弗荷F1牛与荷牛在冷应激环境中血清部分白介素和补体含量监测

Monitoring the content of interleukin and complement in the serum of Fuhe F1 cattle and Holstein cattle under cold stress

摘要

目的 研究弗莱维赫乳肉兼用牛×荷斯坦奶牛杂交F1代乳肉兼用牛(以下简称弗荷F1牛)和荷斯坦奶牛（以下简称荷牛）在冷应激环境中血清部分白介素和补体含量的变化，比较2种牛抗病力的差异，为弗莱维赫牛改良奶牛实现乳肉牛融合发展提供参考。 方法 试验在石河子市的2个牛场进行，采用品种分组试验设计，根据组间日龄、胎次、体质量相近的原则，从400头牛中选取30头弗荷F1牛和30头荷牛为试验对象，均包括犊牛、青年牛、育成牛、产奶中期牛和干奶牛各6头，使用白介素和补体检测试剂盒监测，主要监测白介素2、白介素3、白介素6、白介素10和补体3、补体4等指标。 结果 弗荷F1牛在产奶中期的IL-2含量平均高于荷牛1.12 pg/mL（P＜0.05）；弗荷F1牛犊牛、育成牛、干奶期的IL-3含量分别高于荷牛1.05、1.51、0.72 pg/mL（P＜0.05）；弗荷F1牛在各阶段的IL-6含量均低于荷牛，但差异不显著（P＞0.05）；弗荷F1牛在育成期IL-10含量平均高于荷牛2.0 pg/mL（P＜0.05）。弗荷F1牛各阶段的补体C3含量分别高于荷牛1.26、1.06、0.88、1.09、2.03 ng/mL（P＜0.05）；弗荷F1牛在育成、青年、干奶期的补体C4含量分别高于荷牛1.38、2.14、1.96 ng/mL（P＜0.05）。 结论 弗荷F1牛在冷应激条件下可激发机体的免疫系统，具有较强的免疫水平和适应寒冷环境的能力。

关键词

弗荷F1牛 / 荷牛 / 冷应激 / 白介素 / 补体 / 监测 / 抗病力

Key words

Fuhe F1 cattle / Holstein cattle / cold stress / interleukin / complement / monitor / disease resistance

新疆石河子冬季不仅长且寒冷（11月至第2年4月），最低气温可达-30 ℃左右^[1]。在这种环境下，2种牛（即弗荷F1牛、荷牛）长期处于冷应激状态，免疫机能下降，发病率升高，严重影响了畜牧业的发展^[2]。但2种牛的临床发病却表现出明显的差异，即弗荷F1牛较荷牛发病率明显低。

白细胞介素（简称白介素）在免疫细胞的成熟、活化、增殖和免疫调节等一系列过程中发挥重要作用，此外，其还参与机体的多种生理及病理反应。补体系统是机体最重要的病原防御系统，是机体针对致病性感染的防御体系，具有介导炎症、调节免疫应答、溶解细胞和清除免疫复合物等功能。本试验探究2种牛在相同环境及饲养管理条件下，抗病力相关白介素和补体的差异，以期为乳肉牛融合发展新模式提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验在石河子市的2个牛场进行，采用品种分组试验设计，根据组间日龄、胎次、体质量相近的原则，从400头牛中选取30头弗荷F1牛和30头荷牛，均包括犊牛、青年牛、育成牛产奶中期牛和干奶牛各6头。冷应激试验选择在2024年1月20日—2月20日进行，试验期30 d，试验前7 d，连续测定圈舍的环境温度和相对湿度；试验开始，隔天在每头试验牛尾根采集其血液至试验结束，分离血清；共采集弗荷F1牛血清441份，荷牛血清438份，４ ℃保存，待检。

1.2 实验动物的基本情况

2组试验牛平均日龄、胎次和体质量指数见表1。

1.3 测定指标及方法

1）温湿指数。试验期在牛舍内围挡（前、中和后3处）、牛床等上方距离地面1.5 m处悬挂温湿度计，每天08:30、14:30、20:30记录舍内温度和相对湿度，分别记录后按3次平均值计算当天日平均温度和相对湿度。

根据温湿度指数（THI）^[3]公式计算：THI=0.8×AT＋[RH×(AT－14.4)]＋46.4，其中，AT和RH分别为温度和相对湿度。冷应激判别标准：轻度冷应激，25≤THI≤38；中度冷应激，8≤THI＜25；重度冷应激，-12≤THI＜8。

2）白介素和补体检测试剂。试验选择白介素检测试剂盒和补体检测试剂盒，均购自上海蓝基生物科技有限公司，按照检测试剂盒使用说明书指示的方法进行。

1.4 数据分析

首先采用Excel对试验数据进行初步处理，然后再利用SPSS 19.0中的t检验进行显著性分析，结果以“平均值±标准差（M±SD）”表示。

2 结果与分析

2.1 冷应激试验期牛舍平均温度、湿度和内环境THI监测

由表2可知，冷应激期7 d的平均温度和平均湿度差异不显著。早中晚平均温度为-2.42 ℃，湿度为71.49%。经计算，冷应激期THI平均值为32.42，提示2种牛均处于轻度冷应激状态，符合试验要求。

