白头翁皂苷B4对哺乳期犊牛生长性能和血清指标的影响

2022-03-10胡凤明刁其玉

动物营养学报 2022年2期

卢猛胡凤明屠焰刁其玉

(中国农业科学院饲料研究所，农业农村部饲料生物技术重点实验室，北京100081)

我国是养牛大国，但与养牛强国仍存在一定差距，其中养殖效率低是当前的一大难题。犊牛是后备牛的主力军，犊牛培育是养牛产业的关键环节，这关系到牛群的质量问题和生产水平；犊牛生长发育和健康状况的好坏也直接关系到成年牛的优劣，进而影响到整个养牛行业的生产效益[1]。长期以来，抗生素有效保障了动物健康，但因其具有残留性而备受争议。随着生活水平的提高和消费方式的转变，绿色发展已深入人心。在全面禁抗的大背景下，植物提取物因具备天然、无残留、多功能以及无毒副作用等优点成为当下研究的热点。植物提取物中含皂苷、生物碱等多种有效成分，在提高机体的免疫力和保障动物健康方面发挥着重要作用[2]。皂苷作为一种天然的且有独特生物学活性的物质，可以显著提高断奶仔猪的平均日增重(ADG)，显著降低料重比(F/G)，同时对断奶仔猪肝脏和肾脏中谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和过氧化氢酶(CAT)的活性具有显著的提升效果[3]，表明皂苷不仅可以有效提高动物的生长性能，还可以增强机体的抗氧化能力。Wang等[4]研究发现，在大豆皮饲粮基础上，饲粮添加三萜皂苷可以提高犊牛干物质采食量(DMI)、ADG和饲料转化率，表明皂苷在一定程度上可以促进动物生产性能的提高，同时对血清抗氧化和免疫指标没有不良影响。

中药白头翁来源于毛茛科白头翁属植物白头翁的干燥根，具有广泛的药理及生物活性，主要表现在抗菌、抗病毒、抗炎、抗疟疾、抗肿瘤、杀虫和增强机体免疫力等方面[5]。《伤寒论》记载用白头翁治热痢下重，《伤寒蕴要》称白头翁为“热毒下痢紫血鲜血者宜”。前人对白头翁做了相关的研究，但这些研究都停留在粗提物上，对其中的单体成分研究较少，在犊牛上应用的研究更是鲜有报道。白头翁皂苷B4是中药白头翁中的五环三萜皂苷类化合物，也是白头翁中含量最丰富的成分，研究表明，白头翁皂苷B4具有抗菌、抗炎、抗氧化和增强免疫力等药理作用[6]。本试验通过在哺乳期犊牛代乳粉中添加白头翁皂苷B4，研究其对犊牛生长性能、腹泻率以及血清激素水平、抗氧化指标和免疫指标的影响，旨在为开发一种新型的纯天然、无毒副作用的饲料添加剂提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验时间和地点

本试验于2020年10月至2021年5月在中国农业科学院南口中试基地进行。

1.2 试验设计

白头翁皂苷B4(含量67.41%)购自南京某生物工程有限公司。本试验采用单因素试验设计，按白头翁皂苷B4不同的添加量分为4个组，4个添加量分别为0(C组)、15(A1组)、30(A2组)和45 mg/d(A3组)。白头翁皂苷B4在晨饲时加入代乳粉中饲喂。

1.3 试验动物和饲养管理

试验选择60头健康的新生荷斯坦公犊牛，试验犊牛在出生后2 h内饲喂足量初乳，随后运送到试验基地。试验期56 d，其中预试期14 d，正试期42 d。犊牛14日龄时按照体重相近的原则随机分为4个组，每组15头。试验期内犊牛单栏饲养，犊牛岛定期清理消毒。

将煮沸后冷却至40～50 ℃的热水和代乳粉按1∶7比例混合，充分搅拌成乳液，在温度降为40 ℃左右时饲喂犊牛。代乳粉按犊牛体重的1.2%(干物质基础)进行饲喂，在30日龄前，每日分为3次(08:00、13:00和18:00)饲喂；30日龄后逐渐转为每日2次(08:00和17:00)饲喂，随犊牛体重变化及时调整饲喂量。犊牛在3日龄时开始补饲开食料，每日记录投喂量和剩料量，自由采食，自由饮水，冬季水温不低于15 ℃。代乳粉按照国家发明专利CN 02128844.5进行配制，其营养水平见表1；开食料组成及营养水平见表2。

