李 翔 ALI Mujtaba Shah 王之盛 胡 瑞 黎光楊 姚小鶴 王艷陽 梁秀容 張祺琪 鄒華圍 彭全輝 薛 白 王立志
(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物營養(yǎng)研究所,四川省低碳養(yǎng)殖與安全生產(chǎn)高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,成都 611130)
去勢(shì)通常是指摘除家畜睪丸和副性腺或使睪丸萎縮被機(jī)體吸收而失去正常生殖能力的外科手術(shù)。而半去勢(shì)是去掉公畜單側(cè)睪丸和副性腺的一種重要的研究睪丸發(fā)育的方法。已有研究表明,去勢(shì)會(huì)導(dǎo)致公畜體內(nèi)激素濃度發(fā)生改變,其中主要是性激素的變化[1],從而使其攻擊性[2]、生長性能[3]大幅降低,并且還能顯著提高其肉品質(zhì)[4-5],因此是生產(chǎn)管理中產(chǎn)出高檔雪花肉的方法之一。此外,前人研究還發(fā)現(xiàn)內(nèi)源性激素的改變能夠顯著影響瘤胃代謝水平,例如雌二醇(E2)抑制瘤胃代謝,而孕酮(PROG)和睪酮(T)則提高瘤胃代謝。雄性水牛去勢(shì)后發(fā)現(xiàn),其瘤胃微生物蛋白、總揮發(fā)性脂肪酸濃度降低,而氨態(tài)氮(NH3-N)濃度升高[6]。蔡天權(quán)等[7]經(jīng)過體內(nèi)和體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),無論是肌肉注射0.1 mg/kg BW的17β-雌二醇還是體外發(fā)酵添加0.1 mg/mL 17β-雌二醇都能夠使瘤胃液微生物總脫氫酶活性和總揮發(fā)性脂肪酸濃度顯著降低,抑制瘤胃代謝。小鼠半去勢(shì)研究表明,與半去勢(shì)組相比,雙去勢(shì)組單位體積去睪丸胴體和肌肉重量均無顯著差異,但雙去勢(shì)組平均日增重(ADG)較低[8]。同時(shí)Wang等[9]對(duì)半去勢(shì)和未去勢(shì)的小鼠進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),半去勢(shì)后的小鼠普遍具有代償性增長現(xiàn)象,即半去勢(shì)后生長情況與未去勢(shì)無顯著差異。此外,半去勢(shì)小鼠還會(huì)出現(xiàn)代償性雄激素生成,從而具有正常的生殖能力[10]。雖然目前對(duì)去勢(shì)的研究較為成熟,但集中于探究不同去勢(shì)時(shí)間、不同去勢(shì)方法和雙去勢(shì)與未去勢(shì)之間的影響,對(duì)反芻動(dòng)物半去勢(shì)的研究至今未見報(bào)道。因此,本研究主要探究不同去勢(shì)程度(雙去勢(shì)、半去勢(shì)和未去勢(shì))對(duì)筠連黃牛生長性能、血液指標(biāo)和瘤胃發(fā)酵的影響,旨在為不同程度去勢(shì)對(duì)地方肉牛品種的影響提供一定的理論依據(jù),并對(duì)半去勢(shì)在肉牛上的運(yùn)用提供參考。
試驗(yàn)選用年齡一致(9月齡)、體重[(184.46±17.37)kg]相近、健康的筠連黃牛公牛18頭。
將18頭筠連黃牛隨機(jī)分成3組,即假手術(shù)組(未去勢(shì),僅在陰囊左側(cè)劃一刀)、雙去勢(shì)組(去掉全部睪丸及副性腺)和半去勢(shì)組(去掉左側(cè)睪丸及副性腺),每組6頭牛。去勢(shì)后觀察14 d,無不良反應(yīng)后開始飼養(yǎng)試驗(yàn),預(yù)試期7 d,正試期240 d。
