孫燕勇 徐 明 高 民 宋利文 胡紅蓮

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，呼和浩特 010018；2.內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院動(dòng)物營養(yǎng)與飼料研究所，呼和浩特 010031)

近年來，隨著奶制品和肉產(chǎn)品的消費(fèi)量逐漸增大，我國奶牛以及肉牛、肉羊養(yǎng)殖業(yè)正逐步向規(guī)?；?、集約化養(yǎng)殖模式發(fā)展。為了達(dá)到高效生產(chǎn)，養(yǎng)殖者通過不斷增加精料的使用來滿足動(dòng)物能量需求，進(jìn)而提高生產(chǎn)性能。殊不知，在提高生產(chǎn)性能的同時(shí)也大大增加了營養(yǎng)代謝疾病發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，使得各類代謝疾病發(fā)生率高居不下，尤其是亞急性瘤胃酸中毒(subacute ruminal acidosis，SARA)、酮病、蹄葉炎、脂肪肝等[1-2]。其中SARA的發(fā)生最為突出，尤為盛行，是當(dāng)前反芻動(dòng)物養(yǎng)殖業(yè)危害最大、最常見，經(jīng)濟(jì)損失最嚴(yán)重的疾病之一[3]。但其預(yù)防、界定和診斷仍然比較困難，主要受限于不明顯的臨床癥狀與復(fù)雜的病因，由此給畜牧業(yè)生產(chǎn)帶來重大的損失[4]。因此，為保障反芻動(dòng)物機(jī)體健康和提高生產(chǎn)性能，研究反芻動(dòng)物SARA的發(fā)病機(jī)理、病理變化及如何正確預(yù)防和控制SARA尤為重要。

1 SARA概述

SARA是牛羊快速育肥和高產(chǎn)奶牛生產(chǎn)中普遍存在的一種亞健康疾病，具有群發(fā)性、高發(fā)性[5]，其典型特征是瘤胃低pH、高揮發(fā)性脂肪酸(VFA)。高產(chǎn)奶牛與圍產(chǎn)期奶牛是高發(fā)群體[6]。

隨著現(xiàn)代奶牛、肉牛和肉羊等養(yǎng)殖業(yè)向高效化發(fā)展，人們?yōu)榱颂岣呱a(chǎn)效率而增大高精料飼糧的投喂。與北美洲和歐洲相比，我國缺乏優(yōu)質(zhì)粗料，除了大型養(yǎng)殖場(chǎng)購買進(jìn)口苜蓿、羊草外，我國大部分地區(qū)依然以秸稈作為主要粗料，生產(chǎn)中不得不大量飼喂淀粉含量高的精料來滿足反芻動(dòng)物營養(yǎng)需要，從而增加了以SARA為代表的營養(yǎng)代謝疾病的發(fā)病率。歐洲有多達(dá)26%的泌乳中期奶牛和19%的泌乳早期奶?；加蠸ARA[7]，北美地區(qū)的奶業(yè)每年由SARA造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)5億～10億美元[8]。而在我國，SARA造成的損失更為嚴(yán)重，這些損失主要是由于產(chǎn)奶量下降、奶產(chǎn)品減少、奶牛淘汰和死亡率增加所致[2,4]。

經(jīng)過大量研究，SARA在診斷、治療及發(fā)病機(jī)制方面已取得長(zhǎng)足進(jìn)展，其中毒機(jī)制可總結(jié)為以下幾種：內(nèi)毒素(又稱脂多糖)和組胺(histamine，HIS)中毒機(jī)制[3]、乳酸中毒機(jī)制、有機(jī)酸中毒機(jī)制。但是由于技術(shù)手段不夠先進(jìn)與完善，國內(nèi)外關(guān)于飼糧因素引發(fā)SARA的研究大多數(shù)集中于瘤胃單一代謝產(chǎn)物(如乳酸、VFA、內(nèi)毒素等)的研究，而對(duì)于不同飼糧條件下誘發(fā)瘤胃發(fā)生亞急性酸中毒與機(jī)體綜合代謝特征及不同代謝產(chǎn)物之間的內(nèi)在聯(lián)系也缺乏了解。因此，反芻動(dòng)物SARA的發(fā)生和調(diào)控機(jī)制是一個(gè)重要的科學(xué)問題。

