《Journal of Dairy Science》：Detecting heat shock protein 70 in milk, blood, and saliva of dairy cows exposed to different seasonal conditions
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本研究针对热应激（HS）影响奶牛健康与生产性能的问题，通过检测乳汁、血液和唾液中热休克蛋白70（HSP70）的季节变化，评估其作为非侵入性HS分子标志物的可行性。结果表明，三种体液HSP70水平均随温度湿度指数（THI）升高而增加，夏季最高；乳汁HSP70与血液、唾液HSP70呈正相关（r=0.58、0.53），提示其可反映系统性应激反应。该研究为开发基于牛奶的HS监测工具提供了初步依据。
在炎热的夏季，奶牛常常会面临热应激的困扰——这不仅让它们呼吸急促、食欲下降，还会导致产奶量减少、繁殖能力下降，甚至影响整体健康。对于牧场来说，热应激意味着经济损失和动物福利的挑战。传统的热应激监测方法，比如观察奶牛的行为、测量直肠温度或使用温湿度指数（THI），虽然有一定效果，但要么不够灵敏，要么操作不便，难以实时反映奶牛细胞层面的应激状态。有没有一种更精准、更便捷的方法，能够从分子水平早期发现奶牛的热应激呢？
近年来，科学家们将目光投向了热休克蛋白70（HSP70）。这种蛋白质在细胞应对高温等胁迫时表达量会显著升高，被认为是潜在的应激生物标志物。以往的研究多在血液或唾液中进行检测，而牛奶作为一种易于获取、完全无创的样本，是否也能用来监测HSP70，并反映奶牛的热应激状况呢？为了解答这个问题，由悉尼大学M.R.H. Rakib等人组成的研究团队开展了一项为期一年的跨季节研究，成果发表在《Journal of Dairy Science》上。
研究人员在澳大利亚的一个牧场中，对20头经产荷斯坦奶牛进行了为期一年的追踪。他们在夏季、秋季、冬季和春季分别采集了每头牛的乳汁、血液和唾液样本。同时，他们记录了环境温湿度数据，并计算出温度湿度指数（THI）以量化环境热应激水平。样本中的HSP70浓度使用竞争性ELISA（酶联免疫吸附测定）技术进行测定。此外，研究还收集了每头牛的日产奶量及乳成分（脂肪、蛋白质、乳糖等）数据。在数据分析阶段，团队采用了线性混合效应模型，以考虑同一头牛在不同季节的重复测量数据，从而更准确地评估各种因素对HSP70水平的影响。
描述性统计与变异性
在全部样本中，血液的HSP70平均浓度最高，达到416.45 ng/mL，其次是唾液（304.89 ng/mL）和乳汁（279.02 ng/mL）。值得注意的是，乳汁HSP70浓度的变异系数（CV）最高，为53.76%，表明其波动性较大，可能受到除热应激外其他因素的影响。
HSP70与生产性状的关联
起初，皮尔逊相关分析显示，乳汁HSP70浓度与日产奶量呈负相关（r = -0.49）。然而，在将泌乳天数（DIM）作为协变量纳入多元线性混合模型后，这种关联不再显著。这表明，观察到的负相关可能更多地与泌乳阶段有关，而非直接由热应激导致。乳汁HSP70与血液HSP70、唾液HSP70均呈现出中等程度的正相关（分别为r = 0.58和r = 0.53），说明乳汁中的HSP70水平能够在一定程度上反映奶牛全身性的应激反应。
影响HSP70浓度的关键因素
多元线性混合效应模型分析揭示了影响不同体液中HSP70水平的关键预测因子。对于乳汁HSP70，平均THI和DIM是显著的预测因子。对于血液HSP70，只有平均THI是显著预测因子。对于唾液HSP70，平均THI和日产奶量是显著预测因子。这些结果一致地强调了环境热负荷（以THI表示）是驱动所有三种体液中HSP70表达的主要因素。
HSP70的季节性变化
研究结果显示，三种体液中的HSP70浓度均表现出明显的季节性变化，在夏季达到峰值，在冬季降至最低。血液中的HSP70水平在所有季节都显著高于乳汁和唾液。这一季节性模式与THI的变化趋势吻合，夏季平均THI最高（82.49），冬季最低（67.51），进一步证实了HSP70对环境热应激的响应。
研究结论与意义
这项研究首次系统比较了奶牛乳汁、血液和唾液中HSP70浓度在全年不同季节下的动态变化。其主要结论是：HSP70在所有被测体液中均表现出显著的季节性变化，且其浓度与环境热应激指标THI强烈相关，证实了其作为热应激分子标志物的潜力。尽管乳汁HSP70的绝对浓度低于血液，且变异性较高，但它与血液、唾液HSP70的正相关性以及其自身的季节性响应模式，支持了将其开发为一种非侵入性、易于常规采集的热应激监测工具的可行性。
研究的讨论部分深入分析了这些发现的意义。首先，乳汁HSP70的高变异性可能源于乳汁分泌量的波动（稀释效应）或乳腺局部的调节机制，但这并不否定其指示意义。其次，乳汁HSP70与产奶量之间初始的负相关在考虑泌乳阶段后消失，提示我们需要更精细地解析热应激、生理阶段与生产性能之间的复杂关系。最后，研究也指出了当前工作的局限，例如依赖环境THI而非直接动物生理指标（如直肠温度），以及样本量相对较小。未来研究需要整合实时生理监测、扩大样本规模，并在商业养殖场条件下进行验证。
总之，这项研究为理解奶牛在细胞水平应对热应激的生理机制提供了新见解，并初步论证了利用常规挤奶即可获得的乳汁样本进行HSP70检测，以实现群体水平热应激无创监测的创新思路。这为应对气候变化下畜牧业面临的挑战，开发更精准、高效的动物健康管理策略奠定了基础。