試驗(yàn)飼糧營養(yǎng)水平達(dá)到《肉牛飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》(NY/T 815—2004)對(duì)體重250 kg增重800 g/d肉牛的推薦標(biāo)準(zhǔn),精粗比為4∶6。
表1 試驗(yàn)飼糧組成及營養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))
試驗(yàn)于2019年11月至2020年7月在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)場進(jìn)行。試驗(yàn)前筠連黃牛統(tǒng)一打耳標(biāo),接種疫苗,驅(qū)蟲,并定時(shí)打掃牛舍衛(wèi)生和消毒。所有試驗(yàn)牛分欄飼養(yǎng),每天飼喂2次(09:00和17:00),并保證自由采食和飲水。
1.5.1 生長性能測定
正試期第1天和第240天08:00,對(duì)肉牛進(jìn)行空腹稱重,計(jì)算各組筠連黃牛平均日增重;試驗(yàn)期每天記錄各試驗(yàn)牛精料、粗料實(shí)際飼喂量,并換算成干物質(zhì)采食量(DMI);按照如下公式計(jì)算營養(yǎng)物質(zhì)攝入量:
營養(yǎng)物質(zhì)攝入量=干物質(zhì)采食量×
飼糧所含營養(yǎng)物質(zhì)百分比。
1.5.2 血清采集與指標(biāo)測定
在正試期第240天晨飼前頸靜脈采集血液,靜置30 min后以3 000 r/min離心10 min制備血清,置于-20 ℃冰箱保存,用于血清激素及生化指標(biāo)的測定。
血清激素濃度測定:采用酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)法測定血清中睪酮、雌二醇、孕酮、促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)、胰高血糖素(GC)、胰島素(INS)、生長激素(GH)和生長抑素(SS)的濃度。上述指標(biāo)測定所用試劑盒均購于南京建成生物工程研究所。
血清生化指標(biāo)測定:血清中尿素氮(UN)、白蛋白(ALB)、總蛋白(TP)、甘油三酯(TG)、游離脂肪酸(NEFA)、葡萄糖(GLU)、高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)、總膽固醇(TC)、β-羥基丁酸(β-HB)含量與堿性磷酸酶(ALP)、谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)、谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)活性使用全自動(dòng)生化分析儀(3100,日立,日本)測定,并計(jì)算球蛋白(GLO)含量和白球比(A/G),其中球蛋白含量為總蛋白與白蛋白含量的差值,白球比為白蛋白與球蛋白含量的比值。
1.5.3 瘤胃液采集與指標(biāo)測定
于正試期第240天晨飼前1 h采用口腔瘤胃導(dǎo)管取樣法,通過連接有聚氯乙烯(PVC)管的真空泵抽取筠連黃牛的瘤胃液。丟棄前150 mL的瘤胃內(nèi)容物以避免唾液的污染[11]。然后抽取60 mL瘤胃液,測定完pH后將瘤胃液經(jīng)4層紗布過濾分裝在15 mL離心管中,放入-20 ℃冰箱保存。