表1 代乳粉营养水平(风干基础)

1.4 样品采集和指标测定

1.4.1 饲粮样品

每2周采集1次试验代乳粉和开食料样品，4 ℃保存。试验结束后混匀样品并带回实验室，测定样品中干物质(DM)、粗脂肪(EE)、粗蛋白质(CP)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、钙(Ca)和磷(P)含量[7]。

表2 开食料组成及营养水平(风干基础)

1.4.2 生长性能

分别在犊牛14、28、42和56日龄晨饲前进行体重测定，同时测定犊牛体高、体斜长、腰角宽和胸围指标，并在试验期结束后分别计算各指标14～56日龄的平均值。每日详细记录代乳粉和开食料的饲喂量和剩料量，计算平均日采食量(ADFI)、ADG和F/G。

1.4.3 腹泻率

每天观察犊牛的健康状况并通过四分制法进行粪便评分，粪便评分标准见表3[8]，当粪便评分≥3时计为1个腹泻日，并根据粪便评分计算腹泻率。

1.4.4 血清指标

分别于犊牛28和56日龄晨饲后2 h，每组选择6头犊牛，颈静脉采血10 mL，4 000 r/min离心10 min，收集血清分装于1.5 mL离心管中，-20 ℃冷冻保存待测。

采用KHB-1280全自动生化仪测定血清丙二醛(MDA)、免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白G(IgG)和免疫球蛋白M(IgM)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、CAT和GSH-Px活性。采用酶联免疫吸附试验法(ST-360酶标仪)测定血清白细胞介素-10(IL-10)、生长激素(GH)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、胰岛素样生长因子-Ⅰ(IGF-Ⅰ)、白细胞介素-6(IL-6)和白细胞介素-8(IL-8)含量。

1.5 数据统计分析

试验数据采用SPSS 26.0软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，差异显著时采用Duncan氏法进行多重比较，P<0.01为差异极显著，P<0.05为差异显著，0.05

2 结果与分析

2.1 白头翁皂苷B4对哺乳期犊牛生长性能的影响

由表4可知，饲粮添加白头翁皂苷B4对哺乳期犊牛体重和ADFI无显著影响(P>0.05)，但是A1、A2及A3组犊牛14～56日龄体重的全期增长率在数值上高于C组(P>0.05)，且随着白头翁皂苷B4添加量的提高而提高。14～28日龄，A3组的ADG显著高于C组(P<0.05)，且C、A1、A2和A3组依次递增；A2和A3组F/G显著低于C组(P<0.05)，且C、A1、A2和A3组依次递减。14～56日龄，饲粮添加白头翁皂苷B4和日龄对F/G有显著交互作用(P<0.05)。

由表5可知，在试验全期及各阶段，饲粮添加白头翁皂苷B4对哺乳期犊牛体高、体斜长、腰角宽和胸围均无显著影响(P>0.05)。试验全期，犊牛体高、体斜长和腰角宽随日龄的增长极显著增加(P<0.01)，饲粮添加白头翁皂苷B4和日龄的交互作用对犊牛的体尺指标无显著影响(P<0.05)。

表3 粪便评分标准

表4 白头翁皂苷B4对哺乳期犊牛生长性能的影响

2.2 白头翁皂苷B4对哺乳期犊牛粪便评分和腹泻率的影响

由表6可知，与C组相比，A1、A2和A3组哺乳期犊牛粪便评分和腹泻率显著降低(P<0.05)，且白头翁皂苷B4添加量越高，粪便评分和腹泻率越低；A1、A2和A3组犊牛粪便评分和腹泻率之间差异不显著(P>0.05)。

表5 白头翁皂苷B4对哺乳期犊牛体尺指标的影响

表6 白头翁皂苷B4对哺乳期犊牛粪便评分和腹泻率的影响

2.3 白头翁皂苷B4对哺乳期犊牛血清指标的影响

2.3.1 白头翁皂苷B4对哺乳期犊牛血清激素水平的影响

从表7可知，28日龄时，A1、A2和A3组哺乳期犊牛血清GH含量显著高于C组(P<0.05)，A3组显著高于A1和A2组(P<0.05)，A1和A2组之间差异不显著(P>0.05)；A3组犊牛血清IGF-Ⅰ含量显著高于C、A1和A2组(P<0.05)，C、A1和A2组之间差异不显著(P>0.05)；C、A1、A2和A3组犊牛血清GH和IGF-Ⅰ含量呈依次逐渐升高的趋势。56日龄时，不同组哺乳期犊牛血清GH含量之间差异不显著(P>0.05)，A3组犊牛血清IGF-Ⅰ含量有高于C组的趋势(0.05

