益微生物數(shù)量減少,促進潛在病原體的生長,導致細菌的畸形和壞死性腸炎。

腸道通透性的變化

 一些研究表明,急性和慢性熱應(yīng)激不僅通過降低飼料攝入量,而且通過增加腸道氧化應(yīng)激和破壞緊密連接蛋白的表達,增加腸道通透性。

 腸道熱氧化應(yīng)激導致細胞損傷和凋亡。當緊密連接屏障被破壞時,腔內(nèi)物質(zhì)會泄漏到血液中,這構(gòu)成了所謂的"腸子漏"的情況。這包括病原菌的轉(zhuǎn)移,包括人畜共患病病原體(例如: 沙門氏菌 和 彎曲桿菌 );因此,食物產(chǎn)品受污染的危險會增加。

內(nèi)毒素

 細菌性脂多糖(LPS),又稱內(nèi)毒素,構(gòu)成所有革蘭氏陰性菌的外膜的主要成分,是其生存所必需的。LPS與細菌的周圍環(huán)境直接接觸。它們起著保護機制的作用,防止宿主的免疫反應(yīng)和膽汁鹽、溶菌酶或其他抗菌劑的化學攻擊。

革蘭氏陰性菌是禽類動物微生物群的一部分,因此在腸道中總是存在LPS。在**佳情況下,這不會影響動物,因為腸道上皮細胞不響應(yīng)LPS時,刺激從頂端。在壓力情況下,腸道屏障功能受損,使內(nèi)毒素進入血液。當免疫系統(tǒng)在血液或腸道基底外側(cè)檢測到LPS時,就會出現(xiàn)炎癥和腸道上皮結(jié)構(gòu)和功能的改變。

 熱脅迫以及TLR-4和其他炎癥生物標記物的表達增加了內(nèi)毒素的釋放和通過,這導致了熱脅迫對動物的有害影響。此外,血液LPS誘導全身炎癥反應(yīng),迫使機體轉(zhuǎn)移能量以支持免疫系統(tǒng),進一步抑制性能。

在肉雞不同的熱應(yīng)應(yīng)激挑戰(zhàn)后,系統(tǒng)性LPS增加(與非應(yīng)激控制相比):16℃增加2、5和10小時(黃等人)。,2018年);24小時和72小時(南托-哈拉等人)增加9°C。,2020年);連續(xù)3天和10天為10°C,每天3**10天為15°C4小時(Alennky等人)。2017年)。

緩解策略

 大多數(shù)干預策略都是通過廣泛的措施來應(yīng)對熱壓力,包括環(huán)境管理、住房設(shè)計、通風、灑水和遮光等。了解和控制環(huán)境條件是熱應(yīng)力管理的重要組成部分.

 還建議采取飼料管理和營養(yǎng)干預措施,以減少熱壓力的影響。它們包括:用脂肪和油增加能量的顆粒化飲食,用額外的氨基酸減少總蛋白,增加維生素和礦物質(zhì),調(diào)整膳食電解質(zhì)平衡。

抗氧化劑

 在腸道氧化應(yīng)激狀態(tài)下,需要抗氧化劑來抵消ROS的過剩;因此,膳食抗氧化劑可以幫助降低ROS并提高動物的性能。

 研究表明,在氧化脅迫條件下,某些植物分子,包括胸腺酚、卡文酚、桂皮醛、西林素和角皮素具有抗氧化性,并能提高性能。植物分子的抗氧化能力主要表現(xiàn)在自由基清除、增加天然抗氧化劑的生成和轉(zhuǎn)錄因子的活化。此外,薄荷醇和西尼醇也通過模擬口腔粘膜的感覺冷受體來幫助處于熱應(yīng)激狀態(tài)的動物,使它們有冷卻的感覺,并減少熱應(yīng)激行為。

控制LPS和氧化應(yīng)激

 在實驗中,將科寶500個幼雞分成兩組,每組被放置在一個房子中的11個80只母雞的籠中。其中一個群體從**天起就收到含有2千克/噸該產(chǎn)品的飼料。從第8周到第12周,房屋的溫度每天上升10℃,持續(xù)8小時。

在整個熱應(yīng)激期,接受該產(chǎn)品的小雞中的LPS較低,TLR4表達較低,從而降低了炎癥。5)在產(chǎn)品中的植物分子組合的幫助下,氧化應(yīng)激也得到了緩解)。6),在超氧化物歧化酶(超氧化物歧化酶)和丙二醛(MDH)含量增加的支持下,血清總抗氧化能力(TAC)提高8.5%。圖6:高溫脅迫下小肉片的抗氧化能力(WK9和10)。(*)與對照組有顯著差異(P<0,05),和不同的趨勢(P<0,1)。測定的參數(shù)有:總抗氧化能力(TAC)、超氧化物歧化酶(超氧化物歧化酶)、葡萄糖過氧化物酶(GSH)和丙二醛(MDA)。

在底線,熱壓力挑戰(zhàn)也影響性能,影響飼料轉(zhuǎn)換(9分低)和體重(3%低)。**佳的支持產(chǎn)品能夠有效地減少小片的LPS暴露,從而減少了炎癥和氧化壓力,結(jié)果能量可以被更好的體重和FCR所證明。

總結(jié)

 熱脅迫是家禽生產(chǎn)中常見的現(xiàn)實,其影響相當復雜和有害,并取決于暴露于高溫的強度和持續(xù)時間。

 通過降低飼料消化率,增加腸道通透性,以及損害免疫力,熱壓力使動物更容易受到與腸道健康相關(guān)的問題,如細菌異常和壞死性腸炎的影響,從而可能增加使用抗生素的需要。此外,LPS通過滲透腸道會引起炎癥和進一步損害動物的福利,健康和性能。

 緩解策略,包括支持腸道氧化平衡和降低LPS引起的炎癥,對于在這些關(guān)鍵時期支持禽類動物是**關(guān)重要的。

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