瘤胃發(fā)酵參數(shù)測定:瘤胃液pH采用25型高精度pH酸度計(jì)進(jìn)行測定;氨態(tài)氮濃度采用堿性次氯酸鈉-苯酚分光光度法進(jìn)行測定[12];使用差速離心法和二喹啉甲酸(BCA)法測定微生物蛋白(MCP)濃度,具體操作步驟參照莊二林[13]的方法和試劑盒說明書(蛋白定量試劑盒,南京建成生物工程研究所);乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸和異戊酸6種揮發(fā)性脂肪酸(VFA)濃度是以巴豆酸為內(nèi)標(biāo)物采用氣相色譜儀(瓦里安CP-3800,美國)測定;總揮發(fā)性脂肪酸(TVFA)濃度為乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸和異戊酸濃度之和。
用Excel 2016對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理,以SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA),并用Duncan氏法進(jìn)行多重比較,結(jié)果以平均值和均值標(biāo)準(zhǔn)誤(SEM)表示,P≤0.05為差異顯著。
由表2可知,去勢(shì)后240 d時(shí),雙去勢(shì)組筠連黃牛體重相比假手術(shù)組顯著增高(P≤0.05);此外,雙去勢(shì)組的平均日增重顯著高于假手術(shù)組(P≤0.05)。
表2 不同去勢(shì)程度對(duì)筠連黃牛生長性能的影響
由表3可知,不同去勢(shì)程度對(duì)筠連黃牛飼糧、粗料和精料干物質(zhì)采食量及各營養(yǎng)物質(zhì)攝入量均無顯著影響(P>0.05)。
表3 不同去勢(shì)程度對(duì)筠連黃牛干物質(zhì)采食量和營養(yǎng)物質(zhì)攝入量的影響
由表4可知,雙去勢(shì)組血清睪酮濃度比半去勢(shì)組和假手術(shù)組分別降低了46.59%和51.99%,差異顯著(P≤0.05),而雙去勢(shì)組血清雌二醇濃度比半去勢(shì)組和假手術(shù)組分別升高了15.82%和27.55%,差異顯著(P≤0.05);與假手術(shù)組相比,雙去勢(shì)組血清胰島素和生長抑素濃度顯著升高(P≤0.05),而血清生長激素濃度則顯著降低(P≤0.05);3組之間血清孕酮、促腎上腺皮質(zhì)激素和胰高血糖素濃度無顯著差異(P>0.05)。
表4 不同去勢(shì)程度對(duì)筠連黃牛血清激素濃度的影響
由表5可知,不同去勢(shì)程度對(duì)筠連黃牛血清總膽固醇、甘油三酯、高密度脂蛋白、葡萄糖、β-羥基丁酸、白蛋白、尿素氮濃度與谷丙轉(zhuǎn)氨酶活性均未造成顯著影響(P>0.05);雙去勢(shì)組血清游離脂肪酸濃度比假手術(shù)組降低看53.85%,差異顯著(P≤0.05);而與雙去勢(shì)組相比,無論是假手術(shù)組還是半去勢(shì)組,血清低密度脂蛋白濃度、谷草轉(zhuǎn)氨酶和堿性磷酸酶活性均顯著降低(P≤0.05);此外,與假手術(shù)組相比,雙去勢(shì)組血清總蛋白和球蛋白濃度分別降低了13.22%和26.30%,差異顯著(P≤0.05);同時(shí),雙去勢(shì)組白球比顯著高于假手術(shù)組(P≤0.05)。
表5 不同去勢(shì)程度對(duì)筠連黃牛血清生化指標(biāo)的影響
由表6可知,雙去勢(shì)組筠連黃牛瘤胃液pH顯著高于假手術(shù)組(P≤0.05);與假手術(shù)組相比,雙去勢(shì)組瘤胃液氨態(tài)氮、微生物蛋白、總揮發(fā)性脂肪酸、乙酸、丙酸、異戊酸和異丁酸濃度均顯著降低(P≤0.05);此外,雙去勢(shì)組瘤胃液丁酸濃度較假手術(shù)組降低了39.40%,有顯著降低的趨勢(shì)(0.05
表6 不同去勢(shì)程度對(duì)筠連黃牛瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響
