热应激是奶牛在受到高温刺激以后，超过了自身的体温调节能力而产生的一系列非特异性防御反应^[1]。温湿度指标(temperature humidity index，THI)是评估奶牛热应激的常用手段，根据THI的不同可以将热应激划分为轻度热应激(72≤THI≤79)、中度热应激(80≤THI≤89)、严重热应激(THI≥90)^[2]。近几年，人们为了更准确地评估奶牛热应激的发生，将THI的临界值下调到了68^[3]。奶牛是一种耐寒畏热的动物，它的适宜生活温度为5~25 ℃，而我国多数地区夏季炎热，温度远超25 ℃。因此，在我国夏季，奶牛热应激是一种常见病症。奶牛热应激的发生会导致奶牛体温升高，采食量下降，扰乱奶牛机体内环境的稳定，对产奶量和乳品质产生不利影响^[4]。

除此之外，奶牛热应激还会造成机体一系列的免疫应答，诱发多种炎症反应，增加乳房炎、子宫炎、蹄炎发病率，不仅威胁奶牛健康，更影响了乳制品的安全和经济效益。当前，缓解奶牛热应激最常用的手段是喷淋、吹风等方法。但是，用单一的物理降温来缓解奶牛热应激的效果并不是很明显。因此，寻求更有效地缓解奶牛热应激的措施意义重大。

近些年来，通过在饲粮中添加植物提取物来改善饲粮营养结构以及治疗动物疾病的研究屡见不鲜^[5]。目前，常见的植物提取物的活性成分包括生物碱类、苷类、植物多糖、植物黄酮^[6]。通过对植物黄酮的药效分析发现，植物黄酮在提高家畜生产性能和抗氧化能力、增强机体免疫力和抗炎能力、调节机体代谢水平等方面具有一定的促进作用^[7]。因此，本文以综述的形式分析了热应激对奶牛的不利影响，并阐述了植物黄酮对热应激反刍动物的作用功效，以期为以后植物黄酮用于缓解奶牛热应激的深入研究提供理论支持。

1 热应激对奶牛的影响概述 1.1 热应激对奶牛生产性能的影响

热应激可以引起奶牛的产奶量和乳蛋白含量下降。早期的研究认为，热应激状态下奶牛采食量的下降是造成产奶量和乳蛋白含量下降的主要原因^[8]。但是近期的研究表明，奶牛热应激情况下，采食量下降只占到产奶量和乳蛋白含量降低原因的35%^[9]，更重要的原因是热应激导致奶牛的乳腺蛋白前体合成活性特异性下调及乳腺细胞的凋亡，机体对蛋白质重新分配，从而造成产奶量和乳蛋白含量降低^[10]。Gao等^[11]通过限制饲喂的方法使热应激奶牛和非热应激奶牛保持同等采食量，然后分析他们的各项指标发现，处于热应激状态下的奶牛将更多的乳蛋白前体物用作糖异生来缓解机体能量负平衡，并降低了乳蛋白的产量。同时，奶牛热应激时机体热休克蛋白70(heatshockprotein70，HSP70)含量会升高200倍，这也是乳蛋白前体物的一大去向^[12]。

1.2 热应激对奶牛抗氧化能力的影响

当奶牛进行高强度代谢或受到外界刺激以后，体内的氧化和抗氧化作用失衡，就会产生氧化应激^[13]。在夏季高温环境的刺激下，奶牛体内大量化合物的共价键断裂，从而形成大量自由基，并造成氧化应激。此外，夏季高温时，更多的病原菌进入机体，奶牛机体激活大量的中性粒细胞并增加机体的耗氧量，由此产生大量的氧自由基以杀灭病原菌。看似起到积极作用的氧自由基，由于产量过大而造成了机体的氧化应激^[11]。抗氧化酶是机体防御氧化应激的有效物质，包括超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase，GSH-Px)、过氧化氢酶(catalase，CAT)等^[14]。大量研究显示，热应激时奶牛机体的SOD、GSH-Px、CAT活性显著降低，氧自由基含量显著升高，由此可得，奶牛在热应激情况下抗氧化能力受损，奶牛机体产生氧化应激反应。

