奶牛是一种汗腺不发达的恒温动物，将其体温保持在正常活动范围内，是实现最佳生产性能的先决条件。为保持这种平衡，机体将产生的代谢热持续散发到环境中。夏季环境温度和相对湿度升高会阻碍机体散热，增加热负荷，从而引发热应激。机体为应对热应激会激活下丘脑-腺垂体-肾上腺皮质轴（HPA轴）、交感神经-肾上腺髓质轴（SAM轴）以及肠-脑轴（GBA轴）等应激反应通路，使内环境稳态发生适应性变化和重建[1]。热应激会显著降低泌乳牛的产奶量[2]，使奶牛的营养代谢水平、繁殖性能、神经-内分泌及免疫功能显著下降，严重时会引起死亡。日常生产中，通常采用温湿度指数（THI）及综合气候指数（CCI）客观判断奶牛是否遭受热应激及热应激的程度，且热应激导致奶牛死亡数量随着THI增加而上升[3]。热应激会引起奶牛营养供需不平衡，而使用饲料添加剂可减少动物的热应激，提高奶牛的生产性能。本文就热应激对泌乳期奶牛的危害及防控措施展开综述，旨为实际生产提供参考，从而降低实际生产中因热应激导致的经济损失。1热应激对泌乳期奶牛的影响1.1热应激对泌乳期奶牛采食量与生产性能的影响热应激时，食糜过胃时间延长，使胃伸张感受器作用于下丘脑厌食中枢，引起厌食反馈，降低泌乳前期干物质采食量（DMI）[4]。宋加珍等[5]研究发现，奶牛采食量会在环境温度达到25 ℃时出现下降趋势，遭受中、重度热应激时采食量分别减少20%、40%。奶牛乳产量下降的主要原因是热应激时奶牛营养摄入不足，乳腺对营养的需求增加，会使血浆生长激素（GH）含量提高和血浆胰岛素样生长因子1（IGF-1）含量降低，引起GH-IGF轴的解耦，使营养物质被分配到外周组织（即骨骼肌），最终导致产奶量降低。此外，热应激可使信号传导抑制因子的mRNA表达增加，抑制催乳素（PRL）的产生，进而使乳产量下降[6]。我国2016年损失的产奶量从每头奶牛每天0.7 kg增加至4 kg[7]。当THI超过72时，数值每增加一个单位，产奶量下降0.2 kg，7 d平均产奶量减少了1.34 kg[8]。Joo等[9]研究发现，热应激使奶牛营养素摄入量减少，间接导致产奶量减少约35%。此外，热应激还会影响乳成分。在热应激情况下，瘤胃中乙酸的比例降低，乙酸是合成乳脂的主要成分，乳脂的含量与组成直接影响乳制品的风味及其营养价值[10]。Hamzaoui等[11]研究发现，热应激会影响奶牛的生理参数，如乳中免疫球蛋白G（IgG）含量升高，乳酸、乳糖及非脂肪固体百分比显著降低。乳中短链脂肪酸对哺乳动物能量代谢有益，热应激会使乳中短链、中链脂肪酸含量减少，长链脂肪酸含量增加[12]。热应激对泌乳期奶牛再次发情会产生严重的不利影响。PRL和GH/IGF-1通路是奶牛体温调节中参与能量代谢的激素反应途径，其中单核苷酸多态性（SNP）与奶牛的繁殖性能相关[13]。陈芳等[14]研究发现，热应激时奶牛的受孕率及发情周期与温湿指数呈负相关。柴捷等[15]研究发现，动物发情时甲状腺活性降低，受胎率由61.5%下降至31.0%。综上所述，当发生热应激时奶牛的产奶量、乳成分、繁殖性能均与THI变化呈负相关，但目前对热应激生产指标的机理研究较少，未来需以此为切入点进行深入研究。1.2热应激对泌乳期奶牛神经-内分泌指标的影响神经-内分泌系统可对机体的生长发育和物质代谢进行调节，使内环境维持稳定。