《Journal of Thermal Biology》：Infrared thermography and Doppler ultrasonography reveal divergent scrotal thermoregulation strategies in Nelore and composite (5/8 Charolais × 3/8 Bos indicus) beef bulls
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在热带地区，高温环境威胁肉牛生产和繁殖效率。本研究利用红外热成像（IRT）与彩色多普勒超声（CDUS）技术，对比了纯种Nelore（Bos indicus）与杂交Canchim（5/8 Charolais × 3/8 Bos indicus）青年公牛维持体温稳定及阴囊温度调节的能力。研究发现，Nelore牛在维持全身稳态体温方面更具优势，而Canchim牛则通过蔓状静脉丛（pampiniform plexus）更高效地进行局部散热。该研究为在热应激环境下选育适应性强、繁殖性能优良的种公牛提供了新的评估方法和重要参考参数。
在广袤的热带草原上，肉牛养殖是许多地区重要的农业支柱。然而，这里并非总是风调雨顺，炙热的阳光和高温环境是牲畜们需要面对的严峻挑战。想象一下，当气温居高不下，牛群不仅会感到不适，其生长速度和繁殖能力也会大打折扣。对于肩负着种群遗传改良重任的种公牛而言，这种“热压力”的影响更为致命。因为公牛睾丸的正常功能对温度极为敏感，其温度需要比核心体温低约4-5°C，才能保证精子健康生成。一旦公牛无法有效散热，导致睾丸温度升高，就可能损伤生精上皮，造成暂时甚至永久性的生育能力下降。因此，探究不同品种的牛在高温环境下如何调节体温，特别是如何守护好关乎“传宗接代”的阴囊-睾丸区域的温度，成为了畜牧繁殖领域一个亟待解决的关键问题。
在热带地区，适应性强的瘤牛（Bos indicus）品种，如著名的Nelore（内洛尔牛），因其耐热特性而被广泛饲养。同时，为了结合不同品种的优势，人们也培育了杂交品种，例如Canchim（堪金牛，5/8 夏洛莱 × 3/8 Bos indicus），旨在兼具欧洲牛的生长性能和瘤牛的耐粗饲特性。那么，一个有趣的问题产生了：在同样的热带牧场环境中，纯种的Nelore牛和杂交的Canchim牛，谁更擅长应对高温？它们在维持全身体温稳定和调控关键的睾丸局部温度时，策略是否有所不同？为了精准地回答这些问题，来自巴西圣保罗大学的研究团队展开了一项为期一年的深入调查，并将研究成果发表在了《Journal of Thermal Biology》期刊上。
研究者们采用了几项关键的生物物理技术来无创、精准地获取数据。研究在巴西的一个热带高原牧场进行，持续监测了环境微气候。研究对象为48头青年公牛（24头Nelore，24头Canchim），从8月龄起每月评估，直至19月龄。核心技术包括：1. 红外热成像（Infrared Thermography, IRT）：用于非接触式测量眼球表面和阴囊各区域（如精索、睾丸近/远端、附睾尾）的表面温度。2. 彩色多普勒超声（Color Doppler Ultrasonography）：用于评估睾丸上方蔓状静脉丛区域的血管化面积和血流信号，以分析局部血液循环状况。3. 临床测量：包括直肠温度（核心体温）、体重、阴囊周长、睾丸体积等传统生物计量学指标。所有数据均考虑了品种和月龄的影响及其交互作用。
研究结果揭示了两种公牛在生长发育和温度调节方面的鲜明对比：
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身体与睾丸发育：尽管Nelore公牛的整体体重更重，但Canchim公牛的阴囊周长和睾丸体积在大部分月龄都显著更大，这表明杂交品种在性腺形态发育上可能更具优势。
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全身温度调节能力：在维持全身体温稳定方面，Nelore公牛表现出更强大的能力。它们的直肠温度和眼球表面温度在多个时间点（特别是12月龄时）都显著低于Canchim公牛。这说明纯种Nelore牛在应对热带日间高温挑战时，其整体的体温调节系统（如通过皮肤蒸发散热）效率更高，更能维持体内稳态（homeothermy）。
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阴囊局部温度分布：一个非常有趣的发现是，虽然Nelore公牛全身更“凉快”，但其阴囊某些局部区域却更“热”。具体来说，Canchim公牛的睾丸远端极（DPT）和附睾尾（ETT）的表面温度显著低于Nelore公牛，平均分别低约0.4°C和0.8°C。这意味着在睾丸这个需要特殊低温环境的器官上，杂交牛反而实现了更有效的局部冷却。
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热梯度分析：计算直肠与阴囊各部位的温差（热梯度）发现，无论品种如何，公牛都能将整个阴囊温度维持在低于直肠温度4-5°C的适宜范围内。更重要的是，Canchim公牛在直肠-睾丸远端极温差（Grad DPT）和直肠-附睾尾温差（Grad ETT）上具有更大的梯度，表明其从睾丸核心区域到远端散热的效果更显著。
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蔓状静脉丛血流特征：为了解释上述局部温度差异的原因，研究通过彩色多普勒超声检测了负责睾丸散热的关键结构——蔓状静脉丛的血流。结果发现，Canchim公牛该区域的彩色多普勒面积（DA plexus）和高速多普勒像素百分比（HSP plexus, %）均显著大于Nelore公牛。这提示Canchim公牛在蔓状静脉丛拥有更丰富的血管网络和更快的血流速度，其“逆流热交换”系统（countercurrent heat exchange mechanism）工作效率可能更高，能够更有效地将动脉血中的热量传递给静脉血带走，从而实现对睾丸更高效的降温。
综合以上结果，本研究得出结论：年轻的Nelore和Canchim公牛在热带气候下采用了不同的阴囊温度调节策略来应对热应激。Nelore公牛的优势在于“整体防御”，其进化出的短而密的被毛、更高效的汗腺等特征，使其在维持全身体温稳定方面表现卓越，整体产热较少。而Canchim公牛的优势在于“局部强化”，其继承了更强大的局部散热装置——一个血管更丰富、血流更快的蔓状静脉丛系统。这个高效的“逆流换热器”能够从睾丸动脉血液中带走更多热量，从而在睾丸局部，特别是远端和附睾尾，实现比Nelore公牛更低、更适宜的温度，尽管其全身核心温度可能更高。
这项研究的重要意义在于，它首次将红外热成像和彩色多普勒超声技术相结合，用于动态、无创地评估青年公牛的整体热调节和睾丸局部微循环，直观揭示了不同遗传背景公牛在应对热应激时生理策略的深层次差异。这为未来在热带、亚热带地区进行种公牛选育提供了全新的、更精细的评估视角和工具。在选择具有高遗传潜力且适应环境的种公牛时，不仅要关注其生长性能和精液品质，评估其热调节特性，特别是睾丸局部的散热效能，也至关重要。该研究建立的方法和获得的初始参考参数，有助于育种学家早期筛选出那些既能承受高温环境挑战，又能保持优异繁殖性能的下一代“公牛冠军”，对于提升热带地区肉牛产业的繁殖效率和可持续生产力具有重要的科学价值与应用前景。