2 SARA對(duì)反芻動(dòng)物瘤胃上皮的影響

2.1 SARA對(duì)瘤胃上皮結(jié)構(gòu)的影響

瘤胃上皮為多層鱗片狀(stratified squamous epithelium，SSE)結(jié)構(gòu)，從黏膜層到漿膜層依次為角質(zhì)層(stratum corneum，SC)、顆粒層(stratum granulosum，SG)、棘突層(stratum spinosum，SS)和基底層(stratum basale，SB)[9]。成年反芻動(dòng)物瘤胃上皮角質(zhì)層細(xì)胞隨著與食物的摩擦和細(xì)菌的附著會(huì)不斷脫落，并進(jìn)行定期更新[10]。而顆粒層細(xì)胞間存在緊密連接(tight junction，TJ)，是維持黏膜屏障的重要結(jié)構(gòu)[9]?；讓优c肌層相連，富含全功能的線粒體，是瘤胃主要代謝部位。

有研究者通過逐漸遞增飼糧非纖維性碳水化合物(NFC)/中性洗滌纖維(NDF)的方式誘導(dǎo)奶山羊發(fā)生SARA，發(fā)現(xiàn)瘤胃上皮角質(zhì)層出現(xiàn)明顯的脫落和損傷，且瘤胃乳頭長(zhǎng)度、寬度及角質(zhì)層厚度較對(duì)照組顯著降低[11]。楊淑青[12]和劉軍花[13]的研究結(jié)果與上述一致，即SARA發(fā)生后奶山羊瘤胃上皮棘突層和上皮總厚度降低，顆粒層厚度顯著降低，瘤胃乳頭長(zhǎng)度減小。在此基礎(chǔ)上，程萌[14]用40倍光鏡觀察瘤胃上皮乳頭，結(jié)果顯示SARA致上皮形態(tài)結(jié)構(gòu)的完整性破壞，角質(zhì)化嚴(yán)重(圖1)。其他研究同樣證實(shí)高精料飼糧下對(duì)瘤胃上皮結(jié)構(gòu)的破壞非常嚴(yán)重。例如，Steele等[15]研究表明，與高粗料飼糧相比，高精料飼糧飼喂使瘤胃上皮角質(zhì)層嚴(yán)重脫落，深長(zhǎng)的裂縫逐漸消失，基底層、棘突顆粒層和上皮總厚度降低。翁秀秀[16]通過飼喂單一秸稈及高水平精料，發(fā)現(xiàn)瘤胃乳頭角質(zhì)層有少量蛻變，角質(zhì)層下的細(xì)胞層加速遷移，顆粒層的細(xì)胞連接退化。

SC:角質(zhì)層 stratum corneum；SG:顆粒層 stratum granulosum；SS:棘突層 stratum spinosum；SB：基底層 stratum basale。

圖1SARA對(duì)奶山羊瘤胃乳頭形態(tài)學(xué)的影響

Fig.1 Effects of subacute ruminal acidosis on the morphology of rumen papilla in dairy goats[14]

2.2 SARA對(duì)瘤胃上皮細(xì)胞連接的影響

反芻動(dòng)物瘤胃上皮細(xì)胞間的連接，從頂端到基膜依次為緊密連接、橋粒連接(desmosome junction，DJ)、黏著連接(adhesion junction，AJ，又稱錨定連接)和間隙連接(gap junction，GJ，又稱縫隙連接)。它們共同作用、相互協(xié)調(diào)，保證瘤胃上皮屏障功能。

2.2.1 SARA對(duì)瘤胃上皮緊密連接的影響

緊密連接是上皮細(xì)胞頂端連接復(fù)合物的重要

組成部分，其結(jié)構(gòu)如圖2[17]所示。瘤胃上皮細(xì)胞中，緊密連接主要是以環(huán)狀形式位于基底外側(cè)膜的頂端[17-18]。緊密連接可以分為3種功能：屏障功能——有效阻止基底外側(cè)膜蛋白和上皮細(xì)胞頂端的混合，防止有害物質(zhì)入侵；門控作用——控制離子與其他溶質(zhì)流通量的細(xì)胞間隙途徑；相鄰細(xì)胞間聯(lián)系功能——傳遞胞間信息和維持整體生理動(dòng)態(tài)穩(wěn)衡效應(yīng)[19]。

