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发表于 2009-10-8 23:45:26
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复合型抗应激饲用生理调控剂的研究与开发
陈黎龙,肖世平,刘万平
江西天佳实业有限公司
引言
动物的神经、内分泌和免疫系统构成了机体复杂精细的调节网络,正常情况下,动物的各种生理活动,如采食、应激反应、生长发育等,都是在神经内分泌免疫网络的调节下维持相应的稳态。然而,随着动物生产的高度集约化和规模化,动物本身的这些稳态常常受到各种因素的影响而被打破,造成动物诸如采食量低下、生长发育受阻甚至应激死亡等情况,严重影响了畜牧养殖业的效益。为了保证高产、高效、优质的畜牧业生产,行之有效的措施之一就是在饲料中添加相应的饲用生理调控剂,对动物各种内在的生理活动进行外在的营养调控,从而达到新的稳态,充分发挥动物的生产潜力。
饲用生理调控剂是一类添加于饲料中的能够直接或间接地对动物的生理活动进行定向调控的活性物质。饲用生理调控剂必须符合两个要求:安全和高效,因而是一类新型的绿色饲料添加剂。理论上讲,与动物生产性能密切相关的各种生理活动(如采食、消化、吸收、代谢、生长发育、繁殖、泌乳、应激反应等),都能够通过各种饲用生理调控剂进行外在的有目的的调控。随着动物分子生理学、分子营养学的发展,人们对动物的许多生理活动过程及其生理调节机制的认识不断加深,因而,在实践中一类新型的饲料添加剂——饲用生理调控剂则应运而生!根据调控目的的不同,可以将饲用生理调控剂分为不同的种类。借本次《赛尔饲料工业》举办畜禽抗应激专题讨论之机,下面将从理论和应用两个方面,对本公司在抗应激饲用生理调控剂方面的研发工作作一简要介绍。
1 应激的基本概念
1936年,加拿大病理学家Hans Selye首先提出应激(stress)的概念,并将之定义为机体对外界或内部环境的各种异常刺激所产生的非特异性应答反应的总和。这里所指的各种“异常刺激”被统称为应激源或激源(stressor),而“非特异性应答反应的总和” 被称为“全身适应综合症”(general adaptation syndrome, GAS),即应激反应。尽管Selye的应激学说并不否认不同的应激源会导致机体产生不同的特异性应答反应,例如机体对冷应激的某些应答反应正好与热应激反应相反,但是他认为只有与应激源的种类无关的非特异性应答反应才是真正意义上的应激反应过程。Selye的应激学说开启了全世界应激与抗应激研究的大门,而这方面的研究也一直是生命科学的热点问题,并促进了应激与抗应激理论与技术的不断完善。在现代应激概念中,应激反应的目的是动员机体的各种防御机能以克服应激源的不良作用,保持机体在极端情况下的稳态,这也是应激反应的本质所在。
2 应激反应的过程
动物应激反应的发生首先是由于受到各种应激源的刺激。随着动物生产的高度集约化发展,畜禽面临的应激源也日趋增多,概括起来,可以分为内在因素和外在因素两个方面,具体见表1。
表1 集约化养殖条件下畜禽常见的应激源
外在因素
饲养管理因素
监禁、密饲、捕捉、转移与运输、争斗、强制换羽(绝食、绝水)、限制饮水与采食、不良饲料(营养)、药物、免疫接种、切喙、去势、打耳号、断尾等
环境因素
酷暑、严寒、强辐射、低气压、通风不良(有毒有害气体、尘埃、湿气)、强风与贼风、躁声等
微生物感染
细菌、病毒、寄生虫、支原体及衣原体等
其它人为因素
对生产性能的强度选育和利用,各种造成不适的机械和设备的利用、对畜禽进行有不良刺激的实验等
内在因素
动物遗传种质固有的生理不协调性如高产应激、妊娠应激等
