热应激（HS）是指在高温、高湿环境下，当机体产生的热负荷超过自身散热能力时，出现的一系列非特异性反应的总和[1]。肉牛汗腺不发达，在高温、高湿环境下，机体散热容易受阻，极易出现HS反应。在实际生产中，高温环境容易导致肉牛的饲料摄入量减少，肉品质和繁殖性能均出现不同程度的下降，给肉牛产业造成了巨大的经济损失，影响肉牛产业的高效、健康发展[2]。通常使用温湿度指数（THI）评估肉牛的应激程度。THI是常用的生物气候指数，代表空气温度和湿度的综合影响。当THI大于72时，肉牛会出现应激反应[3]。在HS的影响下，肉牛体内的激素分泌会发生改变，机体产生大量活性氧自由基，导致氧化系统紊乱，从而对机体健康状况和生产性能造成影响[4]。HS对肉牛的生产、繁殖、动物福利等方面均会造成影响，不利于肉牛产业的健康发展。目前，寻求缓解HS的有效策略已经成为研究热点。因此，文章综述了HS对肉牛的生理指标、行为、内分泌系统、热休克蛋白、免疫功能、抗氧化功能及胃肠道菌群的影响，介绍了缓解HS的措施，以期为肉牛的健康养殖提供参考。1热应激对肉牛的影响1.1热应激对肉牛生理指标及行为的影响在夏季高温、高湿环境下，肉牛为了维持体温会通过生理反应和行为的改变促进散热和减少产热。生理反应包括体温升高、呼吸频率加快及出汗增多等；行为改变包括反刍时间、采食量出现不同程度的降低以及饮水增加等[5]。直肠温度和呼吸频率是判定肉牛是否处于HS状态的常用指标。在HS条件下，肉牛的核心体温在38~38.5 ℃之间，当体温上升至42 ℃时，会导致细胞直接受损，动物代谢率增加，胃肠道血液流动减少，甚至会导致肉牛死亡[6]。在高温环境下，家畜为了加快散热会增加其机体深部温度，当环境温度达到34.06 ℃时，锦江牛直肠温度会升高至38.54 ℃，使血液快速流向表皮，引起表皮温度升高，进而增强牛的汗液蒸发[7]。Amamou等[8]研究发现，在夏季HS下，牛的呼吸频率（61次/min）和表皮温度（37.7 ℃）比秋季非应激条件下高2.3倍和1.3倍。在HS条件下，动物体温升高会激活下丘脑-腺垂体-肾上腺轴（HPA轴），导致动物对干物质摄入量减少、增重缓慢、机体发育迟缓[9]。动物会通过减少热量的获取或增加热量的消耗以适应热环境[10]。在夏季高温条件下，农场动物的饮水频率升高且饮水量显著增加[11]。Meneses等[12]研究表明，HS使肉牛干物质摄入量减少约16%，饮水量增加25.5%。在HS持续影响下，32 ℃时肉牛的采食量相比正常状态会降低20%；HS会影响母牛受胎率，直肠温度每升高1 ℃，受胎率降低16%[13]。躺卧是衡量肉牛舒适度的行为之一，肉牛每天有大约1/2的时间进行躺卧。在高温环境下，肉牛为了加快散热会选择站立，减少其与地面的接触，增加空气的流通便于散热[14]。THI越高，肉牛反刍和休息的时间越短，喘息和活动的时间则会延长[15]。1.2热应激对肉牛内分泌系统及热休克蛋白的影响在夏季高温、高湿环境下，肉牛内分泌系统通过分泌多种激素调节其各项生理活动。在HS条件下，肉牛机体主要通过交感-肾上腺髓质轴（SAM）、HPA轴、下丘脑-腺垂体-甲状腺轴（HPT）与HS相关的激素共同作用实现动物机体稳态调节[16]。HS会激活HPA轴，并增加外周糖皮质激素（GC）水平，抑制细胞因子的合成和释放[17]。HS强度较小时，GC分泌水平的增加有利于机体克服应激；HS强度较大或持续时间延长时，GC分泌时间长，分解代谢会导致肉牛出现体重下降、营养匮乏、生产性能降低，引发疾病甚至死亡[18]。