Section through tight junction：緊密連接切面；Epithelial cells：上皮細(xì)胞；Claudin strands：Claudin連接蛋白；Tight junction：緊密連接；Basal lamina：基底層；Paracellular pathway：細(xì)胞旁路；Aqueous pore：水性空隙；Claudin strands, top view：Claudin連接蛋白俯視圖；Epithelial cytosol：上皮細(xì)胞溶質(zhì)；Plasma membrane：質(zhì)膜；Paracellular space：細(xì)胞間隙；ZO-1：帶狀閉合蛋白1 Zonula occluden 2；ZO-1：帶狀閉合蛋白2 Zonula occluden 2；ZO-3：帶狀閉合蛋白3 Zonula occluden 3；Myosin：肌球蛋白；Actin：肌動(dòng)蛋白；Pore：孔；MUPP1：多重PDZ結(jié)構(gòu)域蛋白1型multi-PDZ domain protein 1。

圖2緊密連接結(jié)構(gòu)圖

Fig.2 Tight junction structural representation[17]

上皮細(xì)胞可以通過控制溶質(zhì)和流體透過細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間隙途徑的屏障功能，即細(xì)胞間隙頂端的緊密連接蛋白能調(diào)控小分子電中性溶質(zhì)通過細(xì)胞間隙運(yùn)輸。如圖3[20]所示，在透射電鏡下觀察與健康奶山羊(圖3-A)相比，SARA奶山羊瘤胃上皮的超微結(jié)構(gòu)(圖3-B)有顯著變化，緊密連接數(shù)量明顯減少，結(jié)構(gòu)變得模糊不清，細(xì)胞間隙增大，棘突層的線粒體降解，上皮完整性遭到了破壞。

圖3 SARA對(duì)奶山羊瘤胃上皮超微結(jié)構(gòu)的影響

緊密連接主要由緊密連接相關(guān)蛋白組成，其中包括閉合蛋白(Claudin)家族成員、咬合蛋白(Occludin)和帶狀閉合蛋白(Zonula occluden，ZO)家族成員等[21-23]。Steel等[24]首次測(cè)定了綿羊瘤胃上皮中緊密連接蛋白Claudin-1、Claudin-4及Claudin-7基因的全部編碼序列。隨后Aschenbach等[25]報(bào)道了緊密連接蛋白Claudin-1、Claudin-4、Claudin-7、Occludin和ZO-1的表達(dá)和分布樣式。有研究者利用高精料誘導(dǎo)山羊發(fā)生SARA后測(cè)得緊密連接蛋白Claudin-4 基因表達(dá)量升高[20]，從相關(guān)機(jī)制可以解釋瘤胃上皮通透性的變化原因。

2.2.2 SARA對(duì)瘤胃上皮橋粒連接的影響

橋粒連接結(jié)構(gòu)圖4[26]所示，它是存在于相鄰細(xì)胞間的一種類似紐扣的點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)，起到連接細(xì)胞作用；半橋粒連接存在于上皮細(xì)胞與胞外基質(zhì)接觸面上，同樣呈現(xiàn)點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)，它可以將上皮細(xì)胞基膜與基底連接起來，使細(xì)胞之間連接更加牢固。反芻動(dòng)物瘤胃上皮的橋粒連接位于棘突層與顆粒層間，加大了瘤胃上皮的韌性，起到支撐，抗壓力與張力的重要功能，有效的維持瘤胃上皮組織結(jié)構(gòu)。

Sertoli cell：支持細(xì)胞；desmoplakin：橋粒；plakophilin：橋粒斑；desmocollin：鈣黏素；desmoglein：橋粒芯蛋白；plakoglobin：橋粒蛋白。

圖4橋粒連接結(jié)構(gòu)圖

Fig.4 Desmosome junction structural representation[26]

