張凡建, 馬建民, 孫 健, 侯引緒, 王九峰

(1.北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院,北京 房山102442 ;2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院,北京 海淀100193)

能量負(fù)平衡是圍產(chǎn)期奶牛營(yíng)養(yǎng)代謝病發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié),而脂肪動(dòng)員是圍產(chǎn)期奶牛能量負(fù)平衡的必然結(jié)果[1]。 脂肪肝、酮病等營(yíng)養(yǎng)代謝病的發(fā)生與圍產(chǎn)期脂肪代謝紊亂密切相關(guān),給奶牛健康和生產(chǎn)性能帶來(lái)嚴(yán)重危害[2]。 不同胎次奶牛在圍產(chǎn)期疾病發(fā)病率方面呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)[3],分析原因可能與不同的物質(zhì)代謝特點(diǎn)有關(guān)。 本文通過(guò)比較頭胎牛和經(jīng)產(chǎn)牛血清脂代謝物及相關(guān)激素水平的動(dòng)態(tài)變化特點(diǎn),揭示不同胎次奶牛圍產(chǎn)期脂肪代謝的特點(diǎn)和機(jī)理,為更好調(diào)控圍產(chǎn)期脂肪代謝、應(yīng)對(duì)能量負(fù)平衡提供更多的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 動(dòng)物選取 在北京某規(guī)?；膛?chǎng),選取預(yù)產(chǎn)期在30 d 后、臨床健康的頭胎和經(jīng)產(chǎn)奶牛(2 ～4 胎次)各10 頭。 兩組奶牛產(chǎn)前體況評(píng)分均處于3.0 ～3.5 之間(5 分制)。 所有奶牛均飼喂于同一牛舍,按照《中國(guó)奶牛飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》飼喂全混合日糧,即預(yù)產(chǎn)期前30 d 內(nèi)飼喂干奶后期日糧,產(chǎn)后飼喂新產(chǎn)泌乳牛日糧。

1.2 采樣與方法 試驗(yàn)期為21 d,即從產(chǎn)前7 d 到產(chǎn)后14 d。 按照預(yù)產(chǎn)期,分別于產(chǎn)前7、4、2、1 d 產(chǎn)后0、1、2、4、7、14 d 早晨空腹尾靜脈采集血液10 mL,現(xiàn)場(chǎng)分離血清,分裝待檢。

1.3 檢測(cè)指標(biāo)與方法 檢測(cè)指標(biāo)包括血清非酯化脂肪酸(Non-esterified fatty acids ,NEFA), β 羥丁酸(β-hydroxybutyric acid,BHBA)濃度, 以及血清中胰島素(Insulin)、生長(zhǎng)激素(Growth hormone,GH)和脂聯(lián)素(Adiponectin,ADPN)等激素水平。 應(yīng)用商業(yè)化的ELISA 試劑盒(均購(gòu)自武漢華美生物工程有限公司),通過(guò)酶標(biāo)儀(Model680,BIO-RAD,美國(guó))對(duì)上述指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 采用SAS 軟件(SAS Inst.Inc.)中的混合模型程序?qū)υ紨?shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。統(tǒng)計(jì)分析包括分娩相對(duì)天數(shù)(Time, T)、胎次(Parity, M 和P)的固定效應(yīng),以及分娩相對(duì)天數(shù)和胎次的交互作用。 以P ＜0.05 為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 奶牛胎次對(duì)圍產(chǎn)期血清脂代謝物及相關(guān)激素水平的影響 見(jiàn)表1。

表1 奶牛胎次對(duì)圍產(chǎn)期血清脂代謝物及激素水平的影響

在整個(gè)圍產(chǎn)試驗(yàn)階段,經(jīng)產(chǎn)牛血清NEFA 和β羥丁酸濃度顯著高于頭胎牛(P ＜0.05);血清胰島素、生長(zhǎng)激素和脂聯(lián)素水平在頭胎牛和經(jīng)產(chǎn)牛之間無(wú)顯著差異(P ＞0.05)。 血清胰島素水平在整個(gè)圍產(chǎn)試驗(yàn)階段的不同分娩相對(duì)時(shí)間上差異顯著(P ＜0.05)。 胎次和分娩相對(duì)時(shí)間對(duì)血清NEFA、BHBA、insulin 和GH 水平有顯著的交互作用(P ＜0.05)。

2.2 血清非酯化脂肪酸和β 羥丁酸比較 見(jiàn)表2。

表2 圍產(chǎn)階段頭胎與經(jīng)產(chǎn)牛非酯化脂肪酸和β 羥丁酸的濃度

經(jīng)產(chǎn)牛血清NEFA 濃度在產(chǎn)前1 d、分娩時(shí)以及產(chǎn)后4 d 時(shí)顯著高于頭胎牛(P ＜0.05);經(jīng)產(chǎn)牛血清BHBA 濃度在產(chǎn)前1 d 和產(chǎn)后4 d 時(shí)顯著高于頭胎牛(P ＜0.05),而在產(chǎn)后2 d 時(shí)顯著低于頭胎牛(P ＜0.05)。

2.3 血清脂代謝相關(guān)激素水平比較 見(jiàn)表3。 頭胎牛胰島素水平在產(chǎn)前2 d 至產(chǎn)前1 d 時(shí)迅速升高,在分娩時(shí)降至最低值,而后緩慢升高,并于產(chǎn)后2 d后趨于平穩(wěn);經(jīng)產(chǎn)牛胰島素水平在產(chǎn)前4 d 至產(chǎn)前2 d時(shí)降低,而后緩慢升高至產(chǎn)后2 d,但在產(chǎn)后14 d時(shí)降至最低水平。 經(jīng)產(chǎn)牛血清胰島素水平在產(chǎn)前7 d、產(chǎn)后2 d 和產(chǎn)后7 d 時(shí)顯著高于頭胎牛(P ＜0.05),而在產(chǎn)前2 d、產(chǎn)前1 d、產(chǎn)后14 d 時(shí),顯著低于頭胎牛(P ＜0.05)。

