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?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)場分離血清,分裝待檢。

1.3 檢測指標(biāo)與方法 檢測指標(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(均購自武漢華美生物工程有限公司),通過酶標(biāo)儀(Model680,BIO-RAD,美國)對上述指標(biāo)進(jìn)行檢測。

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)分析包括分娩相對天數(shù)(Time, T)、胎次(Parity, M 和P)的固定效應(yīng),以及分娩相對天數(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 奶牛胎次對圍產(chǎn)期血清脂代謝物及相關(guān)激素水平的影響 見表1。

表1 奶牛胎次對圍產(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、生長激素和脂聯(lián)素水平在頭胎牛和經(jīng)產(chǎn)牛之間無顯著差異(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時(shí)間上差異顯著(P ＜0.05)。 胎次和分娩相對時(shí)間對血清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)備來應(yīng)對能量負(fù)平衡帶來的挑戰(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)采食量和自身能量儲(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]。 生長激素是由腺垂體細(xì)胞分泌的肽類激素,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;隨著生長激素作用時(shí)間的延長,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, 增加外周組織對葡萄糖的攝取, 抑制肝臟葡萄糖輸出和葡萄糖再生[16],且對調(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。