橋粒斑是相鄰細(xì)胞間存在橋粒連接部位處的致密斑，主要起到連接細(xì)胞的作用。橋粒斑由錨定蛋白組成，相連于胞內(nèi)的中間絲。橋粒連接將各個(gè)細(xì)胞間的中間絲又連接起來，即形成了緊密的細(xì)胞間連接[27]。目前反芻動(dòng)物瘤胃上皮確定下來的橋粒連接有橋粒芯蛋白1(desmoglein 1)和橋粒鈣黏蛋白1(DSG1)。飼喂奶牛高精料飼糧(精粗比為70∶30)可以顯著下調(diào)desmoglein 1基因的表達(dá)量[26]。山羊在飼喂高精料飼糧(精粗比為60∶40)后也表現(xiàn)出瘤胃上皮desmoglein 1基因的表達(dá)量下調(diào)。說明反芻動(dòng)物在高精料飼喂的條件下，瘤胃上皮細(xì)胞連接功能下降。之后又有學(xué)者在研究SARA時(shí)，給山羊飼喂NFC/NDF為3.23的高精料飼糧，檢測(cè)到SARA組瘤胃上皮橋粒連接蛋白desmoglein 1基因表達(dá)量顯著低于對(duì)照組。這提示隨著飼糧精粗比的逐漸遞增，山羊瘤胃上皮的結(jié)構(gòu)也在逐漸改變，而當(dāng)SARA發(fā)生時(shí)，對(duì)瘤胃上皮橋粒連接產(chǎn)生顯著影響，嚴(yán)重破壞細(xì)胞間連接[14]，引起炎癥反應(yīng)。

2.2.3 SARA對(duì)瘤胃上皮黏著連接的影響

黏著連接是借助于細(xì)胞骨架系統(tǒng)把細(xì)胞與基質(zhì)或者細(xì)胞之間連接成有序而堅(jiān)固的細(xì)胞群體，它的存在為細(xì)胞與基質(zhì)間、細(xì)胞間抵抗機(jī)械張力提供牢固黏合力。

黏著連接廣泛分布在上皮組織的細(xì)胞顆粒層，它基本分為2種，一種是與微絲相連的黏著連接，包含黏合帶與黏合斑[28]，它們統(tǒng)稱為黏合連接。黏合連接通過細(xì)胞內(nèi)黏合蛋白與跨膜黏附蛋白連接成片狀跨細(xì)胞網(wǎng)，將組織連成整體。另一種是與中間絲相連的黏著連接，包括橋粒(desmosome)和半橋粒(hemidesmosome)，共同參與到營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)過程中。反芻動(dòng)物的瘤胃在迷走神經(jīng)控制下，不斷的進(jìn)行蠕動(dòng)，并受到持續(xù)的機(jī)械牽拉，黏著連接能夠保證相鄰細(xì)胞質(zhì)膜間互相黏合，從而有效的抵抗這種牽拉。當(dāng)瘤胃酸中毒時(shí)，黏著連接蛋白基因的表達(dá)會(huì)下調(diào)，加大細(xì)胞間隙，具體調(diào)節(jié)基質(zhì)需要深入探索[14]。

2.2.4 SARA對(duì)瘤胃上皮間隙連接的影響

間隙連接是目前為止發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞間直接進(jìn)行物質(zhì)交流的唯一膜通道結(jié)構(gòu)[29]。這種特殊的連接通道可以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間電信號(hào)與化學(xué)信號(hào)的通訊聯(lián)系，使細(xì)胞系群體間順利完成協(xié)調(diào)與合作。

間隙連接普遍存在于脊椎動(dòng)物顆粒層與棘突層細(xì)胞間，是細(xì)胞連接的一種，間隙連接形成的特殊通道不是持續(xù)開放的，在不同情況下關(guān)閉與開啟的狀態(tài)不同，細(xì)胞可以通過調(diào)控通道開關(guān)，來調(diào)節(jié)物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞，由此調(diào)控胞內(nèi)外的信號(hào)傳遞。間隙連接的這種細(xì)胞間通道，在完成無機(jī)離子與小分子的胞間轉(zhuǎn)移中實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間電化學(xué)與代謝偶聯(lián)。間隙連接的細(xì)胞間偶聯(lián)作用不僅在信息與物質(zhì)轉(zhuǎn)導(dǎo)起作用以外，還被應(yīng)用與胚胎發(fā)育和腫瘤治療中。人體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)21種間隙連接蛋白，小鼠體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)20種。而反芻動(dòng)物瘤胃上皮確定下來的間隙連接蛋白只有Connexin 43。有研究表明，當(dāng)反芻動(dòng)物提高精料飼喂量后，瘤胃液pH下降，同時(shí)瘤胃上皮間隙連接蛋白Connexin 43的基因表達(dá)也下調(diào)，瘤胃屏障功能受損[23]。程萌[14]的試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了以上說法，SARA組的瘤胃上皮Connexin 43基因的表達(dá)量顯著低于對(duì)照組，間隙連接蛋白功能破壞。體外對(duì)瘤胃上皮細(xì)胞培養(yǎng)后研究也是應(yīng)用比較廣泛的方法，王娟[26]利用培養(yǎng)的瘤胃上皮原代細(xì)胞為對(duì)象，觀察培養(yǎng)液中pH和VFA對(duì)Connexin 43連接蛋白的影響，發(fā)現(xiàn)低pH顯著增加其基因表達(dá)量，而VFA的結(jié)果相反。這可能是由于體外研究雙因素培養(yǎng)液pH和VFA對(duì)瘤胃上皮細(xì)胞的影響無法完全擬合體內(nèi)的環(huán)境與代謝狀態(tài)，而表現(xiàn)出與體內(nèi)的結(jié)果不一致，同時(shí)山羊的品種、瘤胃上皮組織的采樣部位以及試驗(yàn)設(shè)計(jì)等都可能成為影響結(jié)果的原因。

