Effekter av värmestress på tarmhälsa, immunförsvar och köttkvalitet hos grisar

Grisar är homotermer med underutvecklade svettkörtlar. När omgivningstemperaturen överstiger den övre gränsen för deras termoneutrala zon kommer grisar att drabbas av värmestress, vilket manifesteras som svansbitning, snabb andning och minskat foderintag. Deras metabolism och fysiologiska funktioner kommer att vara onormala, vilket leder till försämrad tillväxtprestanda: lägre genomsnittligt dagligt foderintag och högre foder-till-vinst-förhållande. Deras immunitet minskar, koncentrationen av inflammatoriska faktorer i serum stiger, sjukdomsresistens försvagas och sjuklighet och dödlighet ökar. Köttkvaliteten försämras när metabolismen av muskler och fettvävnader störs, med minskat intramuskulärt fett och ökad fettavlagring i fettvävnaden. Grisar i olika tillväxtstadier har varierande känslighet för omgivningstemperatur.

Sommaren i södra Kina har långvarig hög temperatur och luftfuktighet. Dålig skötsel på grisfarmer under sådana förhållanden kommer att resultera i försämrad tillväxtprestanda, försvagad immunitet och försämrad köttkvalitet på grund av värmestress, vilket orsakar allvarliga ekonomiska förluster för grisindustrin. De specifika negativa effekterna av värmestress på grisar utvecklas enligt följande.

1. Effekter på gris tarmhälsa

Den mest intuitiva manifestationen av värmestress är minskat foderintag och foderomvandlingsförhållande. Inom temperaturområdet 20~30°C leder varje 1°C temperaturhöjning till minskat genomsnittligt dagligt foderintag och genomsnittlig daglig ökning, åtföljd av ett högre foder-till-vin-förhållande.

1.1 Skada på tarmslemhinnan orsakad av värmestress

Under värmestress uppregleras uttrycksnivån av tarmvärmechockproteiner hos grisar. För att avleda värme effektivt strömmar mer blod till perifera vävnader, vilket resulterar i tarmhypoxi. Intestinala epitelceller är extremt känsliga för syre- och näringsbrist, vilket ytterligare utlöser massiv konsumtion av adenosintrifosfat (ATP), oxidativ stress och nitritstress. Detta förändrar tarmens morfologiska struktur och permeabilitet och försämrar slutligen tarmbarriärfunktionen.

Dessutom minskar värmestress avsevärt aktiviteten hos matsmältningsenzymer, hindrar kraftigt matsmältningen och näringsupptaget och undertrycker grisens tillväxt ytterligare. Dessutom förändrar värmestress aminosyrasammansättningen av endogena tarmproteiner och ökar förlusten av endogena intestinala proteiner och aminosyror.

1.2 Påverkan på tarmens mikroflora

Den intestinala mikrofloran bildar en mikrobiell barriär, ett mikroekologiskt system som består av symbiotiska bakterier och värden. När stabiliteten i detta mikroekosystem är störd, är opportunistiska patogener i tarmen benägna att invadera kroppen.

2. Påverkan på immunsystemet hos grisar

Värmestress utlöser onormala immunsvar hos grisar, vilket kraftigt försvagar deras sjukdomsresistens och ökar sjukligheten och dödligheten.

1. Värmestress förstör integriteten i tarmen och förbättrar toxinpermeabiliteten: den transepiteliala elektriska resistansen (TEER) hos grisjejunum sjunker med 30 %, endotoxinnivån ökar med 45 %, permeabilitetskoefficienten för lipopolysackarid fördubblas och aktiviteten av alkaliskt fosfatas ökar. Toxininfiltration stimulerar spridningen av immunceller, inducerar inflammatoriska reaktioner och aktiverar avgiftningsmekanismer i tarm och lever.

2. Värmestress stör immunförsvaret genom det neuroendokrina systemet. Hög temperatur aktiverar hypotalamus-hypofys-binjureaxeln, vilket leder till hypersekretion av kortikotropinfrisättande hormon och pro-opiomelanokortin. Dessa hormoner verkar på olika cytokiner och immunceller och stör kroppens immunförsvar.

3. Studier har funnit att värmestress hämmar utvecklingen av immunförsvarsorgan och inducerar apoptos av immunceller.

3. Inverkan på fläskkvalitet

De ekonomiska förlusterna som orsakas av värmestress för grisfarmer härrör från två aspekter: försämrad tillväxtprestanda och onormala immunsvar å ena sidan, och störd metabolism av organ, muskler och fett å andra sidan. Värmestress stör energibalansen mellan fett, kolhydrater och proteiner, minskar aktiviteten hos flera metabola enzymer relaterade till glykolys i tarmen och försämrar följaktligen köttkvaliteten.

3.1 Effekter av värmestress på muskelmetabolism

Ihållande hög temperatur hämmar musklernas strukturella och funktionella utveckling, minskar muskelns metaboliska kapacitet, främjar cellapoptos och stressreaktioner och skadar därmed köttkvaliteten.

Experter studerade effekten av värmestress på genuttrycksprofilen hos gris longissimus dorsi via sekvenseringsteknik och fann att värmestress främst påverkar glukosmetabolism, cytoskelettstruktur och funktion samt stressrespons i muskelvävnad.

Enligt morfologiska och fysiologiska egenskaper delas muskelfibrer in i typ I och typ II. Typ I-fibrer är långsamma oxidativa röda fibrer, medan typ II-fibrer är snabba vita fibrer. Andelen typ I-fibrer är positivt korrelerad med köttsmak. Ihållande hög temperatur och värmestress ökar avsevärt mängden och andelen vita fibrer samtidigt som de minskar de röda fibrerna, vilket försämrar fläskkvaliteten inklusive köttfärg, droppförlust, ömhet, saftighet och smak.

3.2 Effekter av värmestress på fettmetabolism

Intramuskulärt fett är en av nyckelindikatorerna för att utvärdera köttkvalitet, nära relaterat till muskelmörhet och smak, såväl som köttegenskaper som muskel-pH, vattenhållande förmåga och ömhet. Ihållande höga temperaturer minskar avsevärt den intramuskulära fetthalten i longissimus dorsi hos växande grisar och försämrar köttkvaliteten.

Värmestress förändrar fettvävnadsmetabolismen: uttrycket av fettkatabolismrelaterade gener nedregleras, medan gener relaterade till fettupptag och fettsyntes uppregleras, vilket resulterar i överdriven fettavlagring och ändrade proportioner av fettsyror.