Реально горячая тема: тепловой стресс

 
Phytobiotics (PB): Доброе утро, Jeremy. Мне приятно поговорить с вами о важной теме, которая все больше волнует животноводческую отрасль во многих частях света: тепловой стресс (ТС).
Вы уже много лет изучаете эффекты ТС. Что вызвало у вас интерес к этой теме? Вы можете дать краткое определение ТС?

Jeremy Cottrell (JC): Когда я узнал о влиянии ТС на кишечник домашнего скота, моей первой реакцией было удивление, которое затем привело к интриге! Изначально меня интересовало, как именно тепловой стресс у животных в конечном итоге приводит к повреждению слизистой оболочки кишечника, но с тех пор поле моих интересов значительно расширилось, однако то, как сельскохозяйственные животные справляются с высокими тепловыми нагрузками окружающей среды, по-прежнему интригует меня, как никогда. Для ТС может быть сформировано довольно много определений, например, появление одышки. Но для меня главной характеристикой является то, что животное не может предотвратить повышение температуры своего тела.

PB: Все ли виды сельскохозяйственных животных в одинаковой степени чувствительны к ТС?

JC: Существуют довольно большие различия в чувствительности между видами и соответственно в том, как они реагируют на ТС. У людей существует эффективная реакция потоотделения. У свиней и домашней птицы нет потовых желез, поэтому для отвода тепла тела полагаются на другие механизмы. Поскольку они менее эффективны, эти механизмы имеют непредвиденные последствия, когда, по сути, животное отдает предпочтение терморегуляции в ущерб нормального функционирования организма. Независимо от вида, различные функции, как беременность и кормление грудью, выделяют большое количество тепла в теле, что делает таких животных менее устойчивыми к повышенным температурам. Например, беременные или кормящие животные будут более чувствительны к теплу, чем их сверстники. В частности, дойные коровы более чувствительны к теплу из-за большого количества вырабатываемого молока, но их большой размер тела сохраняет тепло эффективнее, чем более мелкие животные.

PB: Каковы наиболее заметные поведенческие и физиологические последствия ТС, и как они в конечном итоге влияют на здоровье, благополучие и продуктивность?

JC: Для меня наиболее заметной поведенческой реакцией домашнего скота является одышка, которая работает аналогично потоотделению за счет увеличения испарения, только слюны, а не пота. ТС также снижает потребление корма, что имеет очевидные последствия для продуктивности. Но животные, подвергшиеся тепловому стрессу, также могут быть менее эффективны в переваривании пищи, поскольку ТС наносит вред их пищеварительному тракту. Это происходит из-за того, что во время ТС тело, по сути, образует тепловой насос, перенаправляя кровь от кишечника к коже. Это позволяет теплу легче излучаться в окружающую среду, но ограничивает приток крови к кишечнику.

PB: В ваших статьях я часто читал о респираторном алкалозе в ответ на ТС. Можете ли вы объяснить этот термин и почему это проблема?

JC: О влиянии респираторного алкалоза известно немного, но, может быть, вы чувствовали легкое головокружение после надувания воздушных шаров? Такой эффект возникает из-за повышенного объема выдоха и имеет параллели с повышением одышки у домашнего скота. «Алкалоз» означает повышение pH, которое возникает из-за потери углекислого газа при выдохе. рH крови очень жестко регулируется, так как он управляет всеми биохимическими реакциями в организме. Существуют механизмы, препятствующие возникновению алкалоза, даже при одышке, но они обходятся животному дорого, что делают их менее эффективными.

PB: Существует связь между воспалением и тепловым стрессом. Как они связаны?

JC: Одна из функций кишечника - создавать барьер внутри тела в пищеварительном канале для внешней среды. Поскольку тепловой стресс нарушает работу кишечника, барьерная функция снижается, что позволяет проникать микробам и антигенам и вызывать воспаление.

PB: Возникают ли серьезные эндокринные изменения вследствие ТС?

JC: Эндокринные реакции играют центральную роль в регулировании температуры тела и, следовательно, реакции на ТС. Пожалуй, самым характерным примером являются тироидные гормоны, которые регулируют температуру тела, контролируя базальную скорость метаболизма. Когда животному жарко, у него снижается уровень гормонов щитовидной железы и выработка тепла. Хотя это и помогает в краткосрочной перспективе поддерживать температуру тела, однако гормоны щитовидной железы необходимы для роста, и исследования показали корреляцию между снижением уровня гормонов щитовидной железы и скоростью роста при высоких температурах окружающей среды. Могут возникать и другие эндокринные реакции на острый ТС, например, выделение гормонов стресса, таких как кортизол.

PB: Сильно ли влияет ТС на фертильность свиней коров и птиц?

JC: Воздействие ТС на репродуктивное стадо, вероятно, является наиболее значительным в любом фермерском хозяйстве. ТС негативно влияет на качество яиц, частоту зачатия и выживаемость эмбрионов, что приводит к снижению количества рожденных потомков. Влияние на продолжительность периода отъем-эструс также снижает репродуктивную эффективность стада. Недавние результаты нашей лаборатории также показали «программное» влияние на развивающийся плод, которое выражается в том, что он не сможет расти так же эффективно, как животное, не подвергавшееся ТС.

PB: Как на практике предотвратить негативное влияние ТС? Существуют ли подходящие стратегии кормления?

JC: Однозначно да! Доступны 3 основных рычага воздействия: инженерия, генетика и кормление. У каждого есть свои преимущества и недостатки, и в реальности любому предприятию необходимо использовать все 3 подхода.

Технические средства контроля ТС могут быть простыми, как ткань для затенения, но также распространяться на распылители, вентиляторы и навесы с испарительным охлаждением. Технический контроль очень эффективен, но может повлечь за собой значительные накладные расходы.

В частности, есть породы крупного рогатого скота и овец, адаптированные к тропическим условиям, но компромисс может заключаться в том, что они менее продуктивны или имеют проблемы с качеством продукции.

Для сравнения: у улучшения корма также есть несколько недостатков. При должной реализации повышенная стоимость должна обеспечить положительную окупаемость инвестиций.

PB: У вас большой опыт изучения влияния ТС и кормовых вмешательств. Как вы рекомендуете отрасли разрабатывать дизайн экспериментов с целью изучения эффективности «продуктов против ТС»?

JC: Эффективность может быть очень сложно оценить в опыте в коммерческих условиях, поскольку между навесами и сезонами могут быть большие различия. Поэтому я рекомендую использовать один навес c несколькими линиями кормления, чтобы можно было сравнивать рационы под одной крышей. Я также рекомендовал бы проводить сравнения данных более чем за одно лето из-за разницы в температуре и влажности.

PB: Можете ли вы поделиться своим видением дальнейшего значения ТС для животноводческой отрасли?

JC: Даже если будут достигнуты самые амбициозные цели по сокращению выбросов в атмосферу, глобальные температуры будут расти в течение некоторого времени. Это означает, что не только увеличится количество тепла на планете, но и увеличится продолжительность лета, и возникнет необходимость управлять ТС в нехарактерные периоды года. Адаптация к этой новой норме потребует смешанного подхода, оптимизации помещений, где возможно, использования более адаптированного поголовья и уделения пристального внимания летним рационам.

Благодарю вас за интервью.

Jeremy J. Cottrell,
PhD, Старший преподаватель, Университет Мельбурна, Австралия
Следите за новостями о нашем следующем интервью с Берндом Касперсом, где мы обсудим особенности иммунной системы птиц.