2.3 SARA對(duì)瘤胃上皮電生理的影響

瘤胃上皮通透性增高是反映早期瘤胃上皮屏障損傷的重要標(biāo)志。最早丹麥學(xué)者Ussing首次利用尤斯灌流系統(tǒng)(Ussing chamber)研究上皮組織的離子轉(zhuǎn)運(yùn)[30]，如今利用Ussing chamber研究胃腸道上皮通透性已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。Ussing chamber中的電生理指標(biāo)可反映瘤胃上皮組織的通透性，如短路電流(Isc)主要反映離子通過上皮的轉(zhuǎn)運(yùn)能力，Isc增加意味著離子通過上皮的轉(zhuǎn)運(yùn)能力增強(qiáng)；組織導(dǎo)電性(Gt)反映上皮細(xì)胞對(duì)離子的通透性，主要體現(xiàn)的是上皮屏障的完整性，Gt增大表示黏膜上皮完整性受損，上皮通透性增大；跨膜電位差(PD)主要說明瘤胃上皮組織的活性，這些電生理指標(biāo)體現(xiàn)了上皮組織的屏障通透性[31]。在Ussing chamber中利用同位素標(biāo)記或分子標(biāo)記物通過胃腸道上皮的比例來檢測(cè)其上皮通透性已成為比較常用且非常重要的一種手段[32]，常用的標(biāo)記物如辣根過物氧化酶(horseradish peroxidase，HRP)、異硫氰酸熒光素(fluorescein Isothiocyanate，F(xiàn)ITC)等[33]。隨著Ussing Chamber的不斷應(yīng)用和改良，目前這一技術(shù)已成為評(píng)價(jià)胃腸道屏障功能的“金標(biāo)準(zhǔn)”[14]。

Klevenhusen等[33]利用Ussing chamber研究瘤胃上皮通透性的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高精料飼糧能顯著提高瘤胃上皮Isc和Gt，顯著增加大分子標(biāo)記物HRP和小分子標(biāo)記物FITC的流速，說明該研究中高精料飼糧使瘤胃上皮通透性顯著增加。楊淑青[12]研究SARA對(duì)瘤胃上皮電生理的影響，結(jié)果得出，SARA組和恢復(fù)組的瘤胃上皮Isc、Gt以及HRP流速顯著高于對(duì)照組，SARA組和恢復(fù)組瘤胃上皮PD顯著低于對(duì)照組。本課題組曾采用HRP和FITC作為分子標(biāo)記物，發(fā)現(xiàn)SARA的發(fā)生在短期和長(zhǎng)期內(nèi)均提高了奶山羊瘤胃上皮Isc和Gt，顯著降低了PD，也顯著提高了HRP和FITC通過瘤胃上皮的流速[34]。這與Klevenhusen等[33]和楊淑青[12]研究結(jié)果基本一致，說明SARA對(duì)奶山羊瘤胃上皮的完整性造成破壞，使瘤胃上皮對(duì)分子標(biāo)記物HRP和FITC的通透性增大，長(zhǎng)期削弱了瘤胃上皮屏障功能。

