动物行为学的常见理论（笔记卢德勋研究员）

由中国畜牧兽医学会动物营养学分会系统动物营养专业委员会主办、河南农业大学 、河南省家畜营养调控与生态养殖国际联合实验室、内蒙古神州动物营养发展战略研究所 、畜牧人网站共同承办的“第十四届全国系统动物营养学发展论坛”于 2021 年 12 月 25日在河南省郑州市隆重召开。

《系统动物营养学》创始人，我国著名动物营养学家卢德勋研究员在大会上作题为《论动物机体自我防御功能的系统观及其实践应用》 的报告，卢先生分别从“动物机体自我防御功能概述”、“动物机体自我防御功能的内容和机制”、“动物机体自我防御功能的检测”、“增强动物机体自我防御功能的营养干预”等四个方面进行了分享。以下为畜牧人yisiyi学习并整理的报告内容。

【卢先生的开场白】

从2014年起，卢先生开始集中精力进行与动物健康有密切关系的饲料营养活性物质的研究，并在此基础上于2018年转入健康营养理论和技术方向的研究。

在2020年首次提出一个具有时代特征的动物健康营养的核心理念。这一核心理念是针对动物非传染性疾病致病的营养生理根本原因和机制制定营养干预措施，实现健康养殖的目标一个全新的营养学理念。它回答了动物养殖中间两个基本问题：

• ------ 动物疾病从哪里来；
• ------ 如何进行营养干预，使动物保持健康状态。

2020年卢先生首次提出通过动物营养工程技术体系，进行‘体系’作战的动物健康管理营养工程技术模式。它指明了实现健康养殖的战略决策目标的正确方向，提出了一个科学的健康养殖的营养解决方案，是一项具有开创性的贡献。卢先生指出，实施动物健康营养管理工程是现代动物营养学理论和技术体系创新领域的一项最具有战略意义、属于颠覆性、开创性的学术研究成果。

• 运行动物健康营养管理技术体系的根本目标在于维护动物健康状态，干预并改善亚健康状态，从而使动物群体中处于健康状态的比例增大，最大程度地促使亚健康向健康状态转化，减少疾病发生的风险。
• 2021年，卢老师在提出健康营养理论和实用技术体系时，首次提出动物机体自我防御功能这一全新理念，并指出在对动物进行营养干预时“要充分调动机体自我防御功能，把住维护动物健康第一关”。

1、动物机体自我防御功能概述

1.1 机体自我防御功能定义

动物机体自我防御（body self-defense）是指动物机体固有的抵抗内外致病因子侵害的功能。机体经常处于各种致病因子和损伤因子的威胁下，以及机体本身免疫反应失衡引起的损伤等，都可能引起机体受到损害。同时，机体本身也具有完整的防御体系，以保护机体免遭致病因子的损害。若机体防御功能被破坏，则疾病发生。疾病发生后,机体的防御功能又能尽量消除致病因子，减少损害，使病变愈合，使受到损害组织的功能尽可能恢复。

动物机体内部存在着强大的自我防御功能，构建起维护机体健康的第一道防线。从根本上讲，这一自我防御功能就是机体生理功能的动态稳衡性。充分发挥动物机体自我防御功能是实现健康养殖战略目标的第一要务，是健康营养理论和技术体系的重要的核心组成部分。

1.2 动物自我防御功能的运行特征

在动物体内部存在的自我防御功能包括防御和修复两个方面，两者相辅相成，构建起完整的、强大的自我防御体系。机体自我防御系统是在神经-内分泌系统精密调控下，全方位覆盖所有层次，涉及物理屏障防御、化学防御、微生态稳态防御、重要生理功能动态稳衡生理防御和DNA和某些组织修复功能五个方面的防御和修复功能，它们虽然重点不同，但是它们相互协调，相互配合，发挥着整体防御效应。动物的自我防御功能是在动物长期进化过程中形成的。

充分发挥动物自我防御功能是预防非传染性疾病的根本前提。同时也通过强化机体正常免疫功能，提高了机体抗病力，最终打通传染性疾病和非传染性疾病联系通道，为全方位预防疾病，维护动物健康提供保证。

