過瘤胃膽堿在圍產期奶牛的應用

李生祥 曹陽春 孫菲菲 韓金濤 姚軍虎

（西北農林科技大學動物科技學院，陜西楊凌 712100）

膽堿是一種與肝臟中脂肪運輸有關的營養物質，在機體內部分可由蛋氨酸合成，是合成卵磷脂的必需物質，而卵磷脂是構成極低密度脂蛋白（very low density lipoprotein,VLDL）中的一種主要成分，因此膽堿可促進肝臟中VLDL合成和輸出[1-2]。膽堿在蛋氨酸和賴氨酸合成肉毒堿的過程中提供甲基基團[3]。當膽堿不足時，肝臟中的脂肪酸氧化降低，肉毒堿含量下降[4]，缺乏膽堿的大鼠在一天內即可誘導肝臟中脂肪酸結合蛋白，形成脂肪肝[5]。在脂肪肝小鼠模型中，補充肉毒堿能夠減輕肝臟脂肪的變性[6]。另有研究報道肉毒堿和膽堿的衍生物能夠防止小鼠氨中毒[7]?？梢娔憠A在動物肝臟脂肪代謝和轉運過程中發揮重要作用。

飼料中膽堿通常以磷脂的形式存在，在瘤胃中極易被微生物降解，而不能直接到達小腸，因此奶牛經飼料吸收利用的膽堿是有限的[8]。膽堿供應量不足會抑制卵磷脂生物合成而影響VLDL的合成和分泌，從而對肝臟健康產生不利影響，特別是在肝臟脂類代謝較為劇烈的情況下[9]。由于機體可自身合成膽堿，且通常情況下脂類代謝較慢，所以飼料中一般不需額外添加。Emmanuel等[10]報道，泌乳山羊體內吸收蛋氨酸的28%被用于合成膽堿。奶牛所需蛋氨酸中，有一定比例用于合成膽堿，蛋氨酸的缺乏可造成膽堿不足[11]。膽堿在代謝上還與甜菜堿、葉酸、維生素B12等存在緊密聯系，所以一般情況下動物不會出現膽堿缺乏癥，但在雛雞、蛋雞、妊娠母豬、羔羊、犢牛飼料中，需額外添加[12]。圍產期奶牛生理狀況特殊，需通過日糧補充膽堿。

1 圍產期奶牛生理狀況的特殊性

奶牛圍產前期胎兒體積快速增大，圍產后期發動泌乳均需要大量能量，但這一時期干物質采食量（dry matter intake,DMI）卻沒有增加，奶牛處于能量負平衡。Overton等[13]報道，圍產期奶牛為適應泌乳需要，機體內葡萄糖和脂類代謝發生顯著變化。圍產期奶牛能量需要增加30%～50%，要滿足這些能量需要，一方面通過養分攝入，另一方面依賴奶牛代謝性適應[14]。代謝性適應包括內源性增加肝臟糖原異生底物，減少外周組織對葡萄糖利用，增加脂肪組織中脂肪酸的動員等。奶牛分娩4 d后，乳腺發育對糖類的需要量是妊娠250 d時的3倍，氨基酸為2倍，脂肪酸大約為5倍[14]。為滿足這種變化必須通過生理適應性調節機制來確保這些養分的供給，此時，奶牛大量動員體脂肪，激素發生劇烈變化。泌乳早期，只要能量攝入量不能滿足泌乳的需要，脂質的分解代謝就會持續發生[15-16]。脂肪組織動員，釋放甘油三酯（triglyceride,TG）入血液，水解為未酯化脂肪酸（non-esterified fatty acid,NEFA）和甘油，NEFA經血液循環進入肝臟，從而引起肝臟中脂肪代謝發生一系列變化。NEFA在肝臟中代謝有三種途徑：①在線粒體和過氧化物酶體中完全氧化提供能量；②部分氧化產生酮體（乙酰乙酸、丙酮、β-羥丁酸）；③重新酯化為TG，在肝臟中積累或者以VLDL的形式運輸出肝臟，進入血液循環系統[15,17]。膽堿參與構成VLDL中的一種主要磷脂，卵磷脂。當卵磷脂不足時，添加膽堿能增加VLDL的合成，從而防止過量TG在肝臟中積累，形成脂肪肝[15]。圍產期奶牛養分攝入量遠遠無法滿足需要，脂質代謝非常迅速，膽堿需要量大幅增加，因此日糧中需添加膽堿。