皮质醇（COR）是肾上腺皮质合成分泌的一种类固醇激素，其参与机体多种代谢过程，有利于组织的修复。COR含量在HS期的第20、40、60 d分别升高了49.30%、15.49%、23.94%[19]。甲状腺激素（TSH）介导的细胞信号在调节体温、能量摄入方面具有作用。甲状腺分泌的三碘甲状腺原氨酸（T3）和甲状腺素（T4）可以提高肉牛机体的基础代谢，促进蛋白质合成。HS会导致甲状腺激素分泌受阻，在HS条件下，肉牛血液中T3、T4含量分别比适温条件下降低了25.9%、45.4%[20-21]。热休克蛋白（HSP）是参与细胞保护的重要分子，其中的HSP70不仅能够促进新合成蛋白质的正确折叠，还能够将变性蛋白质恢复到天然状态。HSP70可以刺激细胞存活，从而在动物耐热性方面发挥作用[22]。在HS条件下，HSP会大量合成，参与受损细胞的修复。T3和T4对HSP的产生起负反馈调节作用，T4水平降低会导致HSP合成的增加[18]。当HS发生时，HSP70含量会随之增加，机体的耐热能力也将提高，使机体快速适应外界环境，避免受到损害[23]。Wang等[24]研究发现，在炎热夏季的条件下，牛肝脏中的HSP90α和HSP90β水平均显著上调，上调的蛋白质参与蛋白质代谢过程且和刺激反应有关，而下调的蛋白质则与氧化还原有关。HSP的转录受到HSF1的调控，当动物遭受应激刺激后，单体的HSF1经过磷酸化修饰与HSP结合，促进HSP表达量增加，从而提高动物细胞对HS的耐受性[25]。1.3热应激对肉牛免疫功能和抗氧化能力的影响HS可以通过细胞介导和体液免疫反应对免疫系统产生影响。Zachut等[26]研究发现，HS会导致牛的白细胞计数（WBC）下降以及亚急性炎症水平升高，造成牛机体的免疫功能失调。HS可以增强机体的交感-肾上腺轴反应，促进肾上腺髓质大量分泌儿茶酚胺类激素，氧自由基含量增加，其中部分自由基会转化为丙二醛（MDA），MDA会和生物膜中多不饱和脂肪酸共同形成脂质过氧化物，进而加剧细胞损伤和脂质过氧化的程度[18]。Amaral等[27]研究表明，HS组奶牛血清MDA含量较高，且与抗氧化酶失衡，表明存在氧化应激；在高温和氧化应激的影响下，牛对中性粒细胞中的干扰素-tau（IFN-tau）内的分泌信号有明显的反应。HS试验牛血清中MDA含量显著升高，而超氧化物歧化酶（SOD）活性显著下降，表明HS加速了牛组织的脂质过氧化作用，并导致牛的抗氧化能力下降[28]。免疫球蛋白在动物体液免疫中发挥着重要作用，免疫球蛋白A（IgA）的含量仅次于IgG的含量，免疫球蛋白M（IgM）的分子最大，当动物机体受到外界刺激时，IgM先产生抗体，具有较强的抗感染作用[29]。HS影响动物机体免疫系统的变化，表现为动物体内血清细胞因子的改变。肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）和白细胞介素-6（IL-6）的少量分泌可以减少应激对动物造成的损伤，但分泌过多会造成组织损伤，损害动物机体的免疫功能，其中TNF-α在免疫应答过程中发挥免疫促进或免疫抑制作用，会对炎症反应产生影响[30]。夏季HS会导致犊牛血清中白细胞介素-4（IL-4）的含量由3.3 ng/L上升至7.4 ng/L[31]。HS可以抑制细胞因子、趋化因子的产生，对肉牛的免疫状态产生不利影响；HS会导致肉牛体内自由基显著升高，抗氧化酶活性显著下降，对肉牛的抗氧化能力造成影响。1.4热应激对肉牛肠道菌群的影响反刍动物肠道内栖息着大量微生物，这些微生物与宿主共存，对动物机体消化、代谢以及维持动物机体健康具有重要作用。