肾上腺是体内对温度敏感的内分泌腺，由髓质部和皮质部组成。热应激时，交感神经-肾上腺髓质轴（SAM轴）被激活，通过儿茶酚胺信号运行与糖皮质激素相互作用。热应激使泌乳奶牛肾上腺素（EPI）含量升高了5.63倍[16]，引起机体代谢及耗氧量增加，脂肪分解加速，导致游离脂肪酸（FFA）含量升高。去甲肾上腺素（NE）可促进氧自由基产生，当抗氧化物数量或活性不足时，自由基则无法及时被清除，NE含量显著下降[17]，NE与EPI二者均可促进糖原分解，引起胰岛素释放，调节血糖浓度[18]。当SAM轴调节失效，机体则会激活下丘脑-腺垂体-肾上腺皮质轴（HPA轴），此时下丘脑转录调控因子环磷腺苷效应元件结合蛋白（CREB）活性逐渐增强，在促进促肾上腺皮质激素释放激素（CRH）表达升高的同时还促进了miR-212的表达增强。而后者通过负前馈抑制CRH表达，最终使HPA轴的活性维持稳定[19]。皮质醇（COR）可加速组织内蛋白质分解[20]，在初期含量升高，后因HPA轴受损，使其含量下降[21]。Grelet等[22]研究发现，血液果糖胺和毛发COR浓度可作为监测奶牛产生热应激的生物标志物。下丘脑-垂体-甲状腺轴（HPT轴）的TRH在热应激时可作为丘脑因子调控垂体合成及释放促甲状腺激素（TSH），经血液到达外周靶器官-甲状腺，释放三碘甲状腺原氨酸（T3）、四碘甲状腺原氨酸（T4）[23]。T3和T4介导的细胞信号在调节体温、能量摄入和代谢中发挥关键作用。热应激时，T3和T4的合成和分泌显著减少。而T4含量下降会抑制肝糖原的分解及糖的吸收，引起奶牛内分泌紊乱[24]。综上所述，当奶牛发生热应激时，机体内血清激素指标发生改变，对奶牛代谢状况造成一定的负面影响。1.3热应激对泌乳期奶牛抗氧化及免疫指标的影响氧化应激是指体内氧化与抗氧化作用失衡的一种状态，是活性氧自由基（ROS）在体内产生的一种负面作用，泌乳期的奶牛较其他阶段受到的氧化应激损害更强[25]。ROS会与细胞膜上不饱和脂肪酸发生过氧化反应生成MDA，也可与类脂、蛋白形成交联物，影响抗氧化酶的结构及功能[26]。酶抗氧化系统主要包括催化超氧自由基的歧化作用的超氧化物歧化酶（SOD）、分解代谢产物的过氧化氢酶（CAT）以及还原有毒过氧化物的谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）[27]。陈浩等[28]研究发现，应激状态下的西门塔尔母牛血清中丙二醛（MDA）及总抗氧化能力（T-AOC）水平较非应激状态均产生了显著变化。Du等[29]研究发现，热应激时泌乳中期的奶牛体内GSH-Px、SOD、T-AOC活性显著降低，CAT活性和MDA含量升高。体内ROS含量增加，会导致蛋白变性和线粒体功能障碍，HSP含量升高，核转录因子κB（NF-κB）信号通路被激活，进而启动机体的免疫和炎症反应[30]。热应激时，肝核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3（NLRP3）炎症小体会促进半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶-1（caspase-1）将白细胞介素-1β（IL-1β）切割为活性形式，上调白细胞介素-6（IL-6）的表达[31]。