萨希瓦尔奶牛妊娠晚期的热应激及其对新生儿免疫能力和早期生长的影响

《Veterinary Immunology and Immunopathology》：Late gestation heat stress in Sahiwal cows and its effects on neonatal immunocompetence and early growth

本研究探讨晚期妊娠热应激对萨里瓦尔牛初乳质量及新生犊生理、免疫和生长的影响。通过自然热应激（NHS）与气候控制（CLT）处理，发现CLT组初乳IgG浓度显著升高且SCC降低，犊牛生理指标（体温、心率等）及血液参数均优于NHS组。结论表明，妊娠期热应激管理可改善初乳免疫特性并增强犊牛抗逆能力，对热环境下的奶牛养殖具有重要指导意义。

　　

Vishwa Ranjan Upadhyay | Neha Rajawat | Gagan Chawla | Manisha Choudhary | Ashutosh Ludri

ICAR-国家乳品研究所，印度哈里亚纳邦卡纳尔

摘要

本研究旨在探讨妊娠后期热应激（HS）、初乳质量及其对萨希瓦尔牛后代相关生理反应之间的复杂相互关系。妊娠后期的萨希瓦尔牛（N=24头）被暴露在自然热应激下（NHS），或在气候控制室（CLT）中接受降温处理。出生的小牛被分为四组：IUHS（子宫内热应激）、IUCL（子宫内降温）、HSCL（由CLT牛提供的初乳的IUHS小牛）和CLHS（由NHS牛提供的初乳的IUCL小牛）。记录了环境变量，并计算了温度-湿度指数（THI），以反映NHS组的热应激情况（THI≥84）。初乳成分没有显著变化（P>0.05），尽管NHS组的数值较低。此外，CLT组的初乳IgG浓度显著较高（P<0.05），而体细胞计数（SCC）值较低。总体而言，IUHS和HSCL小牛的直肠温度（RT）、心率（HR）、呼吸率（RR）和皮肤温度（ST）显著高于CLT母牛所生的小牛（P<0.05）。子宫内热应激和子宫内降温小牛的平均血液学参数存在显著差异（P<0.05），这些差异与是否由CLT牛提供初乳及年龄有关。妊娠后期较高的THI与新生小牛的出生体重和日增重呈负相关。总之，妊娠后期热应激的缓解对后代有不同程度的影响，表明产前热应激通过表观遗传修饰和初乳质量的下降，损害了新生儿的稳态调节能力和免疫能力。

引言

在炎热的夏季，具有高强度代谢需求的动物会通过生理或行为适应来降温，但这通常会带来能量消耗（Verzuh等人，2023年；Upadhyay等人，2025年）。这与热耗散极限理论相符，该理论认为恒温动物的生长和繁殖所需的能量受到其散热能力的限制（Speakman和Król，2010年；Verzuh等人，2023年）。作为恒温动物，当面临超出热中性范围的条件时，牲畜会表现出诸如呼吸频率增加、皮肤表面血流量增加、大量出汗、直肠温度升高、代谢率下降和干物质摄入量减少等生理变化（Upadhyay等人，2024a年）。据报道，印度牛的热中性范围为10至26°C（Yadav等人，2025年）。妊娠后期的压力加上乳腺发育和产奶负担，增加了母牛对热应激的敏感性。胎儿和乳汁合成的额外负担增加了代谢产热，从而使热中性区域向更低温度移动（Kadzere等人，2002年）。

产前热应激（HS）会影响牛胎儿的下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴，改变其应激反应，并对新生儿的被动免疫、生长和活动模式产生即时和长期影响（Laporta等人，2017年）。妊娠后期的HS会减少子宫-胎盘的血流量，影响母牛向胎儿输送氧气和营养物质，导致子宫内生长受限（Wallace等人，2005年；Monteiro等人，2014年）。这种妊娠后期的HS会对后代产生跨代影响，导致小牛的组织结构和功能发生长期改变（Dado-Senn等人，2020a年；Ouellet等人，2020年）。

