徐闖，于鑫，張琦，賀一博，李令政，趙相洋，陳爽，董志昊，黃寶銀，吳正嬌，劉明星，陳媛媛

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動物科技學(xué)院，大慶163319）

FGF21與奶牛隱性酮病血清BHBA相關(guān)性分析

徐闖，于鑫，張琦，賀一博，李令政，趙相洋，陳爽，董志昊，黃寶銀，吳正嬌，劉明星，陳媛媛

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動物科技學(xué)院，大慶163319）

為了分析黑龍江省某農(nóng)場90頭診斷為酮病的泌乳奶牛血清中FGF21與酮病相關(guān)性，應(yīng)用ELISA試劑盒和生化分析儀測定奶牛血清中FGF21濃度以及酮病時主要血清指標(biāo)，通過統(tǒng)計(jì)學(xué)分析FGF21與酮病相關(guān)性。結(jié)果表明隱性酮病時血清FGF21與BHBA呈正相關(guān)；臨床酮病時血清FGF21與BHBA無相關(guān)性。結(jié)論FGF21可能成為調(diào)解奶牛隱性酮病的新因子，但需要擴(kuò)大樣本數(shù)進(jìn)一步研究。

奶牛；成纖維細(xì)胞生長因子21；隱性酮??；β-羥丁酸

近年來，我國奶業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，奶牛飼養(yǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，奶業(yè)已成為我國畜牧業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)。2010年全國奶牛存欄總數(shù)達(dá)到1 260萬頭，奶類總產(chǎn)量達(dá)3 700萬噸，我國已成為世界第三大奶業(yè)生產(chǎn)國。奶牛產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展與長期奶牛健康養(yǎng)殖關(guān)鍵科學(xué)問題基礎(chǔ)研究是密不可分的［1-3］。國外學(xué)者將奶牛由妊娠后期（產(chǎn)前2～3周）轉(zhuǎn)變?yōu)槊谌槌跗冢óa(chǎn)后2～3周）這一階段稱之為過渡期（transition period），以往稱為圍產(chǎn)期。圍產(chǎn)期對奶牛的健康和生產(chǎn)性能極為重要。圍產(chǎn)期奶牛能量代謝特點(diǎn)是：能量攝入減少而需求增加所致的能量負(fù)平衡。在泌乳初始階段，高產(chǎn)奶牛的能量需求迅速增加4倍以上，這種需求會持續(xù)數(shù)周之久。因此，初始泌乳的數(shù)周內(nèi)體內(nèi)脂肪被大量動員，這種體內(nèi)脂肪動員狀態(tài)必須與能量需求和肝臟脂肪酸氧化能力保持一致，否者就會導(dǎo)致肝臟脂肪沉積，造成肝臟功能的損傷，例如肝臟葡萄糖異生功能。肝臟中脂肪沉積會嚴(yán)重影響臨床酮病、亞臨床酮病以及奶牛繁殖障礙性疾病。因此，奶牛成功度過圍產(chǎn)期是非常重要的，這方面的研究主要圍繞調(diào)控能量代謝的激素和營養(yǎng)信號。以往的研究集中在胰島素（Ins）、胰高血糖素（Gn）、瘦蛋白（Lp）、生長激素（GH）、胰島素樣生長因子-1（IGF-1）和噻唑烷二酮（口服降糖藥，通過增加外周組織對胰島素的敏感性、改善胰島素抵抗而降低血糖）等激素和調(diào)節(jié)因子上。最近發(fā)現(xiàn)一個新的調(diào)控因子，成纖維細(xì)胞生長因子21（fibroblast growth factor-21，F(xiàn)GF21）對小鼠能量負(fù)平衡狀態(tài)下肝臟脂肪酸氧化能力和體內(nèi)脂肪利用具有重要調(diào)節(jié)作用。FGF21是一種新的代謝調(diào)節(jié)因子，具有降糖，調(diào)節(jié)胰島素水平，逆轉(zhuǎn)脂肪肝變性的作用［4-6］。通過基因控制或食物誘導(dǎo)產(chǎn)生的肥胖小鼠中，F(xiàn)GF21處理能夠顯著降低小鼠體重和血糖的水平，同時還會減少肝臟和血清中的甘油三酯含量，然而，小鼠攝食量并無明顯改變［7-8］。對肥胖的2型糖尿病患者每日注射LY，該工程化的藥物是FGF21變構(gòu)體。其臨床測試結(jié)果顯示，LY給藥后能夠顯著改善四種脂質(zhì)譜的水平，并降低患者體重至正常水平［9-10］。在飲食誘導(dǎo)肥胖、血糖和高甘油三酯水平情況下，F(xiàn)GF21對糖尿病老鼠具有保護(hù)作用。進(jìn)一步的研究結(jié)果表明，動物注射FGF21后，導(dǎo)致能量消耗增加，脂肪利用和脂質(zhì)排泄加快［11］。鑒于FGF21在人類和嚙齒類動物代謝疾病中的重要作用，就FGF21在反芻動物代謝疾病中的相關(guān)性進(jìn)行分析。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動物