这种自我防御功能是随着动物一生的不同生理变化经历着一种由不健全到健全、由健全到逐步衰败的生理变化过程。

动物自我防御功能的运行状况主要取决于饲养管理因素、遗传因素和环境因素等，其中饲养管理因素对于舍饲和半舍饲畜牧业饲养的动物来说是起决定性的根本因素。

2、动物机体自我防御功能的内容和机制

生理防御体系由三大重要生理功能动态稳衡组成

1. 自由基稳态平衡；
2. 免疫激活/免疫抑制稳态平衡；
3. 促炎/抗炎反应稳态平衡。

2.1 机体动态稳衡（homeostasis）与平衡（equilibrium）的区别和联系

• 机体动态稳衡与平衡的状态是密切相关的。动态稳衡必然会涉及平衡，但是动态稳衡涉及的平衡是动态平衡，而且仅仅是接近平衡，而不是静态平衡。
• 传统的热力学只能用于与周围环境完全隔离的封闭、孤立的系统，而不能应用于仅是接近确切平衡的机体动态稳衡，因为机体属于生物系统，不是封闭、孤立的体系，而是开放的体系。机体的生理功能就是属于这样一种动态稳衡机制。
• 机体内稳态是生命系统的本质 。

2.2 自由基（free radical,ER）和活性氧（reactive oxygen species,ROS）

简述

• 自由基定义：单独存在的、具有不配对价电子的离子、原子、分子基团。它们的共同特征是最外层电子轨道上具有不配对的电子。
• ROS：是一类由氧形成，并在分子组成上含有氧且化学性质比氧自身活泼的部分还原代谢产物，它是分子氧在还原过程中的一系列中间产物，其中一部分属于自由基产物，另一部分属于非自由基产物。ROS可直接或间接起到自由基的作用。
• ROS具有双重性功能，既有害也有益。它是维持机体正常功能不可或缺的因素，但是只有ROS生成能力略大于防御和修复能力时才能维持机体健康。如果ROS生成远大于防御和修复能力就会给机体造成危害，这种状态称之为氧化应激。
• 自由基具有多种生物学活性，其中重要作用之一就是介导含氧物质生成ROS，而ROS的化学性质较O2更为活跃。自由基与ROS两者之间的生物作用大部分相互重叠，少部分存在差异。自由基反应可经自由基中间代谢产物不断向前发展，又因细胞损伤而终止。自由基的扩展可以是无限的，但又被各种自由基清除剂所终止。自由基的产生速率、清除途径在正常情况下受到机体严格而精确调控。当自由基在体内大量产生与积聚时，就会使自由基稳衡状态遭受破坏。目前认为，这种失衡的原因，一是自由基产生增多；二是机体对其的清除能力减弱；三是以上两者兼而有之。

2.3 自由基稳态平衡

对于动物机体而言，有疾病和破坏的地方就有自由基；但是从反向来看，有生命的地方就有自由基，没有自由基动物就无法生存。

自由基本身是机体正常的代谢产物，并且是维持多种重要的生理功能的物质基础。

关键在于机体内部存在一个强大的自由基稳衡调控机制。自由基动态稳衡控制是维持机体稳态的最重要生理调节机制，一旦失衡且机体自身和人为干预失效时，就会产生氧化应激，继发一系列的异常反应，最终使健康受到影响，引发疾病，甚至危及生命。

动物机体体内氧自由基的水平存在有3个水平，即正常水平、亚健康水平和临床致病水平。在正常水平到临床致病水平之间有一个时间间隔。只要在这一时间段内能采取干预措施，就会始终远离临床致病水平，不会出现氧化应激伤害。人们把这个时间段称之为“氧化应激窗口期”。

自由基动态稳衡性是指机体或细胞内氧自由基的生成与抗氧化防御之间保持动态平衡，使氧自由基的产生和清除维持正常水平的一种生理状态。

2.4 在动物机体内部存在降低自由基危害的4道防线

分别是：

第1道防线——细胞色素氧化酶机制；

第2道防线——抗氧化酶机制；

第3道防线——清除剂机制；

第4道防线——修复机制。

2.5 植物提取物内营养活性物质具有强大的抗氧化作用

由于植物提取物内含有各种水溶性和脂溶性营养活性物质，它们具有许多营养活性功能，其中抗氧化作用非常突出，既能增强动物日粮内维生素C的抗氧化效果，也能增强动物日粮内维生素E的抗氧化效果，与此同时，还能活化细胞信号传导路，启动动物机体内细胞本身的内源性抗氧化剂（谷胱甘肽、辅酶Q10和硫辛酸）的产生机制，使动物机体能形成一个完备的抗氧化网络防御。这一防御网络是对付自由基最厉害的武器，它能使我们用较少的成本但是更准确的抗氧化网络防御组合来对抗无所不在的自由基攻击，达到事半功倍的抗氧化效果。

