Auswirkungen von Hitzestress auf die Darmgesundheit, das Immunsystem und die Fleischqualität von Schweinen

Schweine sind homotherme Tiere mit unterentwickelten Schweißdrüsen. Wenn die Umgebungstemperatur die Obergrenze ihrer thermoneutralen Zone überschreitet, leiden Schweine unter Hitzestress, der sich in Schwanzbeißen, schneller Atmung und verminderter Futteraufnahme äußert. Ihr Stoffwechsel und ihre physiologischen Funktionen sind abnormal, was zu einer Beeinträchtigung der Wachstumsleistung führt: geringere durchschnittliche tägliche Futteraufnahme und höheres Verhältnis von Futter zu Futteraufnahme. Ihre Immunität nimmt ab, die Konzentration von Entzündungsfaktoren im Serum steigt, die Krankheitsresistenz lässt nach und Morbidität und Mortalität nehmen zu. Die Fleischqualität verschlechtert sich, da der Stoffwechsel von Muskel- und Fettgewebe gestört wird, was zu einer Verringerung des intramuskulären Fetts und einer erhöhten Fettablagerung im Fettgewebe führt. Schweine reagieren in verschiedenen Wachstumsstadien unterschiedlich empfindlich auf die Umgebungstemperatur.

Der Sommer in Südchina zeichnet sich durch lang anhaltend hohe Temperaturen und Luftfeuchtigkeit aus. Schlechtes Management in Schweinefarmen unter solchen Bedingungen führt zu einer beeinträchtigten Wachstumsleistung, einer geschwächten Immunität und einer verschlechterten Fleischqualität aufgrund von Hitzestress, was zu schweren wirtschaftlichen Verlusten für die Schweineindustrie führt. Die spezifischen negativen Auswirkungen von Hitzestress auf Schweine werden wie folgt erläutert.

1. Auswirkungen auf die Darmgesundheit von Schweinen

Die intuitivste Manifestation von Hitzestress ist eine verringerte Futteraufnahme und Futterverwertung. Im Temperaturbereich von 20–30 °C führt jeder Temperaturanstieg um 1 °C zu einer geringeren durchschnittlichen täglichen Futteraufnahme und einem durchschnittlichen täglichen Zuwachs, begleitet von einem höheren Futter-zu-Zuwachs-Verhältnis.

1.1 Schädigung der Darmschleimhaut durch Hitzestress

Unter Hitzestress wird die Expression von intestinalen Hitzeschockproteinen bei Schweinen hochreguliert. Um die Wärme effizient abzuleiten, fließt mehr Blut in das periphere Gewebe, was zu einer Darmhypoxie führt. Darmepithelzellen reagieren äußerst empfindlich auf Sauerstoff- und Nährstoffmangel, was zusätzlich zu einem massiven Verbrauch von Adenosintriphosphat (ATP), oxidativem Stress und Nitritstress führt. Dies verändert die morphologische Struktur und Durchlässigkeit des Darms und beeinträchtigt letztendlich die Barrierefunktion des Darms.

Darüber hinaus verringert Hitzestress die Aktivität von Verdauungsenzymen erheblich, was die Verdauung und Nährstoffaufnahme erheblich behindert und das Wachstum der Schweine weiter unterdrückt. Darüber hinaus verändert Hitzestress die Aminosäurezusammensetzung endogener Darmproteine ​​und erhöht den Verlust endogener Darmproteine ​​und Aminosäuren.

1.2 Auswirkungen auf die Darmflora

Die Darmflora bildet eine mikrobielle Barriere, ein mikroökologisches System, das aus symbiotischen Bakterien und dem Wirt besteht. Sobald die Stabilität dieses Mikroökosystems gestört ist, neigen opportunistische Krankheitserreger im Darm dazu, in den Körper einzudringen.

2. Auswirkungen auf das Immunsystem von Schweinen

Hitzestress löst bei Schweinen abnormale Immunreaktionen aus, was ihre Krankheitsresistenz stark schwächt und Morbidität und Mortalität erhöht.

