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發(fā)表于 2009-10-8 23:45:26
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復合型抗應激飼用生理調(diào)控劑的研究與開發(fā)
陳黎龍,肖世平,劉萬平
江西天佳實業(yè)有限公司
引言
動物的神經(jīng)、內(nèi)分泌和免疫系統(tǒng)構成了機體復雜精細的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡,正常情況下,動物的各種生理活動,如采食、應激反應、生長發(fā)育等,都是在神經(jīng)內(nèi)分泌免疫網(wǎng)絡的調(diào)節(jié)下維持相應的穩(wěn)態(tài)。然而,隨著動物生產(chǎn)的高度集約化和規(guī)?;?,動物本身的這些穩(wěn)態(tài)常常受到各種因素的影響而被打破,造成動物諸如采食量低下、生長發(fā)育受阻甚至應激死亡等情況,嚴重影響了畜牧養(yǎng)殖業(yè)的效益。為了保證高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)的畜牧業(yè)生產(chǎn),行之有效的措施之一就是在飼料中添加相應的飼用生理調(diào)控劑,對動物各種內(nèi)在的生理活動進行外在的營養(yǎng)調(diào)控,從而達到新的穩(wěn)態(tài),充分發(fā)揮動物的生產(chǎn)潛力。
飼用生理調(diào)控劑是一類添加于飼料中的能夠直接或間接地對動物的生理活動進行定向調(diào)控的活性物質(zhì)。飼用生理調(diào)控劑必須符合兩個要求:安全和高效,因而是一類新型的綠色飼料添加劑。理論上講,與動物生產(chǎn)性能密切相關的各種生理活動(如采食、消化、吸收、代謝、生長發(fā)育、繁殖、泌乳、應激反應等),都能夠通過各種飼用生理調(diào)控劑進行外在的有目的的調(diào)控。隨著動物分子生理學、分子營養(yǎng)學的發(fā)展,人們對動物的許多生理活動過程及其生理調(diào)節(jié)機制的認識不斷加深,因而,在實踐中一類新型的飼料添加劑——飼用生理調(diào)控劑則應運而生!根據(jù)調(diào)控目的的不同,可以將飼用生理調(diào)控劑分為不同的種類。借本次《賽爾飼料工業(yè)》舉辦畜禽抗應激專題討論之機,下面將從理論和應用兩個方面,對本公司在抗應激飼用生理調(diào)控劑方面的研發(fā)工作作一簡要介紹。
1 應激的基本概念
1936年,加拿大病理學家Hans Selye首先提出應激(stress)的概念,并將之定義為機體對外界或內(nèi)部環(huán)境的各種異常刺激所產(chǎn)生的非特異性應答反應的總和。這里所指的各種“異常刺激”被統(tǒng)稱為應激源或激源(stressor),而“非特異性應答反應的總和” 被稱為“全身適應綜合癥”(general adaptation syndrome, GAS),即應激反應。盡管Selye的應激學說并不否認不同的應激源會導致機體產(chǎn)生不同的特異性應答反應,例如機體對冷應激的某些應答反應正好與熱應激反應相反,但是他認為只有與應激源的種類無關的非特異性應答反應才是真正意義上的應激反應過程。Selye的應激學說開啟了全世界應激與抗應激研究的大門,而這方面的研究也一直是生命科學的熱點問題,并促進了應激與抗應激理論與技術的不斷完善。在現(xiàn)代應激概念中,應激反應的目的是動員機體的各種防御機能以克服應激源的不良作用,保持機體在極端情況下的穩(wěn)態(tài),這也是應激反應的本質(zhì)所在。