1.3 热应激对奶牛免疫系统及炎症反应的影响

热应激可以对奶牛的非特异性免疫和特异性免疫功能产生抑制作用，诱发多种炎症反应^[15]。高温环境下，奶牛体内许多免疫因子的含量发生变化，并作用于免疫细胞，导致奶牛体内白细胞介素(interleukin，IL)含量的升高，诱导、活化了更多的淋巴细胞，造成体内的炎症反应^[16]。热应激奶牛内分泌功能的紊乱也会造成免疫抑制，如高温造成奶牛机体皮质醇含量增多，可以抑制巨噬细胞的功能，从而抑制体液免疫和细胞免疫^[17]。此外，一些组织表面的免疫因子在热应激时过量表达，诱导组织细胞的大量凋亡，增加了乳房炎、阴道炎、蹄炎等疾病的发病率。

1.4 热应激对奶牛内分泌及代谢的影响

热应激会引起奶牛内分泌功能紊乱，并导致机体对营养物质的重新分配以及代谢方式的改变，进而影响奶牛的正常生理机能和生产性能^[18]。在影响泌乳功能的内分泌激素中，催乳素、生长激素和糖皮质激素起直接作用，胰岛素起间接作用^[19]。奶牛热应激引起激素代谢紊乱，降低了乳腺的营养摄入量，造成乳腺营养不良，还会阻碍激素受体对蛋白质生成信号通路的激活，抑制乳蛋白的合成^[20]。不同的热应激阶段对奶牛代谢系统的影响是不同的。在热应激初期，奶牛机体的新陈代谢并未发生重大变化，能量摄入的不足主要通过动员脂肪组织得以补偿，并引起非酯化脂肪酸的升高，还会引起交感神经-肾上腺髓质兴奋，抑制胰岛素的分泌^[21]。此外，甲状腺、下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴(hypothalamic-pituitary-adrenal axis，HPA轴)受到刺激，造成奶牛机体甲状腺激素和皮质醇含量的升高^[22]。但是奶牛长期的热应激则是通过消耗乳蛋白前体物来供能，并造成乳蛋白含量的减少。奶牛长期热应激还会损伤甲状腺和HPA轴的功能，造成奶牛机体甲状腺激素、皮质醇含量的下降^[22]。

2 植物黄酮在缓解奶牛热应激上的潜在价值

植物黄酮是一类起始于苯丙烷代谢途径的植物次生代谢产物^[23]。植物体通过查尔酮合成酶催化反应形成查尔酮，再经过一系列的酶促反应合成各种黄酮类化合物，如花青素、黄酮醇、黄烷酮等^[24]。植物黄酮在植物界广泛存在，它在植物体内常与糖类结合形成苷类化合物并发挥着重要的作用。植物黄酮不仅在植物体内发挥着重要的理化作用，它还具有广泛的保健价值。相关研究表明，植物黄酮在提高畜禽生产性能、抗氧化、免疫力和抗炎能力以及调节机体代谢水平等方面有显著功效^[25]。

2.1 提高生产性能

植物黄酮可以提高奶牛的生产性能。首先，植物黄酮可以提高热应激奶牛的采食量和表观消化率，并进一步促进产奶量的提高，其次，植物黄酮可以提高4%标准乳并降低乳中体细胞数，提高牛奶质量^[26]。为初步探究植物黄酮对奶牛乳腺上皮细胞的保护作用，占今舜等^[27]通过体外试验，将苜蓿黄酮添加到高温培养的乳腺上皮细胞中，结果显示，苜蓿黄酮显著抑制了体外培养的乳腺上皮细胞凋亡率，并推论得出苜蓿黄酮可以提高奶牛生产性能的结论。与此结论相同的还有毛智斌等^[28]将葎草黄酮用于奶牛乳腺上皮细胞的体外研究。