2.6 营养素与机体抗氧化能力之间存在密切关系

1. 一些具有抗氧化功能的营养素本身就是抗氧化剂，比如VC和VE。硒、铜、锌等微量矿物质元素往往是抗氧化酶类的活性中心。如果这些元素不足或缺乏会使这些酶类丧失清除自由基的活性，所以常称之为间接抗氧化剂。
2. 一些营养素，比如蛋白质、氨基酸、巯基化合物及金属离子等都是合成内源性抗氧化剂的原料。
3. 机体营养不良会导致抗氧化剂数量减少，活性氧增多，恢复生物分子氧化损伤能力下降；反之，机体营养状况适宜会使内源性抗氧化剂合成加强，修复能力也加强。

2.7 降低自由基危害的4道防线的两大功能

2.8 “杨氏联动效应”：由自由基稳态失衡主导产生的三方联动效应

2.9 动物健康营养理论核心理念主要内容 (卢德勋，2020/2021）

1）自由基动态稳衡控制是维持机体稳态的最重要生理调节机制。自由基稳衡态一旦失衡，就不是局部的孤立现象，而是一个与机体健康密切交织在一起的整体生理过程，由自由基稳衡态失衡主导的三方联动效应的整体运作状况最终决定氧化应激、炎症和免疫功能失衡是否影响动物健康状况的走向和最后结局。

2）由自由基稳衡态失衡主导的三方联动效应链是一个闭环，一个环节的诱因会引发整个链产生整体联动反应，甚至出现重叠反应，在干预失效后就会向有害健康的方向继续发展，直至诱发慢性疾患。

3）在养殖实践中，氧化应激和炎症通常是畜群出现健康问题的２ 个重要引爆点，其中氧化应激是源头引爆点。

4）预防、治疗与氧化应激、炎症和免疫功能失调有关动物健康问题必须从源头抓起，充分依赖复合抗氧化剂网络运作，全面消除氧化应激的危害，使动物远离疾病，实现健康养殖的可持续目标。

卢先生强调，预防、治疗与氧化应激、炎症和免疫功能失调有关动物健康问题也不能单打一，各自为战，必须根据由自由基稳衡态失衡主导的三方联动效应链的系统整体联动反应的学术观点，从抗氧化应激、抗炎和免疫调节３ 个方面整体运作，进行“体系作战”。

2.10 动物系统集成型的抗氧化防御营养供给方案

到目前为止，在动物营养领域，对谷胱甘肽、辅酶Q10和α-硫辛酸这3大内源性抗氧化剂的研究几乎还是空白。如何在养殖实践应用，今后还需要作更多推敲。根据Lester Packer教授上述研究成果和系统营养学的有关内容，卢先生提出一个动物系统集成型抗氧化防御营养供给方案。在这一方案中除了谷胱甘肽、辅酶Q10和α-硫辛酸3大内源性抗氧化剂暂不考虑使用（其中使用α-硫辛酸是关键，因为使用它实际上会增加机体内部维生素C 和E、谷胱甘肽及辅酶Q10）外，我把添加硒、维生素C和E以及植物营养活性物质（植物提取物）放在日粮优化设计中进行营养供给干预和健康管理干预，使其成为动物健康营养管理工程技术体系（卢德勋，2021）的一个重要技术措施。这一系统集成型抗氧化营养供给方案不仅科学的诠释了动物自我防御功能，而且为制定强化动物自我防御功能营养干预策略提供了科学依据。

3、动物机体自我防御功能的检测

3.1 动物机体自我防御功能的检测项目

分别包括机体自由基动态稳衡检测、炎症水平检测、免疫功能检测、肠道物理屏障功能和微生态指标的评估等四个检测项目。

1）机体自由基动态稳衡检测

对检测自由基动态稳衡的实用方法的基本要求必须是特异、简便和快速。在人医临床上，最常用的两种方法是检测人体内脂质过氧化的终产物水平和检测抗氧化酶的活性。由于目前这项检测在养殖动物尚未开展，可以暂时借鉴人医的检测方法。目前主要检测项目有：

-----机体内脂质过氧化的终产物水平检测；

-----Cu，Zn-SOD活性检测

-----过氧化氢酶活性检测。

2）炎症水平检测

常用比色法检测动物体内炎症水平及早发现问题并采取措施减少体内炎症，对于动物健康至关重要，检测炎症水平的5大最佳标志物是：炎性介质水平、C反应蛋白(CRP)、降钙素原（PCT）、血清淀粉样蛋白A(SAA)、红细胞分布宽度（RDW）等。