研究表明,動(dòng)物生長與體內(nèi)雄性激素濃度密切相關(guān),睪酮影響動(dòng)物生長激素的分泌,促進(jìn)蛋白質(zhì)合成、骨骼生長和鈣磷沉積,體內(nèi)雄性激素濃度高的動(dòng)物生長速度更快[14-16]。由本試驗(yàn)結(jié)果可以看出,與未去勢(shì)相比,雙去勢(shì)能夠顯著降低筠連黃牛的體重和平均日增重,這一點(diǎn)與郭同軍等[17]的研究相一致。Bretschneider[18]指出,對(duì)于不同品種肉牛,不同去勢(shì)方式及不同去勢(shì)月齡對(duì)增重效果的影響較一致,即去勢(shì)降低了肉牛增重效果。Mach等[19]對(duì)8月齡荷斯坦牛閹割后的生長性能的研究表明,未去勢(shì)組終末體重和平均日增重均顯著高于去勢(shì)組;lvarez-Rodríguez等[20]對(duì)10月齡野牛去勢(shì)后發(fā)現(xiàn),在19月齡后未去勢(shì)野牛體重顯著高于去勢(shì)野牛,同時(shí)在21月齡時(shí)去勢(shì)野牛平均日增重也顯著低于未去勢(shì)野牛。李宇等[21]對(duì)3月齡小尾寒羊去勢(shì)后發(fā)現(xiàn),去勢(shì)并不會(huì)導(dǎo)致干物質(zhì)采食量出現(xiàn)顯著性改變,這與本試驗(yàn)結(jié)果一致。
本試驗(yàn)中雙去勢(shì)組終末體重和平均日增重相比假手術(shù)組分別顯著降低了13.89%和33.33%,然而李旭等[3]對(duì)去勢(shì)后安草雜交公牛生長性能的研究顯示,通過育肥試驗(yàn)后,去勢(shì)組的終末體重和平均日增重比未去勢(shì)組分別顯著降低了4.52%和14.91%,對(duì)于這種結(jié)果的差異可能是因?yàn)榕5钠贩N不同所導(dǎo)致。雖然本試驗(yàn)中半去勢(shì)組終末體重和平均日增重與假手術(shù)組沒有顯著差異,但是存在普遍降低的現(xiàn)象。對(duì)于類似研究,Wang等[9]探究半去勢(shì)對(duì)小鼠生長發(fā)育影響的研究發(fā)現(xiàn),與未去勢(shì)組相比,半去勢(shì)組小鼠體重、去睪丸體重和體增重均無顯著變化。該現(xiàn)象的合理解釋可能是半去勢(shì)后的動(dòng)物可能存在代償性機(jī)制,使得自身體重和增重與假手術(shù)組之間差異不顯著。
眾所周知,無論是雄性還是雌性動(dòng)物,體內(nèi)都含有一定濃度的雄激素和雌激素,但是兩者濃度卻各不相同。雄性動(dòng)物雄激素較多而雌激素較少,雌性動(dòng)物恰好相反。前人研究發(fā)現(xiàn),公畜去勢(shì)后體內(nèi)睪酮濃度顯著降低[22],而半去勢(shì)卻因保留了一側(cè)睪丸出現(xiàn)代償性雄激素生成現(xiàn)象[10],這與本試驗(yàn)結(jié)果相一致。雌激素中活性最強(qiáng)的是雌二醇,雌二醇主要作用是促進(jìn)脂肪的合成,使血液中高密度脂蛋白濃度增加,從而降低膽固醇濃度。呂強(qiáng)[23]對(duì)22~26月齡青年新疆褐去勢(shì)后血清激素濃度的研究發(fā)現(xiàn),去勢(shì)組新疆褐牛血清雌二醇濃度顯著高于未去勢(shì)組。He等[24]對(duì)雄性田鼠去勢(shì)后發(fā)現(xiàn),去勢(shì)后1~4周,血清雌二醇濃度逐漸升高,并且第3、4周與之前幾周呈現(xiàn)出顯著改變。促腎上腺皮質(zhì)激素和胰高血糖素是促進(jìn)脂肪分解的激素,而胰島素則是通過增加葡萄糖的氧化分解,促進(jìn)葡萄糖合成糖原、脂肪、蛋白質(zhì)等非糖物質(zhì),從而降低血糖濃度。