2 應激反應的過程
動物應激反應的發(fā)生首先是由于受到各種應激源的刺激。隨著動物生產(chǎn)的高度集約化發(fā)展,畜禽面臨的應激源也日趨增多,概括起來,可以分為內(nèi)在因素和外在因素兩個方面,具體見表1。
表1 集約化養(yǎng)殖條件下畜禽常見的應激源
外在因素
飼養(yǎng)管理因素
監(jiān)禁、密飼、捕捉、轉移與運輸、爭斗、強制換羽(絕食、絕水)、限制飲水與采食、不良飼料(營養(yǎng))、藥物、免疫接種、切喙、去勢、打耳號、斷尾等
環(huán)境因素
酷暑、嚴寒、強輻射、低氣壓、通風不良(有毒有害氣體、塵埃、濕氣)、強風與賊風、躁聲等
微生物感染
細菌、病毒、寄生蟲、支原體及衣原體等
其它人為因素
對生產(chǎn)性能的強度選育和利用,各種造成不適的機械和設備的利用、對畜禽進行有不良刺激的實驗等
內(nèi)在因素
動物遺傳種質(zhì)固有的生理不協(xié)調(diào)性如高產(chǎn)應激、妊娠應激等
機體一旦發(fā)生應激反應,其過程可包括三個階段:(1) 驚恐反應階段或動員階段,其特征是交感-腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)激活,釋放大量的腎上腺髓質(zhì)激素,加速體內(nèi)糖原分解,產(chǎn)生可利用的能量;(2) 適應或抵抗階段,其特征是下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)軸激活,釋放大量的腎上腺皮質(zhì)激素,通過糖的異生代謝途徑將體內(nèi)營養(yǎng)儲備(碳水化合物、脂類和蛋白質(zhì))轉化為葡萄糖,機體利用能量適應外界環(huán)境的變化,達到機體恢復平衡或進入第三階段;(3) 衰竭階段,其特征是機體因耗盡儲備或腎上腺皮質(zhì)衰竭,無法產(chǎn)生足夠的應激激素以恢復平衡而死亡。
3 機體對應激反應的生理調(diào)節(jié)
正常情況下,動物的應激反應受到機體神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)及免疫系統(tǒng)的復雜調(diào)節(jié),并力圖使機體的生命活動恢復到一個新的相對穩(wěn)定的正常功能狀態(tài)。這個生理調(diào)節(jié)過程主要通過神經(jīng)內(nèi)分泌途徑,幾乎動員機體所有的器官和組織來對付應激源的刺激,其中,中樞神經(jīng)系統(tǒng)特別是大腦皮層起整合調(diào)節(jié)作用,而交感-腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)和下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)軸等起主要的執(zhí)行作用(圖1)。
應激源
中樞神經(jīng)系統(tǒng)
行為反應
主動反應
(“戰(zhàn)斗或逃跑”)
被動反應
(“躲藏”)
生理反應
交感-腎上腺髓質(zhì)系統(tǒng)
下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)軸
腎上腺素
去甲腎上腺素
ACTH
腎上腺皮質(zhì)激素
1、作用于肌肉和脂肪組織,促進糖原的分解和脂肪組織的分解代謝,使血糖及血中游離脂肪酸升高;
2、引起心率加快、心博增強、血管收縮、血液加快、肌肉疲勞延緩,保障在應激情況下心、腦等重要器官的供血和能量需要;
3、可促進胰高血糖素、生長激素、甲狀腺素、甲狀旁腺素、降鈣素、腎素、促紅細胞生成素、胃泌素等激素的分泌,而對胰島素又有抑制作用。