3）免疫功能检测

分别包括CD4 ／ CD8比值检测、TH1/TH2 平衡指标检测这两个指标。

3.2 肠道物理屏障功能和微生态指标的评估

动物肠道的健康状态的定义为对饲料消化、吸收、同化的最佳状态以及拥有健全的肠道物理屏障功能。目前对于肠道屏障损伤机制的深入研究取得了很多进展，但有关这方面的研究主要集中于人类医学和单胃动物上，在反刍动物上的研究比较少见。具体评估方法可参照胡红莲和高民（2012）综述文章。

4、增强动物机体自我防御功能的营养干预

4.1 动物机体自我防御功能营养干预的原则

1）日粮营养供给技术干预：在坚持并充分调动动物营养自我调控功能和积极发挥内外源营养活性物质调节功能的前提下，通过日粮优化设计技术实施营养供给技术干预。

2）营养管理技术干预：通过营养管理技术实施包括营养健康管理技术在内的营养管理技术干预。

3）重点健康管理干预：在对动物健康状况进行全面、实时检测的基础上，科学地按照由自由基稳衡态（free radical homeostasis）失衡主导的三方联动效应科学理念重点对氧化应激—炎症—免疫功能失调链和肠道健康进行健康管理干预。

4) 营养干预实行‘体系’作战原则：利用营养工程技术的系统集成、动态优化技术特征对动物健康营养所涉及的营养策略进行实时预测和动态优化，进行‘体系’作战，利用动物健康营养管理工程技术的‘导弹智能化’动态优化功能达到精准营养干预效果。

4.2 增强动物机体自我防御功能的营养供给方案特征

1）要满足机体全面、充足、平衡的基本营养素需求；

2）要确保具有防御功能的微量营养素和超微量营养活性物质供给，以提升动物内外源防御功能。这里所谓具有防御功能的微量营养素是指我们熟知的微量营养素一些维生素与微量矿物质元素。长期以来，营养研究关注的是它们对代谢调节作用方面，近年来对于维生素和微量矿物质元素抗氧化作用的深入研究揭示了它们在动物体内的防御性的新功能。它们包括有硒、锌、铜、锰等以及维生素A、E、C和叶酸等；

3）在给动物提供超微量营养活性物质时，首先要测知日粮的本底值，同时要利用指纹图谱技术搞清楚营养活性物质添加剂的有效因子和主效因子顺序、水平和比例以及日粮添加后相关指标的变化；

4）要针对特殊饲养条件和特定的生理阶段能给动物提供个性化的营养供给方案。

4.3 增强动物机体自我防御功能营养干预所涉及的其它实用技术措施

1) 研发、使用组学型营养活性物质系列产品

包括对现有的成熟的产品的机制和应用技术进行深入研究，研究与组学型营养活性物质产品相配套的实用技术，加强对新一代组学型营养活性物质产品的研发和利用，特别是新型植物提取物产品、微生物发酵产品和其他生物资源活性物质，并根据使用目的和动物生理阶段使产品系列化。

2）构建特殊的营养管理技术

动物健康养殖的营养管理措施着重考虑以下两方面：

• --- 根据动物生理阶段，重点、有序地保证在特定的阶段通过分群管理采取必要的营养管理措施，比如幼畜阶段和母畜围产期；
• --- 尽最大可能防止各种损伤发生，特别是减少外环境通过呼吸道、消化道和皮肤而引起的损伤。此外还应采用适当的饲喂方式（自由采食或限食）、及时提供清洁饮水等。

3）构建强大而有效运作的健康保障技术体系

4）构建动物健康状况检测技术体系

免疫系统功能评估：这项评估包括嗜中性粒细胞、淋巴细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、T淋巴细胞、辅助性T细胞、抑制性T细胞、Th/Ts比值、B淋巴细胞、自然杀伤细胞、自然杀伤细胞活性、细胞分裂周期和细胞凋亡比率。通过评估这些免疫细胞的数量、分布比例、活性及细胞增生与凋亡，了解免疫系统的作用，有助于正确调节免疫功能，维持机体的正常防御功能。

卢先生最后总结说：

1）动物机体内部存在强大的自我防御功能，构建起维护机体健康第1道防线。动物机体内存在这样一整套完善的以抗病为目标的自我防御和自我修复体系，主要涉及四个方面内容，即物理屏障防御、化学防御、微生态稳态防御、解毒防御和重要生理功能动态稳衡生理防御。

2）现代动物营养学必须建立起一个完整的保护并增强机体自我防御功能营养干预技术体系,与此同时还必须把这套技术体系融入动物健康营养管理营养工程技术体系（卢德勋，2021）中运行，进行“体系”作战。

（整理 / 畜牧人小Y）

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