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),血清胰島素濃度從高到底依次是雙去勢(shì)組、半去勢(shì)組和假手術(shù)組,且雙去勢(shì)組與假手術(shù)組差異顯著;同時(shí),促腎上腺皮質(zhì)激素和胰高血糖素濃度變化雖然不顯著,但是其變化趨勢(shì)與胰島素幾乎相反。這可能說明不同去勢(shì)程度對(duì)動(dòng)物機(jī)體脂肪代謝具有一定的影響,其中雙去勢(shì)組筠連黃牛機(jī)體脂肪合成代謝最強(qiáng),其次是半去勢(shì)組,最后是假手術(shù)組。生長激素是垂體前葉分泌的一種肽類激素,對(duì)機(jī)體生長發(fā)育起著重要的作用,能夠促進(jìn)骨骼的生長。與之相反的是生長抑素,它能抑制生長激素的分泌。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),隨著去勢(shì)程度的增加,血清生長激素濃度逐漸降低,生長抑素濃度逐漸升高,抑制機(jī)體的生長發(fā)育,這與去勢(shì)240 d時(shí)雙去勢(shì)組體重顯著降低的結(jié)果相一致。
血清生化指標(biāo)能夠較為粗略地反映動(dòng)物機(jī)體的新陳代謝和健康狀況[25]。低密度脂蛋白和高密度脂蛋白在血清中常與膽固醇結(jié)合,是2種重要的載脂蛋白,低密度脂蛋白主要將膽固醇從肝臟運(yùn)送到全身組織,而高密度脂蛋白將各組織的膽固醇送回肝臟進(jìn)行分解[26]。游離脂肪酸是甘油三酯分解后的產(chǎn)物,其濃度可以用來衡量脂肪動(dòng)員的程度[16]。本試驗(yàn)結(jié)果表明,雙去勢(shì)組血清低密度脂蛋白和高密度脂蛋白濃度均高于其他2組,而游離脂肪酸濃度顯著低于假手術(shù)組,這說明雙去勢(shì)能夠改變筠連黃牛血清脂質(zhì)代謝水平,并且脂肪合成代謝較假手術(shù)組強(qiáng)。Shah等[27]對(duì)筠連黃牛進(jìn)行不同程度去勢(shì)后發(fā)現(xiàn),在去勢(shì)后60~120 d,雙去勢(shì)筠連黃牛血清甘油三酯、高密度脂蛋白和低密度脂蛋白濃度高于半去勢(shì)組和未去勢(shì)組,與本研究結(jié)果一致。堿性磷酸酶是體內(nèi)代謝的關(guān)鍵酶,其活性與體內(nèi)糖類、脂肪和蛋白質(zhì)的吸收有著密切的關(guān)聯(lián)。本試驗(yàn)中雙去勢(shì)組血清堿性磷酸酶活性高于其他2組,說明去勢(shì)能夠提高該酶的活性,促進(jìn)脂肪的合成。血清白蛋白與球蛋白之和即為總蛋白,其濃度升高有利于機(jī)體的生長發(fā)育;其中血清球蛋白濃度的高低與動(dòng)物機(jī)體免疫能力和蛋白質(zhì)代謝能力相關(guān),球蛋白濃度高,說明免疫力相對(duì)較高,蛋白質(zhì)代謝能力強(qiáng);同時(shí)白球比也與機(jī)體免疫系統(tǒng)狀態(tài)相關(guān)[28],該比值降低代表機(jī)體內(nèi)用于提高自身免疫力的球蛋白相對(duì)更多,則抵抗力更強(qiáng),反之抵抗力較弱。通過本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),雙去勢(shì)組血清球蛋白和總蛋白含量顯著低于假手術(shù)組,這可能說明雙去勢(shì)能夠?qū)C(jī)體的免疫能力造成損傷,并且使蛋白質(zhì)合成能力下降,不利于機(jī)體的生長發(fā)育。