IL-1β含量受儿茶酚胺浓度影响，通过神经递质诱发厌食反应，降低奶牛产奶量[32]。但HPA轴激活，使糖皮质激素及COR浓度升高，抑制细胞因子的合成和释放，包括干扰素-γ（IFN-γ）、IL-6等，后通过抑制p38分裂原活化蛋白激酶（p38 MAPK）通路启动先天免疫反应，维持内环境稳定。陈浩等[28]研究发现，热应激时血清中白细胞介素-2（IL-2）、IgG、免疫球蛋白M（IgM）含量降低，肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、IL-1β含量升高。HSP-70可与死亡受体DR4和DR5结合，阻断TNF相关凋亡诱导配体。发生热应激时，HSP70含量显著升高，可作为动物适应恶劣环境压力的潜在指标[33]。综上所述，热应激时氧自由基增加可降低抗氧化酶的活性，并激活NF-κB信号通路启动免疫反应，导致奶牛发生氧化损伤。1.4热应激对泌乳期奶牛胃肠道菌群的影响胃肠道内拥有高度密集和种类多样的微生物种群，对维持动物机体的新陈代谢具有重要作用。热应激期间奶牛饮水增加，会使瘤胃液pH值和渗透压降低，导致微生物菌落发生改变。随着pH值降低，瘤胃内纤维分解菌丰度下降，极大地限制了纤维的消化和蛋白质的合成，还会诱导生长期或细胞裂解期间的革兰氏阴性菌外膜释放更多脂多糖，引起胃肠道炎症反应[18]。冯蕾[25]研究发现，热应激可显著降低瘤胃内乙酸水平，导致奶牛能量利用率显著下降。肠道的微生物种群可维持机体的代谢及免疫力，同时与致病菌抢夺营养防止有害菌群的危害，也会分泌抑菌肽及短链脂肪酸等加强肠蠕动[34]。而且部分营养物质只能通过微生物转换为可吸收的营养成分[35]，当菌群发生紊乱，会激活免疫系统释放细胞因子和趋化因子维持肠道菌群平衡[36]。高温时肠道紧密连接蛋白含量降低，使肠道通透性增强，有害物质经受损的肠黏膜侵入机体循环系统，导致肠道发生炎症反应[37]。如热应激时TNF-α的表达增加，肠道发生急性肠缺血导致肠漏，使细菌等抗原分子渗透进循环中[38]。Zhao等[39]研究发现，热应激时奶牛肠道绒毛高度降低，隐窝深度升高，肠道的吸收功能及微生物区稳态发生紊乱。也有研究发现，热应激时厚壁菌门与拟杆菌门等优势菌门被抑制，导致饲料中纤维素和半纤维素的分解率降低，影响营养物质的消化吸收[40]。2泌乳期奶牛热应激的防控措施缓解热应激的措施主要有改善环境、加强饲养管理和营养调控等。在众多防控热应激措施中，饲料添加剂具有功能多样、效果显著、使用方便等特点，对减缓奶牛热应激、提高奶牛生产水平具有重要意义。2.1调整日粮营养水平热应激时，可通过增加日粮净能、减少奶牛机体能量增耗的方法缓解能量摄入不足。脂肪在消化过程中的热增耗较少，因此为获得更高的生产净能，可在日粮中增加脂肪及可消化的中性洗涤纤维比例。研究发现，日粮中添加200 g脂肪酸钙可提高产奶量、乳脂、乳蛋白含量及小肠吸收能力[41]。使用甜菜果肉代替12%的玉米青贮可显著提高乳产量和乳蛋白含量[42]。甜菜碱是一种渗透剂和甲基供体，可降低微生物对应激的脆弱性，改善奶牛生产性能。热应激期间使用高剂量甜菜碱可抵消肝脏代谢的刺激和肝脏由此产生的热量，减少热量产生[43]。也有研究表明，补饲甜菜碱、维生素及电解质离子复合添加剂，可提高奶牛DMI，增加养分和能量摄入，减少非酯化脂肪酸（NEFA）的生成[44]。