3 SARA對(duì)瘤胃內(nèi)環(huán)境的影響

3.1 pH

反芻動(dòng)物的瘤胃處于一個(gè)動(dòng)態(tài)的穩(wěn)恒體系，瘤胃液pH是最基本最重要的生理指標(biāo)。當(dāng)反芻動(dòng)物發(fā)生SARA后瘤胃液pH會(huì)在5.0～5.6波動(dòng)[35]。前人研究發(fā)現(xiàn)，通過飼喂反芻動(dòng)物高精料飼糧導(dǎo)致瘤胃液pH降低，從而使瘤胃黏膜角質(zhì)層脫落，損傷瘤胃上皮細(xì)胞黏附功能。也有研究報(bào)道，瘤胃液pH降低可以增加瘤胃上皮通透性[36]。奶牛在泌乳前期需要大量能量，飼糧中富含碳水化合物的精料增加，進(jìn)入瘤胃后很快產(chǎn)生大量VFA，積累過多后會(huì)降低瘤胃液pH，破壞微生物菌群結(jié)構(gòu)及活性。乳酸的產(chǎn)生進(jìn)一步增加了瘤胃內(nèi)酸度，致使pH降低到5.5以下，引起SARA。王娟[26]研究發(fā)現(xiàn)，低pH顯著促進(jìn)Claudin-1基因表達(dá)，同時(shí)與VFA結(jié)合后共同降低ZO-1基因表達(dá)量。Gozho等[37]曾指出瘤胃液pH在5.2～5.6每天持續(xù)3 h以上就會(huì)發(fā)生SARA，此后動(dòng)物采食量下降，出現(xiàn)炎癥反應(yīng)等。胡紅蓮等[38]將飼糧NFC/NDF增加到3.23時(shí)，瘤胃液pH降低到5.5持續(xù)3 h以上，成功誘導(dǎo)奶山羊發(fā)生SARA。

3.2 VFA

反芻動(dòng)物通過瘤胃厭氧微生物將碳水化合物降解成VFA。瘤胃上皮具有強(qiáng)大的VFA吸收能力，大多數(shù)VFA以被動(dòng)吸收方式經(jīng)由瘤胃上皮吸收后提供能量。它可以用來提供機(jī)體60%～80%的所需能量。VFA主要是C2～C6的短鏈脂肪酸，其中總揮發(fā)性脂肪酸(TVFA)的95%左右為乙酸、丙酸、丁酸[39]。丙酸是肝臟進(jìn)行糖異生的有效前體物，能夠提供給機(jī)體代謝所需的葡萄糖。反芻動(dòng)物通過咀嚼和反芻促進(jìn)唾液分泌，高產(chǎn)奶牛瘤胃中產(chǎn)生79.8～90.0 mol/d的VFA，瘤胃中30%～40% H+可被唾液中和，而達(dá)到瘤胃內(nèi)酸堿穩(wěn)衡的狀態(tài)[40]。

Khafipour等[41]以精料誘導(dǎo)SARA，結(jié)果得出瘤胃液乙酸濃度降低，丙酸、丁酸濃度提高，乙酸/丙酸由3.0∶1.0降至2.1∶1.0。鄔宇航[15]誘導(dǎo)奶山羊發(fā)生SARA過程中，隨著飼糧中NFC/NDF的遞增，瘤胃液TVFA濃度升高，其中，乙酸、丙酸、丁酸濃度都有升高趨勢(shì)，但在整個(gè)試驗(yàn)中乳酸濃度持續(xù)較低。Costa等[42]研究也得出飼喂高精料飼糧后瘤胃液VFA濃度增加。也有研究表明，隨著飼糧NFC/NDF的升高，瘤胃液乙酸濃度及乙酸/丙酸下降，而TVFA濃度呈遞增趨勢(shì)，直到NFC/NDF達(dá)到2.58時(shí)SARA誘導(dǎo)成功，瘤胃液乙酸濃度、乙酸/丙酸顯著降低，TVFA濃度顯著增加，說明瘤胃液丁酸濃度的升高與SARA密切相關(guān)。

