Effecten van hittestress op de darmgezondheid, het immuunsysteem en de vleeskwaliteit van varkens

Varkens zijn homothermen met onderontwikkelde zweetklieren. Wanneer de omgevingstemperatuur de bovengrens van hun thermoneutrale zone overschrijdt, zullen varkens last krijgen van hittestress, wat zich uit in staartbijten, snelle ademhaling en verminderde voeropname. Hun metabolisme en fysiologische functies zullen abnormaal zijn, wat leidt tot verminderde groeiprestaties: een lagere gemiddelde dagelijkse voeropname en een hogere verhouding tussen voer en groei. Hun immuniteit neemt af, de concentratie van ontstekingsfactoren in serum stijgt, de ziekteresistentie verzwakt en de morbiditeit en mortaliteit nemen toe. De vleeskwaliteit gaat achteruit naarmate het metabolisme van spier- en vetweefsel wordt verstoord, met minder intramusculair vet en een verhoogde vetafzetting in het vetweefsel. Varkens in verschillende groeistadia hebben een variërende gevoeligheid voor de omgevingstemperatuur.

De zomer in Zuid-China kent langdurige hoge temperaturen en vochtigheid. Slecht management op varkenshouderijen onder dergelijke omstandigheden zal resulteren in verminderde groeiprestaties, verzwakte immuniteit en verminderde vleeskwaliteit als gevolg van hittestress, wat ernstige economische verliezen voor de varkensindustrie zal veroorzaken. De specifieke nadelige gevolgen van hittestress voor varkens worden als volgt uitgewerkt.

1. Impact op de darmgezondheid van varkens

De meest intuïtieve uiting van hittestress is een verminderde voeropname en voerconversie. Binnen het temperatuurbereik van 20~30°C leidt elke temperatuurstijging van 1°C tot een lagere gemiddelde dagelijkse voeropname en een gemiddelde dagelijkse groei, vergezeld van een hogere voer-tot-toename-ratio.

1.1 Schade aan het darmslijmvlies veroorzaakt door hittestress

Onder hittestress wordt het expressieniveau van intestinale hitteschokeiwitten bij varkens opgereguleerd. Om de warmte efficiënt af te voeren, stroomt er meer bloed naar de perifere weefsels, wat resulteert in darmhypoxie. Darmepitheelcellen zijn extreem gevoelig voor tekorten aan zuurstof en voedingsstoffen, wat verder leidt tot een enorme consumptie van adenosinetrifosfaat (ATP), oxidatieve stress en nitrietstress. Dit verandert de morfologische structuur en de permeabiliteit van de darm en verslechtert uiteindelijk de darmbarrièrefunctie.

Bovendien vermindert hittestress de activiteit van spijsverteringsenzymen aanzienlijk, waardoor de spijsvertering en de opname van voedingsstoffen ernstig worden belemmerd en de groei van varkens verder wordt onderdrukt. Bovendien verandert hittestress de aminozuursamenstelling van endogene darmeiwitten en vergroot het verlies van endogene darmeiwitten en aminozuren.

1.2 Effecten op darmmicroflora

De darmmicroflora vormt een microbiële barrière, een micro-ecologisch systeem dat bestaat uit symbiotische bacteriën en de gastheer. Zodra de stabiliteit van dit micro-ecosysteem wordt verstoord, zijn opportunistische ziekteverwekkers in de darm geneigd het lichaam binnen te dringen.

2. Impact op het immuunsysteem van varkens

Hittestress veroorzaakt abnormale immuunreacties bij varkens, waardoor hun ziekteresistentie aanzienlijk wordt verzwakt en de morbiditeit en mortaliteit toenemen.

1. Hittestress vernietigt de darmintegriteit en verbetert de toxinepermeabiliteit: de transepitheliale elektrische weerstand (TEER) van varkensjejunum daalt met 30%, het endotoxineniveau stijgt met 45%, de permeabiliteitscoëfficiënt van lipopolysacharide verdubbelt en de activiteit van alkalische fosfatase neemt toe. Toxine-infiltratie stimuleert de proliferatie van immuuncellen, veroorzaakt ontstekingsreacties en activeert ontgiftingsmechanismen in de darmen en de lever.

2. Hittestress verstoort de immuunfunctie via het neuro-endocriene systeem. Hoge temperaturen activeren de hypothalamus-hypofyse-bijnier-as, wat leidt tot hypersecretie van corticotropine-releasing hormoon en pro-opiomelanocortine. Deze hormonen werken in op verschillende cytokines en immuuncellen, waardoor het immuunsysteem van het lichaam wordt verstoord.

3. Uit onderzoek is gebleken dat hittestress de ontwikkeling van immuunorganen remt en apoptose van immuuncellen induceert.

3. Impact op de kwaliteit van varkensvlees

De economische verliezen veroorzaakt door hittestress op varkenshouderijen komen voort uit twee aspecten: verminderde groeiprestaties en abnormale immuunreacties aan de ene kant, en een verstoorde stofwisseling van organen, spieren en vet aan de andere kant. Hittestress verstoort de energiebalans tussen vetten, koolhydraten en eiwitten, vermindert de activiteit van verschillende metabolische enzymen die verband houden met de glycolyse in de darm, en verslechtert bijgevolg de vleeskwaliteit.

3.1 Impact van hittestress op het spiermetabolisme

Aanhoudende hoge temperaturen remmen de structurele en functionele ontwikkeling van de spieren, verminderen de metabolische capaciteit van de spieren, bevorderen celapoptose en stressreacties en schaden zo de vleeskwaliteit.

Deskundigen bestudeerden het effect van hittestress op het genexpressieprofiel van varkens longissimus dorsi via sequencingtechnologie en ontdekten dat hittestress vooral het glucosemetabolisme, de structuur en functie van het cytoskelet en de stressreactie in spierweefsel beïnvloedt.

Volgens morfologische en fysiologische kenmerken zijn spiervezels onderverdeeld in type I en type II. Type I-vezels zijn langzame oxidatieve rode vezels, terwijl type II-vezels snelle witte vezels zijn. Het aandeel type I-vezels is positief gecorreleerd met de vleessmaak. Aanhoudende hoge temperatuur- en hittestress verhogen de hoeveelheid en het aandeel witte vezels aanzienlijk, terwijl die van rode vezels worden verminderd, wat de kwaliteit van het varkensvlees aantast, inclusief de kleur van het vlees, druppelverlies, zachtheid, sappigheid en smaak.

3.2 Impact van hittestress op het vetmetabolisme

Intramusculair vet is een van de belangrijkste indicatoren voor het evalueren van de vleeskwaliteit, nauw verwant aan de malsheid en smaak van de spieren, maar ook aan vleeskenmerken zoals de pH van de spieren, het vermogen om water vast te houden en de malsheid. Aanhoudende hoge temperaturen verminderen het intramusculaire vetgehalte in de longissimus dorsi van groeiende varkens aanzienlijk en verslechteren de vleeskwaliteit.

Hittestress verandert het vetweefselmetabolisme: de expressie van genen die verband houden met vetkatabolisme wordt gedownreguleerd, terwijl genen die verband houden met de opname en synthese van vet worden opgereguleerd, wat resulteert in overmatige vetafzetting en veranderde verhoudingen van vetzuren.