表7 白头翁皂苷B4对哺乳期犊牛血清激素水平的影响

2.3.2 白头翁皂苷B4对哺乳期犊牛血清抗氧化指标的影响

由表8可知，28日龄时，与C组相比，A1、A2和A3组哺乳期犊牛血清SOD和CAT活性显著提高(P<0.05)，血清MDA含量显著降低(P<0.05)，且随着白头翁皂苷B4添加量的提高而提高或降低；A2和A3组犊牛血清GSH-Px活性显著提高(P<0.05)。56日龄时，A1、A2和A3组哺乳期犊牛血清SOD活性均高于C组(P>0.05)，其中A3组有显著高于C组的趋势(0.050.05)；A3组犊牛血清MDA含量有显著低于C组的趋势(0.05

表8 白头翁皂苷B4对哺乳期犊牛血清抗氧化指标的影响

2.3.3 白头翁皂苷B4对哺乳期犊牛血清免疫指标的影响

由表9可知，28日龄时，A2、A3组哺乳期犊牛血清IgG和IgM含量显著高于C组(P<0.05)，A1、A2和A3组依次呈上升趋势，且A3组血清IgG和IgM含量显著高于A1组(P<0.05)；A1、A2和A3组血清IgA含量显著高于C组(P<0.05)，A1、A2和A3组之间差异不显著(P>0.05)；A1、A2和A3组血清IL-8和TNF-α含量显著低于C组(P<0.05)，A2和A3组血清IL-6含量显著低于C组(P<0.05)，且均随着白头翁皂苷B4添加量的提高而降低；A1、A2和A3组血清IL-10含量显著高于C组(P<0.05)，且随着白头翁皂苷B4添加量的提高而提高。

56日龄时，各组哺乳期犊牛血清IgG和IgA含量差异不显著(P>0.05)，C和A3组血清IgM含量显著高于A1组(P<0.05)；A1、A2组血清IL-6含量有高于A3组的趋势(0.050.05)；A1、A2和A3组血清IL-8、IL-10和TNF-α含量与C组相比差异不显著(P>0.05)。

表9 白头翁皂苷B4对哺乳期犊牛血清免疫指标的影响

3 讨论

3.1 白头翁皂苷B4对哺乳期犊牛生长性能的影响

生长性能是评价动物在某个阶段发育好坏的重要指标，它的高低直接影响动物的发展潜力，也直接关系到养殖者的经济效益。犊牛体重越大、ADG越高，犊牛的生长潜力越大，带来的经济效益也就越多[9]。本试验结果表明，在整个试验期内，与对照组(C组)相比，虽然饲粮添加白头翁皂苷B4对犊牛的平均体重和ADFI在统计学上无显著影响，然而A2和A3组犊牛的平均体重均高于C组，同时，A1、A2和A3组犊牛14～56日龄的体重增长率也高于C组，且随着白头翁皂苷B4添加量的提高而逐渐提高。本试验结果也表明，饲粮添加白头翁皂苷B4可以显著提高14～28日龄犊牛的ADG，显著降低F/G，表明白头翁皂苷B4能促进犊牛对营养物质的消化吸收，给机体提供更多的能量，从而促进犊牛生长。Aazami等[10]研究发现，在山羊和绵羊饲粮中添加皂苷不能提高DMI、营养物质消化率和生长性能，这与本试验的结果不一致，这可能与饲粮的组成、皂苷来源以及添加水平有关。张世荃[11]研究表明，在断奶仔猪饲粮中添加低剂量的白头翁提取物，在采食量不变的情况下，可以显著提高ADG和试验末期体重，显著提高饲料转化率，但对ADFI没有显著性影响，本试验结果与之相符。