饲喂全混合日粮和27%缓慢发酵的碎玉米，可显著改善热应激引起的生理反应及乳产量[45]。2.2维生素与矿物质微量营养素可用于中和氧化应激，增强受损的免疫系统功能，主要包括矿物质和维生素等。矿物质对维持动物的正常生理过程至关重要，维生素作为辅酶可催化多种代谢途径。烟酸（维生素B3）作为NAD+和NADP+的前体，对分解代谢和合成代谢氧化还原反应具有重要意义，也可通过羟基羧酸-2受体抑制脂肪分解[46]。热应激时，泌乳早期的奶牛发生负能量平衡，为满足产奶时所需的营养需求，奶牛会动员身体脂肪以补偿能量不足，使血浆中NEFA大幅增加，导致奶牛胰岛素抵抗，高血糖和高FFA共同导致ROS大量生成和氧化应激加剧。Chen等[47]研究发现，泌乳早期补充12 g/d的瘤胃保护烟酸（RPN）可降低血浆NEFA峰值浓度，增加产奶量及乳脂量。在饲粮中添加0.049 g/kg烟酸可显著提高干物质采食量[48]。添加过瘤胃烟酸可增加产奶量及乳成分，降低牛奶中体细胞数[49]。添加维生素C可加强T、B细胞的增殖分化，促进IgM、IgG的合成[50]。补充硒和维生素E可提高T-AOC[51]。Hall等[52]研究发现，饲喂由二氧化硅、维生素B等组成的Omnigen-AF可改变垂体或肾上腺分泌CORT，同时调节HPA轴。锌是SOD的组成部分。有研究发现，饲喂0.131%蛋氨酸锌复合物的基础日粮可改善奶牛氧化和免疫状态，提高乳产量，奶牛平均日增产奶量为3.0 kg[53]。35 mg/kg羟氯化锌和40 mg/kg Zn-Met复合物，可改善热应激奶牛乳腺上皮的完整性[54]。热应激奶牛会增加葡萄糖代谢并消耗铬（Cr），导致体内Cr的缺乏。Cr是一种强抗氧化剂，可防止热应激诱导的脂质过氧化。研究发现，在日粮中添加0.05 mg/kg的蛋氨酸铬可增加干物质摄入量和牛奶乳糖含量，降低呼吸速率，并可通过促进Hsp72的释放协助白细胞介素-10（IL-10）的产生和抑制HS条件下IκBα蛋白的降解抑制泌乳奶牛的炎症[55]。杨金泽[56]以丙酸铬形式对奶牛补饲铬4~8 mg/(头·d)后，日增产奶量为1.50 kg/头。在饮食中添加0.3 mg/kg有机硒可显著降低机体内CORT及热休克蛋白的含量[57]。2.3中草药及提取物复方中草药饲料添加剂具有抗氧化、抗炎、维持肠道健康和促进奶牛生长等功效，可有效缓解奶牛热应激症状。在日粮中添加中草药混合物（CHM）后，可以改善牛的抗氧化状态，降低MDA含量，增强T-AOC及SOD活性[58]。徐海滨等[59]研究发现，日粮中添加黄芪、升麻、白术、枳壳等可促进牛肠道营养吸收，提高生长性能。黄嵘峥等[60]研究发现，在日粮中添加党参、黄芪、熟地、甘草、柴胡、鱼腥草、青蒿、大青叶、陈皮等中草药能够提高血清中IL-2、CD4+含量，进而提高机体免疫力。中草药提取物属于天然抗氧化剂，能够有效缓解泌乳期奶牛热应激。白藜芦醇可通过抑制NLRP3的表达，从而拮抗热应激所致肝细胞炎症因子诱导表达效应，缓解炎症损伤[32]。颈部肌肉注射黄芪多糖后，T3、T4和COR水平显著升高[24]。使用广藿香油可升高血清中白蛋白（ALB）、GH、T4、IgA、IgM和IgG的含量[61]。