頭胎牛血清GH 水平在產(chǎn)前2 d 時(shí)迅速升高至最高水平,而后逐步降低直至產(chǎn)后1 d-4 d,并于產(chǎn)后7 d又上升至較高水平。 經(jīng)產(chǎn)牛血清GH 水平在產(chǎn)前2 d、 分娩時(shí)、產(chǎn)后14 d 時(shí)顯著低于頭胎牛(P ＜0.05)。

表3 圍產(chǎn)階段頭胎牛和經(jīng)產(chǎn)牛血清胰島素、生長(zhǎng)激素和脂聯(lián)素的濃度

經(jīng)產(chǎn)牛血清ADPN 從分娩前4 d 至分娩后2 d 逐步升高,而后又逐步下降。 頭胎牛和經(jīng)產(chǎn)牛的血清ADPN 水平在整個(gè)試驗(yàn)期的差異性不顯著(P ＞0.05)。

3 討論與結(jié)論

血清NEFA 濃度是奶牛應(yīng)答能量負(fù)平衡所致的脂肪動(dòng)員的結(jié)果,直接反映出脂肪組織的分解量,能夠有效評(píng)價(jià)能量平衡狀態(tài)[3]。 而β 羥丁酸是脂肪在肝臟中是否徹底氧化的主要指示物[4]。 研究結(jié)果表明,經(jīng)產(chǎn)牛血清NEFA 濃度從分娩前7 d 至分娩前1 d 持續(xù)升高,并達(dá)到峰值,且在產(chǎn)后一直維持在較高的濃度水平;而頭胎牛血清NEFA 濃度在圍產(chǎn)試驗(yàn)階段顯著低于經(jīng)產(chǎn)牛,且血清NEFA 濃度升高的時(shí)間遲于經(jīng)產(chǎn)牛。 類(lèi)似的規(guī)律也表現(xiàn)在血清β 羥丁酸濃度的變化上。 與頭胎牛相比,經(jīng)產(chǎn)牛較早、較多地動(dòng)用體脂儲(chǔ)備來(lái)應(yīng)對(duì)能量負(fù)平衡帶來(lái)的挑戰(zhàn);NEFA 的大量供應(yīng)超出肝臟的氧化能力,導(dǎo)致酮體在血液中聚集,可能會(huì)導(dǎo)致脂肪肝、酮病發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)加大。 這與其他研究結(jié)論一致[5]。 頭胎牛泌乳早期日均產(chǎn)奶量低[6],干物質(zhì)采食量和自身能量?jī)?chǔ)備可以滿足需求,能量負(fù)平衡程度低,減少了脂肪的動(dòng)員。

激素在奶牛圍產(chǎn)期的代謝調(diào)節(jié)過(guò)程中起著重要的作用。 激素水平的改變與圍產(chǎn)期奶牛疾病高發(fā)有著密切相關(guān)性[7]。 胰島素在脂肪代謝中,能夠促使脂肪細(xì)胞膜對(duì)葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)和脂肪酸的合成及儲(chǔ)存,抑制脂肪酶的活性,減少體內(nèi)脂肪的分解與動(dòng)員[8-9]。 本研究結(jié)果中經(jīng)產(chǎn)牛較多、較早的脂肪動(dòng)員可能與產(chǎn)前降低的胰島素水平相關(guān)。 對(duì)于頭胎牛,產(chǎn)前胰島素水平的迅速升高一定程度上抑制了體內(nèi)脂肪的分解和動(dòng)員,而在分娩時(shí)胰島素水平的最低值可能與分娩造成的應(yīng)激有關(guān)[10-12]。 生長(zhǎng)激素是由腺垂體細(xì)胞分泌的肽類(lèi)激素,其在脂肪和能量代謝中與胰島素共同發(fā)揮著復(fù)雜的調(diào)控作用,即急性(短時(shí))生長(zhǎng)激素作用時(shí)可產(chǎn)生胰島素信號(hào)正向激活作用;隨著生長(zhǎng)激素作用時(shí)間的延長(zhǎng),其效應(yīng)逐漸變?yōu)橐种谱饔肹13]。 與頭胎牛相比,經(jīng)產(chǎn)牛分娩前較低水平的生長(zhǎng)激素可能與高濃度的非酯化脂肪酸的抑制作用有關(guān)[7]。

脂聯(lián)素是由脂肪組織特異性表達(dá)的重要的脂肪細(xì)胞因子[14],且在循環(huán)中與肥胖呈負(fù)相關(guān)[15]。脂聯(lián)素可以促進(jìn)血漿中非酯化脂肪酸的氧化, 提高胰島素敏感性, 增加外周組織對(duì)葡萄糖的攝取, 抑制肝臟葡萄糖輸出和葡萄糖再生[16],且對(duì)調(diào)控酮病奶牛嗜中性粒細(xì)胞免疫抑制具有重要的價(jià)值[17]。本研究中脂聯(lián)素水平在頭胎牛和經(jīng)產(chǎn)牛之間沒(méi)有顯著差異性。 脂聯(lián)素在圍產(chǎn)期奶牛脂肪代謝中的發(fā)揮作用還有待于進(jìn)一步研究。