糖皮質(zhì)激素
1、促進蛋白質(zhì)的分解代謝和減少脂肪的貯存;
2、加強肝臟糖原異生作用,增加肝糖原的儲備,維持血糖水平,提高機體總抵抗力;
3、分泌過多則明顯抑制機體的免疫機能、造成機體氮的負平衡、抑制骨的鈣化、使生長減慢、動物消瘦。
鹽皮質(zhì)激素
保鈉排鉀、維持體液平衡及調(diào)節(jié)水鹽代謝,提高機體的免疫力。
圖1 動物應激反應的主要生理調(diào)節(jié)過程示意圖
4 應激的危害及抗應激技術
4.1 應激的危害
適當?shù)淖匀粦た墒箼C體逐步適應環(huán)境,提高生產(chǎn)性能。如果應激過度即動物體受到長時間或高強度的應激源刺激時,就會產(chǎn)生嚴重的不利影響,從而危害機體。應激造成的危害既有單一的,也有綜合的,歸納起來,主要有以下幾個方面:(1) 生產(chǎn)性能降低;(2) 機體免疫力下降、抗病力減弱;(3) 繁殖力下降;(4) 畜產(chǎn)品品質(zhì)降低;(5) 動物營養(yǎng)需要量增加和引發(fā)缺乏。
4.2 抗應激技術
目前,抗應激技術的實施主要從動物機體內(nèi)外兩個方面綜合進行。一方面,依據(jù)應激發(fā)生的生物學機制,對外要加強應激管理。應激管理的關鍵是減少應激的生物學代價,在飼養(yǎng)管理中盡量減少或避免上述各種應激源的發(fā)生,并將之控制在亞臨床應激水平;另一方面,對內(nèi)要提高畜禽綜合的有效抗應激能力。在現(xiàn)有品種和飼養(yǎng)管理條件下,我們主張以添加抗應激飼料添加劑為主消除或緩解應激對畜禽的危害。
抗應激飼料添加劑是指具有緩解、防治由應激源引起的應激綜合癥的飼料添加劑,可分為應激預防劑、促適應劑或應激緩解劑。目前,在動物生產(chǎn)中常用的抗應激添加劑包括糖類、維生素類、氨基酸類、電解質(zhì)礦物元素類、有機酸類、抗生素類、化學藥物、中草藥等(表2)。
表2 常用的抗應激添加劑的種類
應激預防劑
化學合成藥物類
安定止痛劑(氯丙嗪、嘧哌嗪、三氟拉嗪、氟哌啶醇等)、安定劑(氯二氫甲基苯基苯并二氮雜卓酮、溴氯苯基二氫苯并二氮雜卓酮等)和鎮(zhèn)靜劑(苯納嗪、溴化鈉、鹽酸地巴唑等),目前此類藥物禁用于動物生產(chǎn)。
降低機體對應激的反應性,減弱應激對機體的作用。
其它
?;撬?、γ-氨基丁酸、中草藥
促適應劑或應激緩解劑
糖類
葡萄糖、活性多糖(果寡糖、甘露寡糖、寡乳糖、β-1, 3-D葡聚糖)、幾丁聚糖
提高機體的非特異性抵抗力,從而提高抗應激能力。
維生素類
維生素C、維生素E、L-肉毒堿(Vit Bt)、蝦青素(類胡蘿卜素) 、α-硫辛酸、維生素A、維生素D、維生素K、煙酸、葉酸
氨基酸類
氨基酸及氨基酸螯合鹽(賴氨酸、蛋氨酸、色氨酸及賴氨酸銅、蛋氨酸鋅等)、牛磺酸、谷氨酰氨、精氨酸
電解質(zhì)礦物元素類
碳酸氫鈉、氯化鈉、氯化鉀、氯化銨、有機鎂(天冬氨酸鎂)、硒、鋅、鉻
有機酸類
檸檬酸、琥珀酸、蘋果酸、延胡素酸、腐植酸、甜菜堿(三甲基甘氨酸,是一種類氨基酸)
抗生素類
桿菌肽鋅、維吉尼亞霉素、硫酸慶大霉素等
其它類
抗應激中草藥添加劑、微生態(tài)制劑、瓊脂組織制劑