翁秀秀[16]從分子層面揭示了高精料飼喂反芻動(dòng)物對(duì)瘤胃內(nèi)VFA吸收的變化，采用不同飼糧飼喂奶牛，與添加62.9%精料+單一玉米秸稈粗料相比，添加41.4%精料+混合粗料下調(diào)了奶牛瘤胃乳頭中VFA轉(zhuǎn)運(yùn)載體基因鈉-氫交換子(Na+/H+exchanger，NHE)1、NHE3和NHE4基因表達(dá)量，顯著上調(diào)單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體1(monocarboxylate transporter-1,MCT-1)基因表達(dá)量，同時(shí)下調(diào)瘤胃乳頭中乙酰輔酶A合成酶短鏈家族1(acyl-CoA synthetase short-chain family member1，ACSS-1)基因的表達(dá)。

3.3 瘤胃異常產(chǎn)物

內(nèi)毒素是革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁的組成成分，具有滲透性屏障功能[43]。當(dāng)反芻動(dòng)物機(jī)體發(fā)生SARA后，瘤胃內(nèi)革蘭氏陰性菌破裂，細(xì)胞壁中的內(nèi)毒素釋放進(jìn)入瘤胃，損傷瘤胃上皮細(xì)胞，破壞瘤胃屏障功能[44]。隨后通過瘤胃屏障遷移進(jìn)入血液[45]，使血液中的內(nèi)毒素濃度增加，引發(fā)全身性炎癥反應(yīng)，并增加機(jī)體免疫活化狀態(tài)[46]。當(dāng)內(nèi)毒素的濃度積累到一定程度后將引起內(nèi)毒素血癥。本課題組以往研究表明，當(dāng)增加飼糧NFC/NDF后，血漿內(nèi)毒素濃度升高，并引發(fā)奶山羊內(nèi)毒素血癥[47]。也有資料顯示，高精料誘導(dǎo)反芻動(dòng)物發(fā)生SARA時(shí)往往會(huì)伴隨血漿或者瘤胃液中內(nèi)毒素濃度的增加[37]。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，飼糧NFC/NDF由1.40增加到3.23時(shí)，血漿中內(nèi)毒素的濃度也逐漸增加，由15.76×103EU/mL顯著增加到85.55×103EU/mL，與前人報(bào)道[48]相符。Chin等[49]對(duì)小腸上皮細(xì)胞研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)毒素增加同時(shí)會(huì)增加一氧化氮(NO)的生成，破壞緊密連接蛋白ZO-1，改變緊密連接蛋白的結(jié)構(gòu)和功能。章森[50]研究了不同飼糧模式對(duì)血漿內(nèi)毒素濃度及血漿代謝產(chǎn)物的影響規(guī)律，結(jié)果表明，血漿中的內(nèi)毒素濃度主要受飼糧精粗比影響，而血漿代謝產(chǎn)物與奶牛免疫變化、生產(chǎn)性能變化密切相關(guān)[51]。

HIS是重要的生物活性物質(zhì)之一，也是Ⅰ型變態(tài)反應(yīng)的重要介質(zhì)，參與變態(tài)反應(yīng)、過敏反應(yīng)、血管收縮和舒張；同時(shí)也是炎癥反應(yīng)和免疫損傷的重要介質(zhì)。當(dāng)發(fā)生SARA時(shí)，瘤胃內(nèi)環(huán)境發(fā)生紊亂，瘤胃內(nèi)長(zhǎng)期處于低pH狀態(tài)，組氨酸脫羧形成HIS，異常代謝產(chǎn)物HIS等增多[51]，造成瘤胃黏膜損傷，降低了瘤胃屏障功能。異常代謝產(chǎn)物HIS就會(huì)在這種情況下通過破損的瘤胃黏膜進(jìn)入血液引起機(jī)體炎癥反應(yīng)[1]。郭鵬等[52]指出血液中HIS濃度隨飼糧NFC/NDF增加而表現(xiàn)增加趨勢(shì)。Aschenbach等[25]調(diào)查顯示，HIS誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，或增加細(xì)胞脫落，或干涉細(xì)胞核分裂和細(xì)胞成熟，這些變化意味著在SARA過程中異常代謝產(chǎn)物HIS能干擾上皮細(xì)胞的再生，進(jìn)而造成細(xì)胞損傷，引發(fā)炎癥反應(yīng)。同時(shí)，也有報(bào)道指出，當(dāng)奶牛飼糧NFC/NDF達(dá)到2.58時(shí)發(fā)生SARA，瘤胃液中HIS的濃度升至116.74 ng/mL，而血漿中的HIS濃度呈先升高后降低的變化[1]。HIS濃度升高與機(jī)體的病理改變明顯相關(guān)，能夠引起炎癥反應(yīng)，成為SARA發(fā)生的重要因素之一，并具有加重病情發(fā)展的作用。

