饲喂不同水平热处理大豆对肉牛体组织和血清中类胰岛素生长因子-Ⅰ、生长激素、胰岛素和瘦素水平的影响

孙 伟 ，马文健 ，宋恩亮，赵广永*

（1.中国农业大学动物科技学院，北京 100193；2.山东省农业科学院畜牧研究所，山东 济南 250100）

生长激素是垂体前叶合成分泌的一种蛋白质激素，其作用是将吸收的养分在各组织间重新分配，可以直接作用于动物的肝脏，脂肪组织和肌肉，刺激蛋白质和胶原合成以及组织对循环系统中氨基酸的摄取和利用，同时抑制脂肪的合成[1]。生长激素对牛生长及生产性能的影响主要包括，提高生长速度，增加日增重，提高胴体蛋白质比例，降低脂肪比例，改善饲料利用率，增加产奶量等[2]。近年来国外许多研究报道，牛生长激素能提高产肉性能、增加产乳量，提高养牛户的生产效益[3]。研究表明，通过外源方式给肉牛注射生长激素，可以提高肉牛生长速度，改善饲料转化率，提高血清中类胰岛素生长因子-I（IGF-I）水平[4]。据报道，粗蛋白是决定肉牛体内IGF-I水平的最主要因素，但是IGF-I对粗蛋白的反应可能会受到可利用代谢能的影响。低营养水平会增强IGF-I对生长激素的反应[5]。IGF-I是哺乳动物的生长调节因子，生长激素的促生长作用是通过IGF-I介导的，而IGF-I可以扩大生长激素的促生长作用。此外，生长激素和IGF-I之间还具有协同作用，在很多信号通路的会合过程中发挥重要作用。IGF-I在生长内分泌调控中是直接促进生长的激素，能增加机体或细胞对氨基酸的摄取和利用，促进蛋白质和RNA的合成，降低体内蛋白质的降解，促进肌肉的生长；除此之外，IGF-I还可与其他生长因子通过协同作用促进成肌细胞、成骨细胞及胶质细胞等的增殖和分化[6]。研究发现，牛血浆中的IGF-I水平与日增重之间有显著的正相关关系[7]。大豆是肉牛生产经常使用的一种优质蛋白饲料，其粗蛋白含量大约为42%，粗脂肪含量大约为18%。添加大豆产品可以显著提高肉牛日粮中粗蛋白和粗脂肪的含量，有利于氨基酸和蛋白质的合成，进而为生长激素等蛋白质类激素提供合成原料。本研究主要探讨在日粮中添加热处理大豆对肉牛体组织和血清中生长激素以及类胰岛素生长因子-I水平的影响，分析饲喂热处理大豆对肉牛生产性能影响的机制，为肉牛生产实践提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 大豆处理与试验日粮

在240℃条件下，将大豆在炒锅中翻炒10min，以灭活胰蛋白酶抑制因子等抗营养因子。然后，将翻炒后大豆粉碎过3mm（粗粉碎）网筛，过筛后备用。

试验开始前，测定各种饲料原料的干物质（OM），粗蛋白（CP），粗脂肪（EE），中性洗涤纤维（NDF）进行，按实测值配合日粮。净能（NE）是根据总能（GE）计算得出。日粮组成和营养水平如表1所示。

表1 日粮组成与营养水平Table1 Ingredients and chemical composition of experimental diets

1.2 试验动物

选用12头24月龄杂交肉牛（利木赞×鲁西黄牛，平均体重为532.6±20.9kg）作为试验牛，随机分为三组，每组动物头数为4头，饲以的日粮中分别含有3.60%，10.06%和15.72%的粗粉碎烘烤大豆，作为处理1，处理2和处理3。

1.3 饲养管理

试验肉牛的饲养与管理要求参照 《北京市实验动物管理条例》（2002）进行。选用由河北省威远动物药业有限公司生产的金伊维（主要成分是伊维菌素）对试验肉牛驱虫。肉牛每50kg体重饲喂5g，隔天再喂1次，共喂2次；此外，选用山东兴邦药业有限公司生产的健胃散帮助试验肉牛恢复瘤胃正常功能，肉牛每50kg体重饲喂40g。每天饲喂2次，连喂3d。试验肉牛每天饲喂两次，时间为上午8:00和下午17:00，采用全混合日粮，自由饮水。

