头胎与经产奶牛围产期血脂代谢物及相关激素水平的比较

张凡建, 马建民, 孙 健, 侯引绪, 王九峰

(1.北京农业职业学院,北京 房山102442 ;2.中国农业大学动物医学院,北京 海淀100193)

能量负平衡是围产期奶牛营养代谢病发生发展的关键环节,而脂肪动员是围产期奶牛能量负平衡的必然结果[1]。 脂肪肝、酮病等营养代谢病的发生与围产期脂肪代谢紊乱密切相关,给奶牛健康和生产性能带来严重危害[2]。 不同胎次奶牛在围产期疾病发病率方面呈现出不同的特点[3],分析原因可能与不同的物质代谢特点有关。 本文通过比较头胎牛和经产牛血清脂代谢物及相关激素水平的动态变化特点,揭示不同胎次奶牛围产期脂肪代谢的特点和机理,为更好调控围产期脂肪代谢、应对能量负平衡提供更多的理论依据。

1 材料与方法

1.1 动物选取 在北京某规模化奶牛场,选取预产期在30 d 后、临床健康的头胎和经产奶牛(2 ～4 胎次)各10 头。 两组奶牛产前体况评分均处于3.0 ～3.5 之间(5 分制)。 所有奶牛均饲喂于同一牛舍,按照《中国奶牛饲养标准》饲喂全混合日粮,即预产期前30 d 内饲喂干奶后期日粮,产后饲喂新产泌乳牛日粮。

1.2 采样与方法 试验期为21 d,即从产前7 d 到产后14 d。 按照预产期,分别于产前7、4、2、1 d 产后0、1、2、4、7、14 d 早晨空腹尾静脉采集血液10 mL,现场分离血清,分装待检。

1.3 检测指标与方法 检测指标包括血清非酯化脂肪酸(Non-esterified fatty acids ,NEFA), β 羟丁酸(β-hydroxybutyric acid,BHBA)浓度, 以及血清中胰岛素(Insulin)、生长激素(Growth hormone,GH)和脂联素(Adiponectin,ADPN)等激素水平。 应用商业化的ELISA 试剂盒(均购自武汉华美生物工程有限公司),通过酶标仪(Model680,BIO-RAD,美国)对上述指标进行检测。

1.4 数据统计与分析 采用SAS 软件(SAS Inst.Inc.)中的混合模型程序对原始数据进行方差分析。统计分析包括分娩相对天数(Time, T)、胎次(Parity, M 和P)的固定效应,以及分娩相对天数和胎次的交互作用。 以P ＜0.05 为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 奶牛胎次对围产期血清脂代谢物及相关激素水平的影响 见表1。

表1 奶牛胎次对围产期血清脂代谢物及激素水平的影响

在整个围产试验阶段,经产牛血清NEFA 和β羟丁酸浓度显著高于头胎牛(P ＜0.05);血清胰岛素、生长激素和脂联素水平在头胎牛和经产牛之间无显著差异(P ＞0.05)。 血清胰岛素水平在整个围产试验阶段的不同分娩相对时间上差异显著(P ＜0.05)。 胎次和分娩相对时间对血清NEFA、BHBA、insulin 和GH 水平有显著的交互作用(P ＜0.05)。

2.2 血清非酯化脂肪酸和β 羟丁酸比较 见表2。

表2 围产阶段头胎与经产牛非酯化脂肪酸和β 羟丁酸的浓度

经产牛血清NEFA 浓度在产前1 d、分娩时以及产后4 d 时显著高于头胎牛(P ＜0.05);经产牛血清BHBA 浓度在产前1 d 和产后4 d 时显著高于头胎牛(P ＜0.05),而在产后2 d 时显著低于头胎牛(P ＜0.05)。