环境条件的季节性变化（?olako?lu等人，2021年）和分娩时间（López-Paredes等人，2018年）会影响平均妊娠期、初乳质量和新生儿的未来表现（Avenda?o-Reyes等人，2024年）。Dash等人（2016年）将热应激水平分为非HS区（THI：56.71–73.21）、HS区（THI：75.39–81.60）和临界HS区（THI：80.27–81.60）。在本研究中，自然热应激（NHS）牛暴露在环境温度>36°C和THI>84的环境中，6月份达到最高值90.3；而气候控制室（CLT）牛则维持在约25°C和THI<75，表明有效缓解了热应激。一些研究报道称分娩季节对初乳质量没有影响（Yaylak等人，2017年），而另一些研究则观察到夏季高温会降低初乳质量（Gen?和?oban，2017年；Trifkovi?等人，2018年）。富含营养素、生长因子、细胞因子和免疫反应细胞的初乳对于被动转移免疫力和热生成至关重要，因为新生儿出生时能量储备较低（Hammon等人，2013年；McGrath等人，2016年）。此外，影响血清IgG水平的因素包括初乳质量、小牛摄入初乳的时间和数量、母牛的妊娠期喂养和管理条件以及乳腺发育最后阶段的应激暴露（Gen?和?oban，2017年；?olako?lu等人，2021年）。因此，母牛调整自身生产特性或其后代生长表现的能力将决定初乳管理的效果，从而改善奶牛群中的犊牛健康。由于农场动物应对环境压力的能力取决于它们对微气候条件的反应及其维持稳态的能力，了解初乳成分如何改变以缓解气候变暖带来的能量挑战及其跨代影响是当今的一个关键生态问题。

尽管之前的研究已经探讨了热应激对奶牛的影响，但关于妊娠后期热应激和降温处理对萨希瓦尔牛初乳质量和新生儿结果的影响的信息仍然有限。鉴于被动免疫转移和早期生长对犊牛健康的重要性，了解母体热环境如何影响初乳成分和犊牛生理状况对于制定有效的管理策略至关重要。

基于这些考虑，本研究的主要目的是确定妊娠后期热应激和降温处理对萨希瓦尔牛初乳质量以及随后新生儿生长和免疫能力的影响。

我们假设妊娠后期进行降温处理可以提高初乳中的IgG含量并降低体细胞计数，从而增强新生儿的免疫能力和生长。

实验动物选择

实验动物选择

从位于印度哈里亚纳邦卡纳尔的国家乳品研究所（NDRI）的畜牧研究中心选择了24头妊娠后期的萨希瓦尔牛（Bos indicus），以研究夏季期间的热应激情况。该地区位于印度-恒河冲积平原农业气候区，海拔250米，地理坐标为北纬29°43′14.4″，东经76°58′55.2″。这24头健康的妊娠后期萨希瓦尔牛均处于妊娠第三阶段至

环境变量

夏季期间，NHS组的最高温度超过了36°C，而在气候控制室中温度被控制在25°C。NHS组的整体平均THI值为84.15±0.36，CLT组的THI值为72.88±0.29。研究期间最高的THI出现在6月，达到90.28。NHS组萨希瓦尔牛周围的微气候表现出显著更高的最高和最低温度、干球温度、湿球温度以及THI水平（P<0.01）。

讨论

研究妊娠期间可能出现的适应机制对于理解新生儿如何适应环境条件以及在极端情况下传递生存所需的能力（如体温调节能力、免疫准备状态、代谢设定点和早期生活应激反应）至关重要。这些机制可能会以某种方式编程小牛，从而影响其未来的生产能力。鉴于气候变化趋势预计将持续（Aravindh等人，2025年），

结论

本研究强调了利用产前降温来提高初乳质量的重要性，以及增强萨希瓦尔犊牛的生理、血液学和生长韧性。产前降温与初乳IgG浓度的提高和体细胞计数的降低相关，同时出生在降温母牛体内的犊牛表现出更有利的生理和血液学反应。

伦理批准

所有涉及动物的研究程序均符合ICAR-国家乳品研究所（位于印度哈里亚纳邦卡纳尔）的机构动物伦理委员会（IAEC）的伦理标准，批准号为47-IAEC-21-15（CPCSEA注册号1705/GO/Re/SL/13/CPCSEA）。

未引用的参考文献

(Brody, 1956)

资助

感谢ICAR-NDRI（位于卡纳尔）和印度农业研究委员会（NICRA-ICAR，新德里）提供的资金和资源，以支持这项研究工作。

CRediT作者贡献声明

Vishwa Ranjan Upadhyay：撰写——原始草案、方法论、研究设计、数据管理、概念化。Ashutosh Ludri：资金获取、概念化。Manisha Choudhary：数据可视化、数据管理。Neha Rajawat：撰写——审稿与编辑。Gagan Chawla：数据可视化。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

作者感谢NICRA和ICAR-NDRI（位于卡纳尔）工作人员在动物照料和数据收集方面的宝贵贡献。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

本研究使用的数据和模型未公开存档，但可根据合理请求向相应作者获取。