反芻動(dòng)物的瘤胃是一個(gè)巨大的“發(fā)酵罐”,在發(fā)酵過程中會(huì)產(chǎn)生酸性和堿性物質(zhì),瘤胃液pH作為重要測定指標(biāo),在評(píng)價(jià)瘤胃內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)中具有重要作用。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),雙去勢(shì)組瘤胃液pH顯著高于假手術(shù)組,這可能與雙去勢(shì)組瘤胃液總揮發(fā)性脂肪酸濃度降低有關(guān)。瘤胃液微生物蛋白濃度一方面可以反映瘤胃微生物種群數(shù)量的高低,另一方面也與瘤胃液氨態(tài)氮濃度有關(guān)。通常在一定范圍內(nèi),隨著瘤胃液氨態(tài)氮濃度的增加,微生物蛋白的合成也增加。楊國宇[29]向裝有胃腸道瘺管的雄性水牛經(jīng)十二指腸瘺管注入大豆黃酮后,發(fā)現(xiàn)睪酮濃度升高增加了瘤胃的消化代謝,進(jìn)而提高了瘤胃液微生物蛋白濃度。本試驗(yàn)中雙去勢(shì)組瘤胃液氨態(tài)氮濃度顯著低于其他2組,而微生物蛋白濃度呈現(xiàn)相反的結(jié)果,因此可以推測隨著去勢(shì)程度的增加導(dǎo)致睪酮濃度不斷降低,從而影響瘤胃液氨態(tài)氮和微生物蛋白的濃度。瘤胃代謝能產(chǎn)生大量的短鏈脂肪酸,這些短鏈脂肪酸為反芻動(dòng)物提供70%~80%的能量[30]。研究發(fā)現(xiàn),瘤胃代謝與機(jī)體內(nèi)源性激素有關(guān),雌二醇抑制瘤胃代謝[7],而睪酮?jiǎng)t增強(qiáng)瘤胃代謝[31]。對(duì)不同性別24月齡荷斯坦牛瘤胃液的研究發(fā)現(xiàn),與母牛相比,公牛對(duì)飼糧中總固體物和酸性洗滌纖維的降解率較高,瘤胃液中總揮發(fā)性脂肪酸濃度較高,并且不同性別間瘤胃細(xì)菌群落存在顯著差異[32]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),與假手術(shù)組相比,雙去勢(shì)組的筠連黃牛瘤胃液揮發(fā)性脂肪酸(除戊酸和丁酸)濃度均顯著降低,而半去勢(shì)組卻無顯著變化,其原因可能是雙去勢(shì)后睪酮濃度降低,雌二醇濃度升高導(dǎo)致瘤胃代謝降低。瘤胃發(fā)酵能順利進(jìn)行依賴于瘤胃微生物,反芻動(dòng)物攝入的飼糧在其作用下被分解成能被機(jī)體消化吸收的營養(yǎng)物質(zhì),并且營養(yǎng)物質(zhì)攝入量又影響著瘤胃微生物,由此可見其營養(yǎng)物質(zhì)攝入量影響著瘤胃發(fā)酵。本研究發(fā)現(xiàn),雙去勢(shì)組雖然瘤胃代謝顯著降低,但其干物質(zhì)采食量和各營養(yǎng)物質(zhì)攝入量與其他2組相比無顯著差異,因此認(rèn)為這可能是因?yàn)閮?nèi)分泌激素改變所導(dǎo)致。前人研究發(fā)現(xiàn),在瘤胃細(xì)菌、原蟲和纖毛蟲表面發(fā)現(xiàn)了激素受體[7,33],此外,在單胃動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)性激素可以改變微生物區(qū)系[34]。對(duì)于本試驗(yàn)中雙去勢(shì)組瘤胃揮發(fā)性脂肪酸濃度較低的另一種解釋是雙去勢(shì)導(dǎo)致激素濃度改變,從而影響了瘤胃微生物表面激素受體的結(jié)合而影響了微生物區(qū)系。
綜上可知,雙去勢(shì)后的筠連黃牛生長性能較差,抑制了瘤胃代謝,但能一定程度促進(jìn)脂肪合成;半去勢(shì)后的筠連黃牛由于睪丸激素的代償性分泌,能彌補(bǔ)單側(cè)睪丸缺失所產(chǎn)生的不利影響,使其與假手術(shù)組無顯著差異。