1.4 样品采集与分析测定

试验期的最后一天，待试验肉牛禁食24h后进行屠宰。采集每头试验肉牛的背最长肌、背部脂肪、肝脏和血液样品。随后，将背最长肌、背部脂肪、肝脏样品置于-70℃液氮罐中，血液样品静置，取血清置于-4℃冰箱内保存。

饲料样品的总能是利用弹式热量计进行测定。其他指标包括干物质，粗蛋白，粗脂肪，中性洗涤纤维和灰分均按照 AOAC （1990）[8]的方法 934.01、954.01、920.39、2002.04和942.05进行测定。有机物根据灰分含量计算得到。所有样品的分析过程均包括一个重复。

组织和血液样品中的胰岛素、瘦素、生长激素和胰岛素样生长因子-I（IGF-I）采用放射免疫法进行测定，试剂盒购于北京华英生物技术研究所。

1.5 统计分析与计算方法

所有数据都利用SPSS（10.0版）中的ANOVA过程进行统计分析。P＜0.05表示差异显著，P＜0.01表示差异极显著。多重比较使用Duncan’s多重比较程序进行分析。

2 结果

2.1 营养物质采食量

结果如表2所示。试验结果表明，不同处理的日粮之间在干物质、有机物、粗脂肪、粗蛋白和净能方面没有显著差异（P＞0.05）。除此之外，随着粗粉碎烘烤大豆添加水平的增加，中性洗涤纤维的日采食量有所下降（P＜0.05）。

2.2 体组织和血清中的IGF-I水平

如表3所示，三个处理组之间，肝脏和背部脂肪中 IGF-I的水平没有显著差异（P＞0.05），处理 2背最长肌中的IGF-I水平显著高于处理 1和处理3（P＜0.05）。三个处理中的生长激素和胰岛素水平之间没有显著差异（P＞0.05）。日粮中热处理大豆添加水平对肝脏和背部脂肪中瘦素水平没有显著影响，三个处理组的肝脏和背部脂肪中的瘦素含量没有显著差异 （P＞0.05）。处理1和处理2的背最长肌中的瘦素水平极显著地高于处理 3（P＜0.01），而处理 1和处理 2之间没有显著差异（P＞0.05）。并且，肝脏中瘦素水平随着粗粉碎大豆添加水平的增加而增加；相反地，背部脂肪中瘦素水平随着粗粉碎大豆添加水平的增加而降低，但都没有达到显著水平（P＞0.05）。

表3 肉牛体组织和血清中的不同激素的水平Table3 Level of different hormones in different tissues and serum of beef cattle

3 讨 论

3.1 不同添加水平热处理大豆对干物质采食量的影响

随着粗粉碎大豆添加水平的提高，不同处理的干物质采食量没有显著差异。造成这一结果的原因主要是营养水平的增加，例如，粗蛋白，粗脂肪和净能的添加水平随着大豆添加水平的增加而增加。由于动物可以通过采食较少的日粮以维持机体内必要的代谢活动。因此，随着大豆添加水平的增加，干物质采食量逐渐降低。