黄芩苷是中药黄芩的主要有效成分，可通过减弱H2O2诱导的ROS产生而增加Nrf2蛋白表达水平，提高过氧化氢酶活性，从而保护乳腺上皮细胞，还能够通过灭活NF-κB途径，抑制由病原体或内毒素引起的炎症。马改彦等[62]研究发现，日粮添加10 g/(头·d)黄芩苷制剂可提高奶牛生产性能、乳品质，养殖效益提高2.71 元/(头·d)。添加棕榈脂粉和包衣叶酸可提高奶牛产奶量和饲料效率[63]。添加100 ｇ/(头·d)青蒿提取物能提高奶牛的产奶量、乳糖率、４％乳脂校正乳产量[64]。程光民等[65]研究发现，添加芦根多糖平均每日增加产奶量1.31 kg，还可通过TGF-β/Smads通路抑制肝纤维化的形成。余诗强等[66]研究发现，青蒿素可通过激活AMPK-mTOR信号通路的转导，增加mTOR、PPARγ、SREBP1-c等蛋白水平的表达。乙酸是奶牛合成乳脂的主要成分，在日粮中添加0.75％青蒿提取物可提高瘤胃内乙酸、丙酸和总挥发性脂肪酸浓度。日粮中添加大豆异黄酮可通过激活Nrf2信号通路，提高机体抗氧化酶活性，改善肠道形态和抗氧化性能[67]。研究表明，补益类中药内的多糖及其代谢物可对致病微生物的生长起到抑制作用[68]。2.4其他抗热应激添加剂日粮中添加适量的蛋氨酸、赖氨酸可显著提高乳产量和乳蛋白含量[69]。Zeng等[24]研究发现，日粮中添加过瘤胃组氨酸，产奶量增加了1.5 kg/d，乳蛋白合成量增加了0.06 kg/d。阴阳离子平衡（DCAB）直接影响体内的酸碱平衡、离子平衡及酶系统等。饲喂含有15%CP的日粮中，随着饲粮阴阳离子差（DCAD）从291 meq/kg增加至537 meq/kg，奶牛乳产量增加1.7 kg/d[70]。补充二甲基甘氨酸和短链脂肪酸可调节盲肠微生物群落和改善微生物群肠脑轴的代谢功能，有效减少热应激引起的肠道炎症；在饲料中添加米曲霉的后生元可提高能量利用效率，但肠道通透性与热应激介导的全身炎症物质仍会升高[71]。研究表明，丙酸钙对热应激奶牛的生理机能、血液指标有调控作用，能够提高产奶量和乳脂率，降低呼吸频率，缓解热应激对奶牛的负面影响[72]。2.5物理措施夏季温度过高会对奶牛生长发育、生产能力、行为方式产生影响。为防止热应激，部分牛场会安装喷淋风扇等降温措施，但湿度升高不利于动物体温散发，导致奶牛仍处于热应激状态[73]。巩青军等[74]研究中体温调节模型可通过环境条件预测奶牛身体核心、皮肤、皮毛的温度以及冷却方法的优势和局限性。常用的冷却方法有舍内安装风机-湿帘降温系统[75]，选择隔热性能良好的屋顶[76]，畜舍周围种植乔木，舍饲中使用喷雾吹风降温系统等[77]。朱海波等[78]研究发现，在舍饲安装蒸发冷却系统，可使室内温度降低10~15 ℃。综上所述，当泌乳期奶牛发生热应激时，可通过物理、营养调控等措施对其进行防控。但目前药物对热应激的研究集中于基础方面，并未深入挖掘其作用机制，因此未来可侧重于探明其机制方面的研究。3结论热应激会导致奶牛机体发生的一种应激反应综合征，从而影响奶牛养殖的经济效益。在热应激的作用下，泌乳期奶牛血液生理生化、抗氧化、生产性能及胃肠道指标均发生明显变化。目前虽已在药物等方面开展了一系列改善奶牛热应激的有效调控措施，但药物易残留且药物调控机体的机制研究甚少，因此需要加大天然植物药物的研发并探明其作用机制。