2.2 提高抗氧化能力

植物黄酮是一种天然的抗氧化物质，它能够把氢原子转移到脂类物质自由基，使其形成稳定的酚基自由基，由此来抑制氧化反应的进行^[29]。卢化等^[30]已证实，银木总黄酮能够有效地清除动物机体的自由基，并降低机体的丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量。Gao等^[11]更概括的从活性氧(reactive oxygen species，ROS)的角度得出结论，热应激诱导细胞产生ROS，植物黄酮释放的氢离子(H⁺)可以与ROS结合，起到清除氧自由基的作用，提高细胞活性。此外，植物黄酮能有效提高SOD、GSH-Px等抗氧化酶的活性^[14]。SOD能够消除机体在代谢过程中产生的有害物质，起到抗衰老的效果。GSH-Px反映了机体的硒水平，GSH-Px活性的增强可有效催化还原型谷胱甘肽(GSH)变为氧化型谷胱甘肽(GSSG)，从而把机体中有毒的过氧化物转化为无毒的羟基化合物，保护细胞结构不受破坏。基于以上的理论，Bandeira等^[31]从Schinus lentiscifolius Marchand中提取黄酮并对它的抗氧化活性进行研究，发现它能够降低由过氧化氢(H₂O₂)诱导的淋巴细胞中的脂质过氧化水平并改善细胞活力。

2.3 提高免疫力及抗菌消炎

植物黄酮可有效地增强机体特异性免疫功能，增加抗体含量和提高自然杀伤细胞的活性。以目前研究较多的大豆黄酮为例，大豆黄酮主要存在于大豆、苜蓿等豆科植物中，属于异黄酮类化合物，具有雌激素样或抗雌激素样的双重作用。试验证明，大豆黄酮对不同阶段的奶牛都具有较好的免疫调节作用。郑立等^[32]在犊牛饲粮中添加大豆黄酮后，犊牛的血清中免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白G(IgG)含量显著提高；刘德义等^[33]对热应激状态下的泌乳后期奶牛饲喂不同剂量的大豆黄酮，并在60 d后对奶牛的血液进行化验，结果发现，试验组的IgG、干扰素-α(IFN-α)和IL-2的含量显著高于对照组。

植物黄酮是一种广谱抗菌物质，它可以对曲霉菌、念珠菌等产生较好的抑制作用。它的作用机制是通过有效地抑制环氧化酶(cyclooxygenase，COX)、脂氧合酶(lipoxygenase，LOX)、血栓素A2(thromboxane A2，TXA2)和前列腺素(prostaglandin，PG)等炎性介质的表达，从而达到抗菌消炎的功效^[34]。Liu等^[35]将黄芪总黄酮用于热诱导的心肌炎小鼠发现，黄芪总黄酮可以增加葡萄糖调节蛋白78(GRP78)和转录激活因子4(ATF4)的表达，减少间隙连接蛋白(Cx43)的表达，从而提高了小鼠机体的抗病能力。Tian等^[36]对大豆黄酮研究发现，它可以显著抑制COX-2 mRNA的表达，具有明显的抗炎作用。与此相同的是，将苜蓿黄酮添加到高温环境下体外培养的奶牛乳腺上皮细胞中，其有效抑制了乳腺上皮细胞内COX、TXA2等炎症因子的表达^[37]。

2.4 调节机体代谢

植物黄酮可以降低血液中脂肪和胆固醇的含量，加强心肌的收缩力，降低血栓形成的几率，有效防止心脑血管疾病的发生。Li等^[38]用茶黄酮饲喂高脂血症小鼠，饲喂8周后发现，茶黄酮显著降低了高脂血症小鼠血清中的总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白和高密度脂蛋白含量，对肝脏起到保护作用。此外，植物黄酮可以调节动物机体多种激素的代谢，从而促进动物机体对营养物质的吸收和内环境的稳定。郑立等^[32]将大豆黄酮加入到犊牛饲粮饲喂一段时间后，测得犊牛血液中的三碘甲腺原氨酸(T₃)、甲状腺素(T₄)含量升高，说明大豆黄酮可以调节甲状腺的功能，促进营养成分的有效利用。

3 小结

综上所述，热应激对奶牛危害巨大并且在我国夏季多发，使得我国在缓解奶牛热应激上的研究成为提高奶牛福利和增效增产的重要课题。大量的研究表明，植物黄酮种类丰富、容易获得，可以显著改善反刍动物的生理机能和生产性能，并且对动物机体无毒、无耐药性、无残留。因此，植物黄酮在缓解奶牛热应激上潜力巨大。值得注意的是，植物黄酮种类繁多且化学结构有所差异，在使用某一具体植物黄酮治疗奶牛热应激前，要充分分析其药理、毒理作用，避免植物黄酮对奶牛的毒副作用。相信在今后的研究中，通过广大科学工作者对植物黄酮的深入开发，一定会让植物黄酮在缓解奶牛热应激的领域绽放光彩！