3.2 不同添加水平热处理大豆对血清中IGF-I、生长激素、瘦素和胰岛素水平的影响

从结果可以看出，随着粗粉碎烘烤大豆添加水平的升高，血清中IGF-I的水平先降低后升高，三个处理之间均表现出显著差异（P＜0.05）。并且，血清中生长激素水平也是先降低再升高，但没有达到显著水平 （P＞0.05），但是，这一趋势与血清中IGF-I随粗粉碎大豆添加水平的变化规律一致。有报道显示，通过外源方式给奶牛注射生长激素，血浆中IGF-I浓度随之提高[9]，本试验结果与该报道结果一致，血清中IGF-I水平与生长激素水平变化趋势一致。此外，血清中生长激素水平与血清中瘦素水平变化规律一致，这与之前的研究结论相一致，Cocchi等[10]利用小鼠为研究对象，注射瘦素，可以增加其体内的生长激素的合成与分泌。此外，由于生长激素通过IGF-I的介导发挥作用，IGF-I在体内的变化规律与生长激素一致。在本试验中，随着热处理大豆添加量的增加，IGF-I水平也呈现出先低后高的变化规律。IGF-I可以直接增加机体或细胞对氨基酸的摄取和利用，促进蛋白质和RNA的合成，降低蛋白质的降解，促进肌肉生长，而背最长肌是肉牛主要的肌肉组织之一，是蛋白质和氨基酸合成利用的主要场所之一。因此，在三种体组织中，只有背最长肌中的IGF-I水平在三个处理之间体现出了差异（P＜0.05），而肝脏和背部脂肪中的IGF-I水平在三组之间没有显著差异（P＞0.05）。三个处理之间在胰岛素水平方面没有显著差异（P＞0.05），说明本试验的日粮设计符合肉牛的正常生长和代谢需要，能量水平适中，没有出现由于高血糖或低血糖导致的胰岛素水平的波动。

3.3 不同添加水平热处理大豆对不同体组织中IGF-I和瘦素水平的影响

在本试验的三个处理中，当大豆添加量为10.06%时，肉牛背最长肌中的IGF-I水平达到最高值。而血液中的IGF-I水平随大豆添加量的增加先下降后上升，其中一个原因可能是一部分IGF-I在肝脏内产生，这部分IGF-I随着血液在结合蛋白的运转下到达对应器官发挥作用；另一部分在特定组织器官中产生，称为旁分泌或自分泌，主要在该组织发挥作用。另外一个原因可能是处理2血液中的类胰岛素生长因子结合蛋白水平较高，可与更多的IGF-I结合，转运到所需器官和组织，例如背最长肌。这一结果还说明，粗粉碎大豆添加量过高或过低都不能提高肉牛背最长肌中的IGF-I水平，适当的添加量（10.06%）可以将背最长肌中的IGF-I水平调控到最高水平，这样有利于肌肉组织的生长和沉积，进而提高生产性能。

瘦素调节能量采食量是一种负反馈调节，这种调节机制在能量负平衡时表现尤其突出。绝食时，动物血浆中瘦素浓度和组织中瘦素mRNA丰度急剧下降[11]。在本试验中，随着粗粉碎大豆添加量的增加，处理1、2、3中动物的能量摄入量没有显著差异，而背部脂肪和肝脏中的瘦素水平没有显著差异，这一结果与上述瘦素对能量采食量的反馈调节机制相吻合。而瘦素主要在脂肪组织中产生，三个处理组的背部脂肪中和肝脏中的瘦素水平无显著差异，背最长肌中的瘦素水平出现差异的原因尚不明确，可能的原因是动物在屠宰时受到应激，体内激素水平和调节机制出现紊乱，从而影响了瘦素水平的波动。

3.4 粗蛋白和粗脂肪采食量与不同体组织中IGF-I以及瘦素之间的相关关系

通过统计分析与计算发现，粗脂肪的采食量与肝脏中IGF-I水平之间存在显著的二次曲线关系，相关方程为，Y=-18.13X2+11.79X+7.33（Y表示肝脏中IGF-I水平，ng·mg-1，X 表示粗脂肪的平均采食量，kg·d-1），P=0.001（R2=0.775）。除此之外，粗蛋白采食量与肝脏中IGF-I水平之间也存在着比较明显的二次曲线关系，但是，没有达到显著水平，P=0.064（R2=0.456）。粗蛋白和粗脂肪采食量与体组织中其他激素之间不存在显著相关关系。这一结果说明，肉牛的粗脂肪采食量是影响肝脏中IGF-I水平的重要因素。试验结果还说明，肝脏中的IGF-I和瘦素水平对日粮组成变化反映最为敏感，可以作为判断日粮优劣的重要指标之一。

4 结 论

在肉牛日粮中添加合适水平的热处理大豆（10.06%），可以提高背最长肌中的IGF-I水平，从而促进肉牛生产性能的发挥。粗脂肪采食量是影响肉牛肝脏中IGF-I水平的最主要因素之一，二者之间存在显著二次相关关系。

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