2.2 弗荷F1牛与荷牛白介素和补体监测

从弗荷F1牛与荷牛主要白介素和补体监测结果（表3）可以看出：弗荷F1牛在产奶中期的IL-2含量较荷牛显著提高1.96%；弗荷F1牛犊牛、育成、干奶期的IL-3含量分别较荷牛显著提高12.80%、13.36%和4.13%；弗荷F1牛在各阶段的IL-6含量均低于荷牛，但差异不显著；弗荷F1牛在育成期IL-10含量较荷牛显著提高22.27%。弗荷F1牛在各阶段的补体3含量分别较荷牛显著提高5.03%、3.59%、2.15%、2.13%和3.32%；弗荷F1牛在育成、青年、干奶期的补体4含量分别较荷牛显著提高6.79%、5.86%和3.49%。

3 讨论

3.1 白介素作用与监测数值对比分析

白介素2（IL-2）又称T细胞生长因子（TCGF），主要作用：能够活化T细胞，促进细胞因子产生；刺激NK细胞(自然杀伤细胞)增殖，增强NK杀伤活性及产生细胞因子，诱导LAK细胞(淋巴因子激活的杀伤细胞)产生；促进B细胞增殖和分泌抗体；激活巨噬细胞。在临床上IL-2具有抗病毒、提高免疫力、抗肿瘤等药理作用，增强乳腺单核细胞增生，增强淋巴细胞毒作用和杀菌功能以及浆细胞数量^[4]。经监测，弗荷F1牛在产奶中期的IL-2含量较荷牛显著提高1.96%。

IL-3称为多重集落刺激因子，主要作用为促进骨髓中多能造血干细胞的定向分化与增殖，产生各种类型的血细胞；还可调节多种成熟细胞的生长、分化及相关的基因表达及提高抗冷应激能力^[5]。经监测，弗荷F1牛犊牛、育成、干奶期的IL-3含量分别较荷牛显著提高12.80%、13.36%和4.13%。

IL-6由单核-巨噬细胞、T细胞和内皮细胞分泌，具有调节免疫应答、急性期反应及造血功能，并在机体的抗感染免疫反应中起到重要作用，与发热有关^[6]。它既可以作为促炎因子，又可作为抗炎因子，其在机体中作用复杂。本研究中弗荷F1牛在冷应激条件下育成、产奶期IL-6含量低于荷牛，但差异不显著。

刘佳兴等^[7]研究发现，IL-10能够抑制活化的T细胞产生细胞因子，因此曾称其为细胞因子合成抑制因子(csif)，特别是抑制TH1细胞产生IL-2、IFN-γ和lt等细胞因子，从而抑制细胞免疫应答。经监测，弗荷F1牛在育成期IL-10含量较荷牛显著提高22.27%。

综上所述，在监测的4种白介素中，弗荷F1牛血液中的白介素2、白介素3和育成期白介素10含量均显著高于荷牛；弗荷F1牛各阶段血液中的白介素6含量均低于荷牛，但差异不显著。表明弗荷F1牛更具有较强的免疫水平和抗冷应激能力。

3.2 补体监测

补体系统是机体重要的免疫防御因素，当其被激活后具有调理吞噬、参与炎症反应、加速清除免疫复合物、调节免疫应答、溶菌杀菌、中和病毒等功能^[8]。但是它具有不耐热且不稳定的特点，在酸碱、蛋白酶条件下都能使其灭活^[9]。

1）补体C3。补体C3具有使吞噬细胞定向移动以促进吞噬，促进B细胞增殖，引起白细胞增多，抑制抗原、有丝分裂原，对可溶性免疫复合物溶解、清除的作用。经监测弗荷F1牛血清补体C3的含量高于荷牛，差异极显著。

2）补体C4。补体C4是一种多功能β1-球蛋白，存在于血浆中。在补体经典途径活化中，C4被C1s水解为C4a、C4b，它们在补体活化、促进吞噬、防止免疫复合物沉着和中和病毒等方面发挥作用。经监测，弗荷F1牛育成、青年、干奶期的补体C4含量极显著高于荷牛。

综上所示，弗荷F1牛在冷应激条件下可激发机体的免疫系统，具有较强的免疫水平和适应寒冷环境的能力。

4 结论

在冷应激条件下，通过对部分白介素和补体指标的监测发现，弗荷F1牛较荷牛免疫水平更高、适应寒冷环境能力更强，可以作为寒冷地区饲喂的一个新品系，为石河子市弗莱维赫牛改良奶牛实现乳肉牛融合发展提供参考。

参考文献

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[3] 胡丽蓉, 康玲, 王淑慧, 冷热应激对北京地区荷斯坦牛产奶性能及血液生化指标的影响[J]. 中国农业科学, 2018,51(19):3791-3799.

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[7] 刘佳兴, 王纯洁, 敖日格乐, 冷应激对奶牛的影响及其防控措施[J]. 饲料研究, 2024,47(1):143-147.

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[9] 谢秩勋, 牛瑞舟, 程荣花, 热环境对家兔血清补体和溶菌酶活性的影响[J]. 上海免疫学杂志, 1997(4):249.

基金资助

新疆生产建设兵团重大科技项目“乳肉牛融合发展绿色养殖技术集成与示范”(2021AA004)