肠道微生物作为抗原，会引起局部或全身的特异性免疫应答，对调节机体免疫功能起着重要作用[32]。环境应激对肠道微生物组成具有重要影响，HS可以减少乳酸杆菌属和双歧杆菌属的数量，增加大肠杆菌属和梭菌属的数量[33]。此外，轻度HS可以显著增加链球菌、肠杆菌科、反刍杆菌、密螺旋体和杆菌科的丰富程度[34-35]。Gupta等[36]研究发现，在HS期间，胃肠道受到刺激时，紧密连接蛋白松动，导致肠道通透性升高，肠道上皮细胞屏障被破坏，HSP70可以抑制IL-6和白细胞介素-8（IL-8）等促炎因子的增加。在HS条件下，直肠内容物的微生物多样性显著降低，且微生物群落组成发生显著改变[37]。HS可以导致消化道中的酶活性降低、营养物质转运蛋白和基因的表达减少、肠道中营养物质的转运和消化受损[38]。肠道微生物群落结构会随着HS状态的改变而改变，HS会导致有益菌活性受到抑制、有益菌数量减少、病原菌数量增多，进而引发腹泻，对动物的肠道及机体健康造成影响[39]。普氏菌（Prevotella）属于拟杆菌门普雷沃氏菌科（Prevotellaceae），可以降解日粮中的纤维素、蛋白质及多糖等营养物质，并且产生短链脂肪酸为机体供能，普氏菌对肉牛生产性能的发挥具有重要作用。普氏菌对维持HS状态下的牛胃肠道菌群结构及代谢的稳定具有重要作用，可以降低热应激对机体免疫的损伤[40]。2牛热应激的营养调控策略2.1日粮营养通过调整日粮组成和营养水平可以改善HS状态下的肉牛瘤胃发酵效率和营养物质摄入量，从而增强血管舒张和提高肉牛机体代谢状况，进而改善其生产性能。武思同等[39]研究发现，对慢性HS期间的放牧妊娠母牛进行营养调控，营养调控组母牛血清中IgA、IgM、IgG含量、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性和总抗氧化能力（T-AOC）均提高，表明在HS期间对妊娠母牛进行营养补饲可以提高其免疫功能和抗氧化能力。张涛等[41]研究发现，在HS环境下，高营养组肉牛瘤胃乳头的长度和角质层厚度较对照组提高了38.53%和43.98%，但瘤胃pH值、乳头宽度、结缔组织宽度、非角化上皮厚度分别降低2.89%、37.78%、42.08%、34.99%。除了调整日粮营养水平等措施，可以通过在饲粮中添加矿物质以缓解HS对牛造成的影响。Silva等[42]研究发现，注射微量矿物质补充剂有助于降低奶牛子宫炎和死胎的发生，改善多形核白细胞功能。铬在胰岛素（INS）受体的激活中发挥重要作用，被应用于饲料添加剂中可以缓解HS。在HS期间补充铬，可以降低牛的葡萄糖（GLU）水平、增加血清胰岛素（INS）与GLU的比值、改善机体的能量代谢[43]。在饲料中添加800 μg/kg铬，可以降低HS条件下肉牛的呼吸频率（2.37 次/min）和直肠温度0.18 ℃，添加铬的同时加强通风可以提高肉牛平均日增重0.49 kg，每头牛日毛利增加8.72元[44]。维生素E是重要的抗氧化剂和促氧化剂，是合成各种激素和神经递质所必需的物质。对HS状态下的犊牛补充维生素E可以提高其抗氧化能力，降低呼吸频率，进而降低HS对犊牛机体造成的损伤[45]。烟酸属于维生素B族，可以提高饲料蛋白的利用率，从而提高奶牛产奶量及牛肉品质。在饲粮中添加烟酸可以使肉牛背最长肌pH45 min值、pH24 h值提高，失水率和剪切力分别降低了16.29%和26.91%[46]。综上所述，日粮调控对缓解HS对肉牛机体的影响具有明显效果。