奶牛均來自黑龍江某牛場，所有奶牛圍產(chǎn)期TMR飼喂，奶牛間年齡、胎次差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。此外，其中患有乳腺炎，子宮炎，流產(chǎn)，由于藥物導(dǎo)致的肝病，發(fā)熱等疾病的奶牛被排除試驗(yàn)。

1.2 日糧營養(yǎng)成分組成

表1 牧場奶牛日糧組成及營養(yǎng)水平Table 1 Formula and nutritional levels of cow for herd

1.3 樣品采集和處理

分離血清：所有奶牛均于早晨空腹抽取尾靜脈血，不加抗凝劑，將采樣試管置于冰盒之中，1 h之內(nèi)被帶回實(shí)驗(yàn)室，3 000 g·min-1離心15 min，分離血清（-20℃下保存?zhèn)溆茫?/p>

指標(biāo)測定：FGF21使用RD牛成纖維細(xì)胞因子ELISA試劑盒，其余代謝指標(biāo)分別在自動生化分析儀上進(jìn)行測定。

數(shù)據(jù)分析：所有數(shù)據(jù)應(yīng)用IBM SPSS19.0軟件進(jìn)行分析，計(jì)量資料用均數(shù)以xˉ±s表示，組間均值差異顯著性采用單因素方差統(tǒng)計(jì)分析，相關(guān)性分析采用Pearson直線相關(guān)性分析。P＜0.05為差異顯著，P＜0.01為差異極顯著。

2 結(jié)果

2.1 酮病發(fā)病率

由表2可知試驗(yàn)?zāi)翀觯∟=360）奶牛的血清樣本中BHBA≥1.20 mmol·L-1的奶牛數(shù)為68頭，隱性型酮病發(fā)病率為18.89%；血清樣本中BHBA≥1.60 mmol·L-1的奶牛數(shù)為42頭，臨床型酮病發(fā)病率為11.67%。據(jù)國內(nèi)文獻(xiàn)報(bào)道酮病發(fā)病率應(yīng)為15%～30%。

表2 牧場奶牛酮病發(fā)病率Table 2 The incidence of ketosis in herd

2.2 酮病診斷結(jié)果

BHBA＞1.2 mmol·L-1作為診斷奶牛酮病標(biāo)準(zhǔn)，如果奶牛血清中BHBA＞1.6 mmol·L-1，且表現(xiàn)明顯臨床癥狀，被診斷為臨床酮病組；如果1.2 mmol·L-1＜BHBA＜1.6 mmol·L-1，且沒有明顯臨床癥狀，被診斷為隱性酮病組；BHBA＜1.2 mmol·L-1且沒有任何臨床癥狀表現(xiàn)，作為健康組。在診斷的酮病奶牛中隱性型酮病奶牛30頭，臨床型酮病奶牛30頭，并選擇健康奶牛30頭作為對照進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

2.3 單因素方差分析

不同類型酮病FGF21與酮病代謝指標(biāo)，90例奶牛分為三組，其中臨床酮病30例，隱性酮病30例，健康牛30例，3組牛群胎次、年齡相近（見表3）。

表3 三組奶牛群FGF21及血清主要檢測指標(biāo)的比較Table 3 Comparison of FGF21 and serum indexes among three groups

