Lämpöstressin vaikutukset suoliston terveyteen, immuunijärjestelmään ja sikojen lihan laatuun

Siat ovat homotermejä, joiden hikirauhaset ovat alikehittyneet. Kun ympäristön lämpötila ylittää lämpöneutraalin vyöhykkeen ylärajan, siat kärsivät lämpöstressistä, joka ilmenee hännän puremisena, nopeana hengityksenä ja vähentyneenä rehunkulutuksena. Niiden aineenvaihdunta ja fysiologiset toiminnot ovat epänormaaleja, mikä heikentää kasvun suorituskykyä: pienempi keskimääräinen päivittäinen rehun saanti ja korkeampi rehu-voittosuhde. Niiden vastustuskyky heikkenee, tulehdustekijöiden pitoisuus seerumissa kohoaa, taudin vastustuskyky heikkenee ja sairastuvuus ja kuolleisuus lisääntyvät. Lihan laatu heikkenee, kun lihas- ja rasvakudosten aineenvaihdunta häiriintyy, jolloin lihaksensisäinen rasva vähenee ja rasvakudoksen kertymä lisääntyy. Eri kasvuvaiheissa olevien sikojen herkkyys ympäristön lämpötilalle vaihtelee.

Kesällä Etelä-Kiinassa on pitkäkestoinen korkea lämpötila ja kosteus. Huono hoito sikatiloilla tällaisissa olosuhteissa johtaa heikentyneeseen kasvuun, heikentyneeseen vastustuskykyyn ja heikentyneeseen lihan laatuun lämpöstressin vuoksi, mikä aiheuttaa vakavia taloudellisia tappioita sikateollisuudelle. Lämpöstressin erityiset haitalliset vaikutukset sioihin on kuvattu seuraavasti.

1. Vaikutukset sian suoliston terveyteen

Lämpöstressin intuitiivisin ilmentymä on pienentynyt rehun saanti ja rehun muunnossuhde. Lämpötila-alueella 20–30 °C jokainen 1 °C:n lämpötilan nousu johtaa keskimääräisen päivittäisen rehun saannin vähenemiseen ja keskimääräiseen päivittäiseen lisäykseen, johon liittyy suurempi rehu-hyötysuhde.

1.1 Kuumastressin aiheuttama suolen limakalvon vaurio

Lämpöstressissä sikojen suolen lämpösokkiproteiinien ilmentymistaso säätelee ylöspäin. Lämmön poistamiseksi tehokkaasti perifeerisiin kudoksiin virtaa enemmän verta, mikä johtaa suolen hypoksiaan. Suoliston epiteelisolut ovat erittäin herkkiä hapen ja ravinteiden puutteelle, mikä edelleen laukaisee massiivisen adenosiinitrifosfaatin (ATP) kulutuksen, oksidatiivisen stressin ja nitriittistressin. Tämä muuttaa suolen morfologista rakennetta ja läpäisevyyttä ja viime kädessä heikentää suolen estetoimintoa.

Lisäksi lämpöstressi vähentää merkittävästi ruuansulatusentsyymien toimintaa, vaikeuttaa vakavasti ruoansulatusta ja ravinteiden imeytymistä ja vaikeuttaa entisestään sikojen kasvua. Lisäksi lämpöstressi muuttaa endogeenisten suoliston proteiinien aminohappokoostumusta ja lisää endogeenisten suoliston proteiinien ja aminohappojen häviämistä.

1.2 Vaikutukset suoliston mikroflooraan

Suoliston mikrofloora muodostaa mikrobiesteen, mikroekologisen järjestelmän, joka koostuu symbioottisista bakteereista ja isännästä. Kun tämän mikroekosysteemin vakaus on häiriintynyt, suolistossa olevat opportunistiset patogeenit ovat alttiita tunkeutumaan kehoon.

2. Vaikutukset sikojen immuunijärjestelmään

Lämpöstressi laukaisee sioissa epänormaaleja immuunivasteita, mikä heikentää suuresti niiden taudinvastusta ja lisää sairastuvuutta ja kuolleisuutta.