但针对不同品种、不同生产阶段的肉牛所饲喂的最适宜矿物质添加量亟须进一步研究，以降低饲养成本和改善肉牛的生产性能。2.2饲料添加剂近年来，通过在饲粮中补充添加剂可以有效改善处于HS状态下肉牛的生产性能。Salvati等[47]研究发现，饲粮中添加酵母可以改善奶牛在HS下的泌乳性能，其机制是调节体内恒温和增加乳腺合成乳糖的GLU利用率。通过饲喂酵母培养物可以增加泌乳期奶牛血浆烟酸和GLU水平，降低直肠、皮肤温度和呼吸速率，并提高饲料利用率[48]。Lees等[49]研究发现，补充酿酒酵母可以降低牛的瘤胃温度和喘息次数，进而维持牛的适宜体温。Sun等[50]研究发现，在日粮中添加酵母多糖提高了HS条件下奶牛对干物质摄入量和产奶量，增加了血清中IgA、IL-2和TNF-α的含量，降低了呼吸速率和肝脏HSP70的表达。酵母多糖还可以减轻HS诱导牛的免疫抑制和细胞凋亡，并提高HS下奶牛的生产性能和免疫功能。Zhu等[51]研究发现，奶牛的产奶量随酿酒酵母发酵产品添加水平的增加而线性提高，其中饲喂240 g/d酿酒酵母发酵产品的奶牛的饲料利用效率较高，补充酿酒酵母发酵产品后奶牛机体状况得到改善，尿素氮（BUN）含量减少。Lee等[52]研究发现，在肉牛饲粮中添加2.7 mg/kg的富硒酵母可以增强其抗氧化能力，且抗氧化能力效果优于无机硒。二氢吡啶可以恢复HS条件下SOD和GSH-Px的活性，增强奶牛的抗氧化能力，且二氢吡啶可以改善HS下奶牛瘤胃细菌群落组成，进一步减轻HS对奶牛的影响[53]。中草药具有天然、无残留及无耐药性等优势，其在抗HS方面研究较多。中药植物含有丰富的蛋白质、维生素及矿物元素等，这些成分可以调节动物营养水平，提高动物生长性能以及调节动物生理功能等。此外，中草药具有抗氧化能力，从唇形科植物（如薄荷和百里香）中提取的挥发性油具有显著的抗氧化能力[54]。刘博等[55]研究发现，中药复方添加剂可以使HS条件下肉牛血清中IgA含量下降，IgG和IgM含量升高，表明添加中药复方添加剂可以增强HS条件下肉牛的免疫功能。刘海林[56]研究表明，中草药抗HS添加剂可以调节奶牛内分泌激素水平和免疫功能，提高HS状态下奶牛的生产性能。房媛等[57]研究表明，中草药提取物组肉牛日增重（ADG）提高7.92%，120 mg/kg的中药提取物组肉牛血清中GSH-Px活性较对照组提高28.67%，血清中MDA含量降低29.6%。HS条件下，奶牛采食量下降会造成奶牛能量负平衡，使得血清中GLU含量减少，饲粮中添加28 g/d金银花提取物可以提高HS奶牛血清中GLU含量[58]。添加黄芩苷可以使热应激奶牛的牛奶乳脂率和乳蛋白率提高，乳体细胞数量下降；此外，添加黄芩苷还降低了奶牛隐形乳房炎的发病率，养殖效益提高2.71元(头·d)[59]。中草药添加剂还可以改善牛乳成分中乳脂率和干物质的含量，以及改善牛的呼吸频率和心率，对缓解奶牛HS具有明显的效果[60]。微贮凉茶渣饲料可以提高夏季HS状态下育肥牛采食量、ADG、免疫力和抗氧化能力，降低育肥牛的呼吸频率与直肠温度，改善血液中与HS相关激素的表达水平，缓解夏季育肥牛HS反应[61]。综上所述，多种中草药可以缓解牛的HS，但需要根据肉牛的HS程度和生产阶段来确定中草药的具体使用剂量，防止产生毒副作用。3结论HS对肉牛的生理指标、行为、内分泌系统、热休克蛋白、免疫功能、抗氧化能力及胃肠道菌群均会产生负面影响。在HS防控措施中，可以通过添加抗HS饲料添加剂及调控营养水平的方式来缓解肉牛的HS，但中草药缓解牛HS的适宜添加量相关研究及内在机制需要进一步深入探究。