表4 不同組群FGF21代謝指標(biāo)與酮病指標(biāo)的相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis of BHBA with serum FGF21 and other parameters

2.4 Person直線相關(guān)性分析

3組牛群的血清FGF21與酮病代謝指標(biāo)（見表4）。隱性酮病組血清FGF21與BHBA呈正相關(guān)；臨床酮病組血清FGF21與BHBA無相關(guān)性。

3 討論

奶牛酮病的重要檢測手段是通過測定血中酮體含量，這也是國際公認(rèn)的檢測手段。實(shí)驗(yàn)通過測定該牧場奶牛血中BHBA含量后進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)該牧場A（N=360）奶牛的血清樣本中BHBA≥1.20 mmol·L-1的奶牛數(shù)為68頭，隱性型酮病發(fā)病率為18.89%；血清樣本中BHBA≥1.60 mmol·L-1的奶牛數(shù)為42頭，臨床型酮病發(fā)病率為11.67%。據(jù)國內(nèi)文獻(xiàn)報(bào)道酮病發(fā)病率應(yīng)為15%～30%。所以該牧場發(fā)病率略高于所報(bào)道的水平，這可能與該牧場的飼養(yǎng)管理以及飼料成分有關(guān)。

目前，有關(guān)奶牛FGF21的研究國內(nèi)外甚少。國外最近報(bào)道指出圍產(chǎn)期奶牛血液中FGF21在妊娠后期幾乎檢測不到FGF21，分娩時達(dá)到高峰，然后穩(wěn)定在較低水平，而在泌乳早期長期保持高濃度。在奶牛泌乳后期采用限飼方法誘導(dǎo)奶牛能量代謝負(fù)平衡情況下，奶牛分娩時血漿FGF21水平同樣長期顯著升高，這表明奶牛能量缺乏是導(dǎo)致泌乳早期奶牛血漿FGF21升高的重要因素，同樣說明了FGF21與圍產(chǎn)期奶牛能量代謝調(diào)控的密切關(guān)系。

研究通過分析血清FGF21與奶牛酮病主要代謝指標(biāo)因子相關(guān)性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隱性酮病時血清FGF21與BHBA呈正相關(guān)，這說明在隱性酮病時，F(xiàn)GF21具有重要的調(diào)解作用；但臨床酮病時血清FGF21與BHBA無明顯相關(guān)性，F(xiàn)GF21在包括肝臟、脂肪組織和中樞神經(jīng)系統(tǒng)等多個組織中都有表達(dá)［12-13］，在正常生理狀態(tài)下，血液循環(huán)中的FGF21都源于肝臟的分泌［14］。我們推測這可能由于血清中FGF21來源于肝臟分泌，當(dāng)發(fā)生臨床酮病時肝功能收到嚴(yán)重?fù)p害，影響了FGF21分泌，因此臨床酮病時FGF21與血清中BHBA無明顯相關(guān)性，F(xiàn)GF21在臨床酮病中的作用還應(yīng)該進(jìn)一步深入研究。通過對奶牛血液中FGF21與奶牛酮病時重要中間代謝產(chǎn)物（尤其是BHBA）水平含量相關(guān)性分析，表明FGF21可能會成為調(diào)節(jié)奶牛隱性酮病的一個重要因子，因此繼續(xù)深入研究FGF21在奶牛酮病中的作用機(jī)制，能夠?yàn)樵缙诒O(jiān)測診斷和防治奶牛隱性酮病，減少奶牛養(yǎng)殖業(yè)的損失奠定理論基礎(chǔ)和實(shí)踐依據(jù)。

［1］鄭家三，劉健男，吳凌，等.泌乳奶牛不同泌乳階段某些主要維生素與微量元素缺乏的調(diào)查研究［J］.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，27（3）：52-56.

［2］魯明福，吳凌，舒適，等.圍產(chǎn)期奶牛血清中陰陽離子狀況的分析［J］.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，23（3）：24-26.

［3］夏成，張洪友.營養(yǎng)對奶牛圍產(chǎn)期健康的影響［J］.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，22（5）：44-50.