以上列舉的抗應激添加劑種類繁多,其發(fā)揮抗應激的作用機理也各有不同,概括起來,主要有三個方面:1、調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng),起安定鎮(zhèn)靜、降低應激敏感性作用(除鎮(zhèn)靜類藥物外,值得關注的是?;撬岷挺?氨基丁酸,其本身就廣泛存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi),能抑制性調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元的活動,具有安定、鎮(zhèn)靜、抗驚厥的作用,因此可以降低機體對應激的反應性,起預防應激的作用);2、抗氧化、清除活性氧自由基、調(diào)節(jié)由應激導致的自由基代謝紊亂(是許多抗應激劑發(fā)揮作用的主要方式,其中值得關注的有?;撬帷ⅵ?硫辛酸、蝦青素等);3、調(diào)節(jié)機體各種物質(zhì)代謝,調(diào)節(jié)由應激導致的機體代謝異常。
4.3 抗應激添加劑的發(fā)展方向——復合型抗應激飼用生理調(diào)控劑的研發(fā)
隨著抗應激基礎研究的不斷深入,特別是分子神經(jīng)生物技術在應激與抗應激研究中的應用,將把抗應激藥物的研究提高到一個新的水平。一些與應激相關的特異性受體阻斷劑或激動劑的發(fā)現(xiàn),如糖皮質(zhì)激素受體阻斷劑、中樞受體激動劑Kyiazine及多巴胺受體阻斷劑Pincaide等,無疑將為抗應激生理調(diào)控劑的研究開發(fā)提供新的方向。然而,在畜禽抗應激方面,采用這些新型藥物尚有很長的路要走,主要原因是目前這些特異性受體阻斷劑或激動劑尚處于研究階段,合成成本高昂,用于動物生產(chǎn)上的安全性有待全面評估。
相對于上述的新型抗應激藥物而言,我們認為今后畜禽抗應激添加劑研發(fā)的一個重要方向是——尋找開發(fā)某些動物本身體內(nèi)就已存在的內(nèi)源性具有高效抗應激活性的小分子物質(zhì),即抗應激飼用生理調(diào)控劑。這類物質(zhì)有些在醫(yī)學上已有非常全面深入的研究,有些甚至已經(jīng)廣泛被用于人的保健食品或藥物上,其安全性勿庸置疑,又具有顯著的抗應激效應;另外,由于其分子結構較簡單,開發(fā)成本相對較低,可直接被動物消化道吸收后發(fā)揮作用,因此,這類內(nèi)源性活性小分子物質(zhì)是可作為抗應激飼用生理調(diào)控劑的最佳選擇。
另一方面,在動物生產(chǎn)實踐中,開發(fā)專用復合型抗應激添加劑是當今乃至將來抗應激技術研發(fā)的宗旨。這是由于應激對動物的影響是多方面的,不同的應激對動物的影響是不同的,單一抗應激添加劑作用有限、不可能完全或最大程度地消除或緩解應激,因此,針對不同應激源,研究不同抗應激飼用生理調(diào)控劑的配伍組合和綜合抗應激效果顯得尤為重要。
5 結語與展望
總結全文,我們認為,抗應激飼用生理調(diào)控劑是一類有別于傳統(tǒng)的新型抗應激添加劑,其研究與開發(fā)是基于對動物各種應激反應規(guī)律及其調(diào)節(jié)機制的深入理解,以及對動物本身所具有的抗應激能力的深刻認識,并采用最新的生物技術 (基因工程技術、動植物體活性成分提取技術等)或分子藥物設計技術手段,通過先進的生產(chǎn)工藝開發(fā)生產(chǎn)。我們一直致力于飼用生理調(diào)控劑的研究與開發(fā),特別在動物促食欲和抗應激飼用生理調(diào)控劑的研制上獨樹一幟。例如,本公司開發(fā)的新一代復合型飼用生理調(diào)控劑——“新添佳安肽”,是在吸收最新動物食欲調(diào)控和抗應激生理理論及總結前三代產(chǎn)品的應用實踐經(jīng)驗的基礎上,采用先進生產(chǎn)工藝研制而成。本品秉承了前三代添佳安肽所有的優(yōu)良特性,同時在提高采食量、抗應激及促進動物生長發(fā)育方面具有更強的效果。希望與參加本次專題討論的各位同行攜手開創(chuàng)中國飼料添加劑的新天地。 |
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