1. Hitzestress zerstört die Darmintegrität und erhöht die Toxinpermeabilität: Der transepitheliale elektrische Widerstand (TEER) des Schweine-Jejunums sinkt um 30 %, der Endotoxinspiegel steigt um 45 %, der Permeabilitätskoeffizient von Lipopolysacchariden verdoppelt sich und die Aktivität der alkalischen Phosphatase steigt. Die Infiltration von Toxinen stimuliert die Proliferation von Immunzellen, löst Entzündungsreaktionen aus und aktiviert Entgiftungsmechanismen im Darm und in der Leber.

2. Hitzestress beeinträchtigt die Immunfunktion über das neuroendokrine System. Hohe Temperaturen aktivieren die Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren-Achse, was zu einer Hypersekretion von Corticotropin-Releasing-Hormon und Pro-Opiomelanocortin führt. Diese Hormone wirken auf verschiedene Zytokine und Immunzellen und stören das Immunsystem des Körpers.

3. Studien haben ergeben, dass Hitzestress die Entwicklung von Immunorganen hemmt und die Apoptose von Immunzellen induziert.

3. Auswirkungen auf die Schweinefleischqualität

Die wirtschaftlichen Verluste, die Hitzestress in Schweinehaltungsbetrieben verursacht, sind auf zwei Aspekte zurückzuführen: einerseits auf eine beeinträchtigte Wachstumsleistung und abnormale Immunreaktionen, andererseits auf einen gestörten Stoffwechsel von Organen, Muskeln und Fett. Hitzestress stört das Energiegleichgewicht zwischen Fett, Kohlenhydraten und Proteinen, verringert die Aktivität mehrerer Stoffwechselenzyme im Zusammenhang mit der Glykolyse im Darm und verschlechtert dadurch die Fleischqualität.

3.1 Auswirkungen von Hitzestress auf den Muskelstoffwechsel

Anhaltend hohe Temperaturen hemmen die strukturelle und funktionelle Entwicklung der Muskeln, verringern die Stoffwechselkapazität der Muskeln, fördern Zellapoptose und Stressreaktionen und schädigen somit die Fleischqualität.

Experten untersuchten mithilfe der Sequenzierungstechnologie die Auswirkung von Hitzestress auf das Genexpressionsprofil von Schweine-Longissimus dorsi und fanden heraus, dass Hitzestress hauptsächlich den Glukosestoffwechsel, die Struktur und Funktion des Zytoskeletts sowie die Stressreaktion im Muskelgewebe beeinflusst.

Nach morphologischen und physiologischen Eigenschaften werden Muskelfasern in Typ I und Typ II unterteilt. Typ-I-Fasern sind langsam kontrahierende oxidative rote Fasern, während Typ-II-Fasern schnell kontrahierende weiße Fasern sind. Der Anteil an Ballaststoffen vom Typ I korreliert positiv mit dem Fleischgeschmack. Anhaltende hohe Temperaturen und Hitzestress erhöhen die Menge und den Anteil der weißen Fasern erheblich und verringern gleichzeitig die der roten Fasern, was die Schweinefleischqualität einschließlich Fleischfarbe, Tropfverlust, Zartheit, Saftigkeit und Geschmack beeinträchtigt.

3.2 Auswirkungen von Hitzestress auf den Fettstoffwechsel

Intramuskuläres Fett ist einer der Schlüsselindikatoren für die Beurteilung der Fleischqualität und steht in engem Zusammenhang mit der Muskelzartheit und dem Muskelgeschmack sowie mit Fleischmerkmalen wie dem Muskel-pH-Wert, der Wasserhaltekapazität und der Zartheit. Anhaltend hohe Temperaturen verringern den intramuskulären Fettgehalt im Longissimus dorsi von heranwachsenden Schweinen erheblich und verschlechtern die Fleischqualität.

Hitzestress verändert den Stoffwechsel des Fettgewebes: Die Expression von Genen im Zusammenhang mit dem Fettabbau wird herunterreguliert, während Gene im Zusammenhang mit der Fettaufnahme und -synthese hochreguliert werden, was zu einer übermäßigen Fettablagerung und veränderten Anteilen an Fettsäuren führt.