［4］Kharitonenkov A，Shiyanova T L，Koester A，et al.FGF-21 as a novel metabolic regulator［J］.Journal of Clinical Investigation，2005，115（6）：1627-1635.

［5］Tamer C，Bina H A，Schneider M A，et al.Fibroblast growth factor 21 corrects obesity in mice［J］.Endocrinology，2008，149（12）：6018-6027.

［6］Xu J，Lloyd D C，Stanislaus S，et al.Fibroblast growth factor 21 reverses hepatic steatosis，increases energy expenditure，and improves insulin sensitivity in diet-induced obese mice［J］.Diabetes，2009，58（1）：250-259.

［7］Nishimura T，Nakatake Y，Konishi M，et al.Identification of a novel FGF，F(xiàn)GF-21，preferentially expressed in the liver 1［J］.Biochimica Et Biophysica Acta，2000，1492（1）：203-206.

［8］Hiroshi K，Mihwa C，Yasushi O，et al.Tissue-specific expression of betaKlotho and fibroblast growth factor（FGF）receptor isoforms determines metabolic activity of FGF19 and FGF21.［J］.Journal of Biological Chemistry，2007，282（37）：26687-26695.

［9］Alexei K，Wroblewski V J，Anja K，et al.The metabolic state of diabetic monkeys is regulated by fibroblast growth factor-21［J］.Endocrinology，2007，148（2）：774-781.

［10］Kharitonenkov A，Beals J M，Micanovic R，et al.Rational Design of a Fibroblast Growth Factor 21-Based Clinical Candidate，LY2405319［J］.Plos One，2013，8（3）：4422-4427.

［11］Cheng X，Zhu B，Jiang F，et al.Serum FGF-21 levels in type 2 diabetic patients［J］.Endocrine Research，2011，36（4）：142-148.

［12］Klementina F T，Bookout A L，Xunshan D，et al.Research resource：Comprehensive expression atlas of the fibroblast growth factor system in adult mouse［J］.Molecular Endocrinology，2010，24（10）：2050-2064.

［13］Adams A C，Coskun T，Rovira A R，et al.Fundamentals of FGF19&FGF21 action in vitro and in vivo［J］.Plos One，2012（5）：38438-38438.

［14］Markan K R，Naber M C，Ameka M K，et al.Circulating FGF21 is liver derived and enhances glucose uptake during refeeding and overfeeding［J］.Diabetes，2014，63（12）：4057-4063.

Correlation Analysis of Fibroblast Grow th Factor 21 Levels and β-hydroxybutyric Acid in Dairy Cattle Serum w ith Subclinical Ketosis

Xu Chuang，Yu Xin，Zhang Qi，He Yibo，Li Lingzheng，Zhao Xiangyang，Chen Shuang，Dong Zhihao，Huang Baoyin，W u Zhengjiao，Liu M ingxing，Chen Yuanyuan
（College of Animal Science and Technology，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319）

To analyze the quantitative relationship between serum FGF21 concentration and β-hydroxybutyric acid（BHBA）in dairy cattle with ketosis，90 cows were enrolled in the study with low milk yield and abnormal glucose metabolism diagnosed ketosis. FGF21 concentrations were measured using RD Bovine Fibroblast Growth Factor ELISA kit on automatic biochemistry and other serum indicators were directly determined by automatic biochemistry.Serum FGF21 increased progressively with the increase of BHBA.Serum FGF21 levels were positively correlated with BHBA level especially in cows with subclinical ketosis.Serum FGF21 might be a potential regulator which could reflect the energy metabolism in dairy cattle with subclinical ketosis.

dairy cattle；fibroblast growth factor21；subclinical ketosis；β-hydroxybutyric acid

S856.5

A

1002-2090（2016）03-0032-04

10.3969/j.issn.1002-2090.2016.03.007

2015-03-28

黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31372625）；國家科技支撐項(xiàng)目（2013BAD21B01）。

徐闖（1979-），男，副教授，吉林大學(xué)畢業(yè)，現(xiàn)主要從事動物內(nèi)科學(xué)方面的研究工作。