2.3 血清脂代谢相关激素水平比较 见表3。 头胎牛胰岛素水平在产前2 d 至产前1 d 时迅速升高,在分娩时降至最低值,而后缓慢升高,并于产后2 d后趋于平稳;经产牛胰岛素水平在产前4 d 至产前2 d时降低,而后缓慢升高至产后2 d,但在产后14 d时降至最低水平。 经产牛血清胰岛素水平在产前7 d、产后2 d 和产后7 d 时显著高于头胎牛(P ＜0.05),而在产前2 d、产前1 d、产后14 d 时,显著低于头胎牛(P ＜0.05)。

头胎牛血清GH 水平在产前2 d 时迅速升高至最高水平,而后逐步降低直至产后1 d-4 d,并于产后7 d又上升至较高水平。 经产牛血清GH 水平在产前2 d、 分娩时、产后14 d 时显著低于头胎牛(P ＜0.05)。

表3 围产阶段头胎牛和经产牛血清胰岛素、生长激素和脂联素的浓度

经产牛血清ADPN 从分娩前4 d 至分娩后2 d 逐步升高,而后又逐步下降。 头胎牛和经产牛的血清ADPN 水平在整个试验期的差异性不显著(P ＞0.05)。

3 讨论与结论

血清NEFA 浓度是奶牛应答能量负平衡所致的脂肪动员的结果,直接反映出脂肪组织的分解量,能够有效评价能量平衡状态[3]。 而β 羟丁酸是脂肪在肝脏中是否彻底氧化的主要指示物[4]。 研究结果表明,经产牛血清NEFA 浓度从分娩前7 d 至分娩前1 d 持续升高,并达到峰值,且在产后一直维持在较高的浓度水平;而头胎牛血清NEFA 浓度在围产试验阶段显著低于经产牛,且血清NEFA 浓度升高的时间迟于经产牛。 类似的规律也表现在血清β 羟丁酸浓度的变化上。 与头胎牛相比,经产牛较早、较多地动用体脂储备来应对能量负平衡带来的挑战;NEFA 的大量供应超出肝脏的氧化能力,导致酮体在血液中聚集,可能会导致脂肪肝、酮病发生的风险加大。 这与其他研究结论一致[5]。 头胎牛泌乳早期日均产奶量低[6],干物质采食量和自身能量储备可以满足需求,能量负平衡程度低,减少了脂肪的动员。

激素在奶牛围产期的代谢调节过程中起着重要的作用。 激素水平的改变与围产期奶牛疾病高发有着密切相关性[7]。 胰岛素在脂肪代谢中,能够促使脂肪细胞膜对葡萄糖的转运和脂肪酸的合成及储存,抑制脂肪酶的活性,减少体内脂肪的分解与动员[8-9]。 本研究结果中经产牛较多、较早的脂肪动员可能与产前降低的胰岛素水平相关。 对于头胎牛,产前胰岛素水平的迅速升高一定程度上抑制了体内脂肪的分解和动员,而在分娩时胰岛素水平的最低值可能与分娩造成的应激有关[10-12]。 生长激素是由腺垂体细胞分泌的肽类激素,其在脂肪和能量代谢中与胰岛素共同发挥着复杂的调控作用,即急性(短时)生长激素作用时可产生胰岛素信号正向激活作用;随着生长激素作用时间的延长,其效应逐渐变为抑制作用[13]。 与头胎牛相比,经产牛分娩前较低水平的生长激素可能与高浓度的非酯化脂肪酸的抑制作用有关[7]。

脂联素是由脂肪组织特异性表达的重要的脂肪细胞因子[14],且在循环中与肥胖呈负相关[15]。脂联素可以促进血浆中非酯化脂肪酸的氧化, 提高胰岛素敏感性, 增加外周组织对葡萄糖的摄取, 抑制肝脏葡萄糖输出和葡萄糖再生[16],且对调控酮病奶牛嗜中性粒细胞免疫抑制具有重要的价值[17]。本研究中脂联素水平在头胎牛和经产牛之间没有显著差异性。 脂联素在围产期奶牛脂肪代谢中的发挥作用还有待于进一步研究。