机体一旦发生应激反应,其过程可包括三个阶段:(1) 惊恐反应阶段或动员阶段,其特征是交感-肾上腺髓质系统激活,释放大量的肾上腺髓质激素,加速体内糖原分解,产生可利用的能量;(2) 适应或抵抗阶段,其特征是下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴激活,释放大量的肾上腺皮质激素,通过糖的异生代谢途径将体内营养储备(碳水化合物、脂类和蛋白质)转化为葡萄糖,机体利用能量适应外界环境的变化,达到机体恢复平衡或进入第三阶段;(3) 衰竭阶段,其特征是机体因耗尽储备或肾上腺皮质衰竭,无法产生足够的应激激素以恢复平衡而死亡。
3 机体对应激反应的生理调节
正常情况下,动物的应激反应受到机体神经系统、内分泌系统及免疫系统的复杂调节,并力图使机体的生命活动恢复到一个新的相对稳定的正常功能状态。这个生理调节过程主要通过神经内分泌途径,几乎动员机体所有的器官和组织来对付应激源的刺激,其中,中枢神经系统特别是大脑皮层起整合调节作用,而交感-肾上腺髓质系统和下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴等起主要的执行作用(图1)。
应激源
中枢神经系统
行为反应
主动反应
(“战斗或逃跑”)
被动反应
(“躲藏”)
生理反应
交感-肾上腺髓质系统
下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴
肾上腺素
去甲肾上腺素
ACTH
肾上腺皮质激素
1、作用于肌肉和脂肪组织,促进糖原的分解和脂肪组织的分解代谢,使血糖及血中游离脂肪酸升高;
2、引起心率加快、心博增强、血管收缩、血液加快、肌肉疲劳延缓,保障在应激情况下心、脑等重要器官的供血和能量需要;
3、可促进胰高血糖素、生长激素、甲状腺素、甲状旁腺素、降钙素、肾素、促红细胞生成素、胃泌素等激素的分泌,而对胰岛素又有抑制作用。
糖皮质激素
1、促进蛋白质的分解代谢和减少脂肪的贮存;
2、加强肝脏糖原异生作用,增加肝糖原的储备,维持血糖水平,提高机体总抵抗力;
3、分泌过多则明显抑制机体的免疫机能、造成机体氮的负平衡、抑制骨的钙化、使生长减慢、动物消瘦。
盐皮质激素
保钠排钾、维持体液平衡及调节水盐代谢,提高机体的免疫力。
图1 动物应激反应的主要生理调节过程示意图
4 应激的危害及抗应激技术
4.1 应激的危害
适当的自然应激可使机体逐步适应环境,提高生产性能。如果应激过度即动物体受到长时间或高强度的应激源刺激时,就会产生严重的不利影响,从而危害机体。应激造成的危害既有单一的,也有综合的,归纳起来,主要有以下几个方面:(1) 生产性能降低;(2) 机体免疫力下降、抗病力减弱;(3) 繁殖力下降;(4) 畜产品品质降低;(5) 动物营养需要量增加和引发缺乏。
4.2 抗应激技术
目前,抗应激技术的实施主要从动物机体内外两个方面综合进行。一方面,依据应激发生的生物学机制,对外要加强应激管理。应激管理的关键是减少应激的生物学代价,在饲养管理中尽量减少或避免上述各种应激源的发生,并将之控制在亚临床应激水平;另一方面,对内要提高畜禽综合的有效抗应激能力。在现有品种和饲养管理条件下,我们主张以添加抗应激饲料添加剂为主消除或缓解应激对畜禽的危害。
抗应激饲料添加剂是指具有缓解、防治由应激源引起的应激综合症的饲料添加剂,可分为应激预防剂、促适应剂或应激缓解剂。目前,在动物生产中常用的抗应激添加剂包括糖类、维生素类、氨基酸类、电解质矿物元素类、有机酸类、抗生素类、化学药物、中草药等(表2)。
表2 常用的抗应激添加剂的种类
应激预防剂
化学合成药物类
安定止痛剂(氯丙嗪、嘧哌嗪、三氟拉嗪、氟哌啶醇等)、安定剂(氯二氢甲基苯基苯并二氮杂卓酮、溴氯苯基二氢苯并二氮杂卓酮等)和镇静剂(苯纳嗪、溴化钠、盐酸地巴唑等),目前此类药物禁用于动物生产。
降低机体对应激的反应性,减弱应激对机体的作用。
其它
牛磺酸、γ-氨基丁酸、中草药
促适应剂或应激缓解剂
糖类
葡萄糖、活性多糖(果寡糖、甘露寡糖、寡乳糖、β-1, 3-D葡聚糖)、几丁聚糖
提高机体的非特异性抵抗力,从而提高抗应激能力。
维生素类