1. Lämpöstressi tuhoaa suolen eheyden ja parantaa toksiinin läpäisevyyttä: sian tyhjäsuolen transepiteliaalinen sähköresistanssi (TEER) laskee 30 %, endotoksiinitaso nousee 45 %, lipopolysakkaridin läpäisevyyskerroin kaksinkertaistuu ja alkalisen fosfataasin aktiivisuus lisääntyy. Toksiinien tunkeutuminen stimuloi immuunisolujen proliferaatiota, indusoi tulehdusreaktioita ja aktivoi detoksifikaatiomekanismeja suolistossa ja maksassa.

2. Lämpöstressi häiritsee immuunijärjestelmää neuroendokriinisen järjestelmän kautta. Korkea lämpötila aktivoi hypotalamus-aivolisäke-lisämunuaisen akselia, mikä johtaa kortikotropiinia vapauttavan hormonin ja pro-opiomelanokortiinin liikaeritykseen. Nämä hormonit vaikuttavat erilaisiin sytokiineihin ja immuunisoluihin häiriten kehon immuunijärjestelmää.

3. Tutkimuksissa on havaittu, että lämpöstressi estää immuunielinten kehitystä ja indusoi immuunisolujen apoptoosia.

3. Vaikutukset sianlihan laatuun

Sikatilojen lämpöstressin aiheuttamat taloudelliset menetykset johtuvat kahdesta näkökulmasta: toisaalta kasvukyvyn heikkenemisestä ja epänormaalista immuunivasteesta sekä toisaalta elinten, lihasten ja rasvan aineenvaihdunnan häiriintymisestä. Lämpöstressi häiritsee rasvan, hiilihydraattien ja proteiinien energiatasapainoa, vähentää useiden glykolyysiin liittyvien aineenvaihduntaentsyymien toimintaa suolistossa ja heikentää sen seurauksena lihan laatua.

3.1 Lämpöstressin vaikutukset lihasaineenvaihduntaan

Jatkuvasti korkea lämpötila estää lihasten rakenteellista ja toiminnallista kehitystä, heikentää lihasten aineenvaihduntaa, edistää solujen apoptoosia ja stressivasteita ja siten heikentää lihan laatua.

Asiantuntijat tutkivat lämpöstressin vaikutusta sian longissimus dorsin geeniekspressioprofiiliin sekvensointitekniikan avulla ja havaitsivat, että lämpöstressi vaikuttaa pääasiassa glukoosiaineenvaihduntaan, solun tukirangan rakenteeseen ja toimintaan sekä lihaskudoksen stressivasteeseen.

Morfologisten ja fysiologisten ominaisuuksien mukaan lihaskuidut jaetaan tyyppiin I ja tyyppiin II. Tyypin I kuidut ovat hitaasti nykittyviä hapettavia punaisia ​​kuituja, kun taas tyypin II kuidut ovat nopeasti nykiviä valkoisia kuituja. Tyypin I kuitujen osuus korreloi positiivisesti lihan makuun. Jatkuva korkea lämpötila ja lämpöstressi lisäävät merkittävästi valkoisten kuitujen määrää ja osuutta ja vähentävät punaisten kuitujen määrää, mikä heikentää sianlihan laatua, mukaan lukien lihan väri, tippuminen, arkuus, mehukkuus ja maku.

3.2 Lämpöstressin vaikutukset rasva-aineenvaihduntaan

Lihaksensisäinen rasva on yksi avainindikaattoreista lihan laadun arvioinnissa, joka liittyy läheisesti lihasten arkuuteen ja makuun sekä lihan ominaisuuksiin, kuten lihasten pH, vedenpidätyskyky ja arkuus. Jatkuvasti korkea lämpötila vähentää merkittävästi kasvavien sikojen longissimus dorsin lihaksensisäistä rasvapitoisuutta ja huonontaa lihan laatua.

Lämpöstressi muuttaa rasvakudoksen aineenvaihduntaa: rasvan kataboliaan liittyvien geenien ilmentyminen vähenee, kun taas rasvan ottoon ja synteesiin liittyvät geenit lisääntyvät, mikä johtaa liialliseen rasvan kertymiseen ja rasvahappojen osien muuttumiseen.