体尺指标可以准确反映犊牛的生长发育情况，其中包括体高、体斜长、胸围和腰角宽等。幼龄阶段的犊牛生长发育以体重和体长为主，其次是胸围和体高[12]。在本试验中，与对照组相比，各试验组犊牛的体高、体斜长、胸围和腰角宽均无显著差异，但A1、A2和A3组试验期的体高、体斜长和胸围的增长率均高于C组，表明白头翁皂苷B4未对犊牛的生长发育产生不良的影响，相反，在一定程度上可以维持犊牛的生长发育，这为实际生产中提升犊牛生长性能提供了理论参考。

3.2 白头翁皂苷B4对哺乳期犊牛粪便评分和腹泻率的影响

腹泻是幼龄动物常见的一种疾病，主要由致病性大肠杆菌引起。体外抑菌试验表明，白头翁提取物对大肠杆菌、肠道杆菌和无色杆菌等均具有一定的抑制作用[13]。通过动物试验也发现，白头翁素可以促进小鼠肠黏膜修复因子表皮生长因子受体(EGFR)和转化生长因子β1(TGFβ1)蛋白的表达[14]，有效降低小鼠腹泻率。本试验中，饲粮添加白头翁皂苷B4显著降低哺乳期犊牛7～42日龄的粪便评分和腹泻率，这与上述的结果相一致，其机制可能是白头翁皂苷B4对致病性大肠杆菌具有较强的抑制作用，提高了机体抗应激能力；也可能是其通过提高犊牛血清免疫球蛋白含量，促进血清抑炎症因子和抑制促炎症因子的表达来增强犊牛的免疫力。

3.3 白头翁皂苷B4对哺乳期犊牛血清指标的影响

3.3.1 白头翁皂苷B4对哺乳期犊牛血清激素水平的影响

植物提取物中含有多种营养活性物质，其对动物生长发育的促进作用已被大量研究证实[15-16]。GH由脑垂体腺体分泌的一种蛋白质激素，对动物机体生长发育具有重要的生理作用[17]；IGF-Ⅰ是一种可以促进动物组织和器官生长发育的细胞分裂素。GH促进动物的生长发育主要是通过与肝脏受体结合，诱导肝脏产生IGF-Ⅰ实现。本试验中，在犊牛代乳粉中添加白头翁皂苷B4可以显著提高哺乳期犊牛28日龄血清GH和IGF-Ⅰ含量；56日龄时，白头翁皂苷B4对犊牛血清GH和IGF-Ⅰ含量无显著影响，但从数值来看，A1、A2和A3组犊牛血清GH和IGF-Ⅰ含量均高于C组，这与生长性能的表观指标相一致，表明白头翁皂苷B4可以刺激垂体分泌IGF-Ⅰ，实现促进犊牛生长发育的作用。

3.3.2 白头翁皂苷B4对哺乳期犊牛血清抗氧化指标的影响

动物生长发育的好坏不仅直接体现在体重、体高和体斜长等表观指标上，血清指标也可以从侧面很好地反映动物的健康状况，将表观指标与血清指标结合可以更有利用我们判定植物提取物是否会对动物产生不利的影响。动物体内的自由基的产生与消除处在动态的平衡中，以此保护机体免受损伤。血清抗氧化系统作为机体抗氧化系统的重要组成部分，在保护机体免受氧化应激造成的损伤具有重要作用。GSH-Px、CAT和SOD是动物体内的主要抗氧化物酶，SOD和GSH-Px在一定程度上可以反映机体消除自由基的能力，CAT在清除自由基的稳态中发挥重要作用；MDA是脂质过氧化物，可以反映机体受自由基攻击的严重程度。白头翁是一种天然自由基清除剂，在抗氧化方面具有重要的作用。研究表明，饲粮添加25 mg/kg白头翁皂苷可以显著提高断奶仔猪血清总抗氧化能力(T-AOC)，显著降低血清MDA含量，其原因可能是白头翁皂苷能够降低外源刺激对遗传物质DNA的损伤，中断自由基的氧化反应，使机体的抗氧化能力增强[18]。He等[19]研究表明，白头翁皂苷B4可以通过降低顺铂诱导产生的活性氧(ROS)含量，减少8-羟基鸟嘌呤的形成，有效降低对DNA的损伤，提高HEK 293T细胞中谷胱甘肽含量和SOD、CAT活性，增强机体应对氧化应激的能力。以上结果证实白头翁及其提取物可以通过清除机体内氧自由基，增强机体的抗氧化能力。本试验结果表明，在哺乳期犊牛代乳粉中添加白头翁皂苷B4可以极显著提高28日龄血清SOD、CAT和GSH-Px含量，且与添加量呈正相关；同时，28日龄血清MDA含量也随白头翁皂苷B4添加量的提高呈极显著的降低，这与上述报道一致。56日龄时，饲粮添加白头翁皂苷B4对犊牛血清抗氧化指标的作用效果低于28日龄，这可能是因为随着日龄的增长，犊牛的各项机能逐渐发育成熟，血清中各项指标也趋于稳定；还有可能与添加量有关，56日龄时，A3组犊牛血清SOD活性有显著高于C组的趋势，血清MDA含量有显著低于C组的趋势，血清CAT活性显著高于C组。从这些指标的变化可以看出，白头翁皂苷B4在一定程度上可以提高犊牛血清的抗氧化指标水平，增强机体的抗氧化能力，使得机体承受氧化应激刺激的能力增强，从而有效降低腹泻发生率。