维生素C、维生素E、L-肉毒碱(Vit Bt)、虾青素(类胡萝卜素) 、α-硫辛酸、维生素A、维生素D、维生素K、烟酸、叶酸
氨基酸类
氨基酸及氨基酸螯合盐(赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸及赖氨酸铜、蛋氨酸锌等)、牛磺酸、谷氨酰氨、精氨酸
电解质矿物元素类
碳酸氢钠、氯化钠、氯化钾、氯化铵、有机镁(天冬氨酸镁)、硒、锌、铬
有机酸类
柠檬酸、琥珀酸、苹果酸、延胡素酸、腐植酸、甜菜碱(三甲基甘氨酸,是一种类氨基酸)
抗生素类
杆菌肽锌、维吉尼亚霉素、硫酸庆大霉素等
其它类
抗应激中草药添加剂、微生态制剂、琼脂组织制剂
以上列举的抗应激添加剂种类繁多,其发挥抗应激的作用机理也各有不同,概括起来,主要有三个方面:1、调节中枢神经系统,起安定镇静、降低应激敏感性作用(除镇静类药物外,值得关注的是牛磺酸和γ-氨基丁酸,其本身就广泛存在于中枢神经系统内,能抑制性调节中枢神经系统神经元的活动,具有安定、镇静、抗惊厥的作用,因此可以降低机体对应激的反应性,起预防应激的作用);2、抗氧化、清除活性氧自由基、调节由应激导致的自由基代谢紊乱(是许多抗应激剂发挥作用的主要方式,其中值得关注的有牛磺酸、α-硫辛酸、虾青素等);3、调节机体各种物质代谢,调节由应激导致的机体代谢异常。
4.3 抗应激添加剂的发展方向——复合型抗应激饲用生理调控剂的研发
随着抗应激基础研究的不断深入,特别是分子神经生物技术在应激与抗应激研究中的应用,将把抗应激药物的研究提高到一个新的水平。一些与应激相关的特异性受体阻断剂或激动剂的发现,如糖皮质激素受体阻断剂、中枢受体激动剂Kyiazine及多巴胺受体阻断剂Pincaide等,无疑将为抗应激生理调控剂的研究开发提供新的方向。然而,在畜禽抗应激方面,采用这些新型药物尚有很长的路要走,主要原因是目前这些特异性受体阻断剂或激动剂尚处于研究阶段,合成成本高昂,用于动物生产上的安全性有待全面评估。
相对于上述的新型抗应激药物而言,我们认为今后畜禽抗应激添加剂研发的一个重要方向是——寻找开发某些动物本身体内就已存在的内源性具有高效抗应激活性的小分子物质,即抗应激饲用生理调控剂。这类物质有些在医学上已有非常全面深入的研究,有些甚至已经广泛被用于人的保健食品或药物上,其安全性勿庸置疑,又具有显著的抗应激效应;另外,由于其分子结构较简单,开发成本相对较低,可直接被动物消化道吸收后发挥作用,因此,这类内源性活性小分子物质是可作为抗应激饲用生理调控剂的最佳选择。
另一方面,在动物生产实践中,开发专用复合型抗应激添加剂是当今乃至将来抗应激技术研发的宗旨。这是由于应激对动物的影响是多方面的,不同的应激对动物的影响是不同的,单一抗应激添加剂作用有限、不可能完全或最大程度地消除或缓解应激,因此,针对不同应激源,研究不同抗应激饲用生理调控剂的配伍组合和综合抗应激效果显得尤为重要。
5 结语与展望
总结全文,我们认为,抗应激饲用生理调控剂是一类有别于传统的新型抗应激添加剂,其研究与开发是基于对动物各种应激反应规律及其调节机制的深入理解,以及对动物本身所具有的抗应激能力的深刻认识,并采用最新的生物技术 (基因工程技术、动植物体活性成分提取技术等)或分子药物设计技术手段,通过先进的生产工艺开发生产。我们一直致力于饲用生理调控剂的研究与开发,特别在动物促食欲和抗应激饲用生理调控剂的研制上独树一帜。例如,本公司开发的新一代复合型饲用生理调控剂——“新添佳安肽”,是在吸收最新动物食欲调控和抗应激生理理论及总结前三代产品的应用实践经验的基础上,采用先进生产工艺研制而成。本品秉承了前三代添佳安肽所有的优良特性,同时在提高采食量、抗应激及促进动物生长发育方面具有更强的效果。希望与参加本次专题讨论的各位同行携手开创中国饲料添加剂的新天地。 |
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