3.4 瘤胃微生物區(qū)系

瘤胃內(nèi)存在大量的真菌，細(xì)菌及原蟲等微生物群體，它們互利共生構(gòu)成了瘤胃內(nèi)穩(wěn)定的發(fā)酵系統(tǒng)。當(dāng)反芻動(dòng)物過量采食易發(fā)酵碳水化合物時(shí)。瘤胃微生物的生長(zhǎng)速率會(huì)顯著提高，加快瘤胃發(fā)酵，產(chǎn)生過多的有機(jī)酸進(jìn)而降低瘤胃液pH引發(fā)SARA。發(fā)生SARA后瘤胃內(nèi)微生物結(jié)構(gòu)與數(shù)量產(chǎn)生變化：原蟲大量死亡，纖維分解菌數(shù)量降低，革蘭氏陰性菌大量死亡[53]。韓昊奇[54]誘導(dǎo)奶山羊發(fā)生SARA的試驗(yàn)表明，當(dāng)NFC/NDF為1.24時(shí)，瘤胃內(nèi)原蟲數(shù)量最高，但隨著NFC/NDF的遞增，原蟲數(shù)量極顯著下降，到SARA期降至最低值。郭鵬等[52]的研究同樣發(fā)現(xiàn)，SARA發(fā)生過程中變化最明顯的是淀粉分解菌數(shù)量，它隨NFC/NDF增加而增加。當(dāng)瘤胃內(nèi)pH進(jìn)一步降低，瘤胃菌群平衡受到破壞，耐酸菌大量繁殖，產(chǎn)生乳酸等一些有害物質(zhì)，加重了SARA的病情。同時(shí)壞死桿菌數(shù)量劇增，高達(dá)正常期的十幾倍。而普雷沃氏菌(P.ruminicola)有較寬的酸度緩沖能力。多數(shù)纖維分解菌在pH為6.0時(shí)失去活性，但采用遺傳工程技術(shù)后的P.ruminicolaB.4菌株可以對(duì)抗pH=5.5的生存環(huán)境，因此采用基因調(diào)控重組抗酸的纖維分解菌成為調(diào)控瘤胃微生物的最有效方法之一[40]。

3.5 其他因素

SARA對(duì)反芻動(dòng)物的健康造成潛移默化的影響，干擾機(jī)體免疫功能，使細(xì)胞免疫處于主導(dǎo)作用，炎性細(xì)胞分泌增加[38]。采食量下降，產(chǎn)奶量降低，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。隨著SARA的發(fā)展，動(dòng)物會(huì)引起腹瀉、腸黏膜損傷、蹄葉炎、肝損傷膿腫及其他炎癥反應(yīng)[55]。

4 小 結(jié)

SARA的發(fā)生不僅導(dǎo)致反芻動(dòng)物瘤胃上皮結(jié)構(gòu)功能的改變，同時(shí)造成瘤胃內(nèi)發(fā)酵紊亂，微生物菌群結(jié)構(gòu)改變，異常代謝產(chǎn)物增多，進(jìn)而破壞瘤胃黏膜的完整性，使瘤胃上皮屏障結(jié)構(gòu)遭到損傷。目前，多數(shù)研究都集中在SARA的預(yù)防、判定、治療及其發(fā)生發(fā)展的病理學(xué)問題上，而SARA對(duì)反芻動(dòng)物瘤胃上皮的損傷機(jī)制與作用途徑并不十分清晰。為此，有必要深入開展研究，探索SARA發(fā)生后對(duì)瘤胃上皮屏障功能與分子調(diào)控機(jī)制的影響。同時(shí)，隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，各種測(cè)序分析的相關(guān)研究琳瑯滿目，其中瘤胃微生物宏基因組的測(cè)序與分析方興未艾，這為更好地了解SARA發(fā)生相關(guān)功能基因的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和微生態(tài)環(huán)境、挖掘關(guān)鍵信號(hào)通路等具有指導(dǎo)意義，更為研究高精料飼糧條件下如何提高飼料的利用率，保證瘤胃健康有效的營養(yǎng)調(diào)控技術(shù)提供理論依據(jù)。

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