3.3.3 白头翁皂苷B4对哺乳期犊牛血清免疫指标的影响

机体在受到外界刺激时，淋巴细胞和巨噬细胞会因刺激而释放细胞因子，细胞因子和免疫球蛋白以及一些补体蛋白共同组成机体的防御系统。免疫球蛋白、细胞因子和肿瘤坏死因子的含量常常被用作评价动物机体免疫力高低的指标，同时也可以看出植物提取物对动物机体免疫功能的调节作用[20-21]。血清免疫球蛋白在机体的体液免疫中发挥着重要作用，可以间接反映动物体抵抗外源刺激和病菌的能力，其主要由IgG、IgA和IgM组成；其中IgG占血清免疫球蛋白总量的75%～80%，是体液免疫主要的抗体来源[22]。本试验结果表明，在哺乳期犊牛代乳粉中添加白头翁皂苷B4可以显著提高28日龄血清IgG、IgA和IgM含量，且血清中免疫球蛋白含量与添加量具有一定的正相关性，这与陈静等[18]的研究结果相一致，这表明白头翁皂苷B4可能是通过提高机体内抗体的水平来增强哺乳期犊牛的免疫能力。56日龄时，C组和A3组犊牛血清IgM含量显著高于A1组，A1、A2和A3组血清IgM含量逐渐升高，C、A1、A2和A3组血清IgA和IgG含量差异不显著，这与28日龄的结果不完全一致，这可能是因为犊牛随着日龄的增长机体机能发育健全的缘故。细胞因子是由多种细胞产生，可以充分反映血清的免疫状态[23]，其根据作用的不同，分为促炎性细胞因子和抗炎性细胞因子，在非特异性免疫调节和炎症反应中发挥着重要作用，其中IL-6、IL-8和TNF-α为促炎性细胞因子，IL-10为抗炎性细胞因子[24]。白头翁及其提取物作为一种天然物质，除含有增强机体的抗氧化能力，还可以激活细菌脂多糖刺激巨噬细胞分泌细胞因子，增强机体免疫力，促进生长发育。Kang等[25]研究了白头翁皂苷B4对脂多糖诱导的小鼠炎症反应的治疗效果，结果发现，通过给小鼠腹腔注射50 mg/kg的白头翁皂苷B4可以有效抑制由脂多糖刺激产生的TNF-α、IL-6和白细胞介素-1β等促炎性细胞因子的表达，成功缓解小鼠的炎症反应。本试验结果表明，饲粮添加白头翁皂苷B4能够显著降低哺乳期犊牛28日龄血清IL-6、IL-8和TNF-α含量，显著提高血清IL-10含量，表明白头翁皂苷B4具有促进淋巴细胞分泌细胞因子的作用，进而增强犊牛的免疫力。56日龄时，A1和A2组犊牛血清IL-6含量有高于A3组的趋势，其他各试验组之间差异不显著，此结果与生长性能指标、血清激素指标以及血清抗氧化指标的结果具有一致性。机体免疫力显著增强，抵御外来刺激的能力就增强，机体的腹泻率也就显著降低，生长性能即得到显著提高。综合以上结果，在犊牛28日龄前，饲粮添加白头翁皂苷B4可以有效促进犊牛的生长，提高机体的抗氧化能力和免疫能力，降低腹泻率；但随着日龄的增长，效果逐渐降低，这可能也与白头翁皂苷B4的添加量相关，具体的结果还有待进一步的研究。