一般情況下，飼料中的膽堿會被瘤胃微生物降解[12,18]，在實際生產中，向圍產期奶牛日糧中添加膽堿的方式是采用過瘤胃保護技術。奶牛日糧中，膽堿的利用受很多因素的影響[19]，如飼喂劑量、投喂方式（噴灑于飼料表面或者混合于全混合日糧中）、奶牛泌乳階段[20]、日糧蛋白水平[21]及蛋氨酸供應量[11,22]，所以過瘤胃膽堿（rumen-protected choline,RPC）的添加效果可能存在差異。

2 RPC對圍產期奶牛DMI和泌乳性能的影響

奶牛從圍產期向泌乳期的過渡，體內劇烈的脂質代謝變化都是在激素誘導下發生的適應性改變[23]。由于膽堿在脂質代謝中發揮著重要作用，它的供應量不足會抑制卵磷脂的生物合成進而影響VLDL的合成，對奶牛健康和生產性能產生不利影響，特別是圍產期奶牛肝臟脂質代謝非常劇烈的情況下[9]。作者總結了圍產期奶牛添加RPC對DMI和泌乳性能影響的試驗，見表1。

表1 RPC對泌乳早期奶牛DMI和泌乳性能的影響

2.1 RPC對DMI的影響

大多數圍產期奶牛因為體內激素快速變化，食欲減退，DMI降低，從而使機體處于能量負平衡。胎兒發育及泌乳需要大量能量，而此時提供能量的方式有兩種：①通過采食攝取營養物質提供能量，這是最主要的供能方式；②動員體脂及其他組織儲存的營養物質氧化供能。因此提高圍產期的DMI是防止體脂過度動員的關鍵。

許多研究已證明，添加RPC對奶牛DMI無影響，但也有報道添加RPC提高了DMI[9,24,31]。Zahra等[31]報道，對于體況分（BCS）大于等于4.0的圍產期奶牛，日糧添加RPC可提高DMI（P=0.02），因此推測RPC可通過增強肝臟功能而提高食欲[1,32]。關于RPC提高奶牛圍產期DMI的原因至今仍不明確，但普遍認為DMI增加與產奶量增加有密切聯系[31]。

2.2 RPC對泌乳性能的影響

如表1所示，大部分的研究結果顯示RPC有提高產奶性能的作用。Zahra等[31]研究結果顯示在產前21 d至產后28 d飼喂RPC（14 g/d）的奶牛在泌乳60 d內的產奶量顯著提高，飼喂RPC組奶牛比對照組奶牛平均每天多產1.2 kg，當奶牛BCS大于等于4.0時，這種效應將更加明顯，比對照組平均每天多產4.4 kg。Pinotti等[30]研究顯示添加RPC（20 g/d）后，分娩至泌乳30 d的產奶量試驗組比對照組平均每天多產2.9 kg。Erdman等[33]發現添加RPC有增加泌乳初期產奶量的趨勢，到泌乳中期后產奶量顯著增加。Hartwell等[21]研究發現飼喂高水平的瘤胃非降解蛋白（含6.2%的瘤胃非降解蛋白）時，添加RPC降低了產奶量，而飼喂低水平的瘤胃非降解蛋白（含4.0%的瘤胃非降解蛋白）時，添加RPC提高了產奶量（P＜0.05），這種結果的差異可能是由于肝臟甲基代謝的不同所引起[34]。有研究發現添加RPC可提高乳產量和乳脂肪產量[1,28-29]，也有研究發現對產奶量無影響，但能增加乳蛋白產量[9]。目前，RPC提高乳蛋白產量的具體機制還不清楚，但大致有三種假設[19]：①RPC節約了用于合成膽堿的甲基基團蛋氨酸的量；②RPC的代謝物，甜菜堿，作為同型半胱氨酸向蛋氨酸轉化時甲基化的甲基供體；③RPC的代謝物，甜菜堿，在一些代謝過程中作為甲基供體節約了蛋氨酸的量。以上三種假設都基于增加用于泌乳的蛋氨酸的量而使乳蛋白產量提高。因此可推測添加RPC和泌乳性能之間存在某種聯系，而這種聯系主要是膽堿和蛋氨酸的互換性，兩者都可以提供甲基基團[35]。

3 RPC對奶牛健康和發病率的影響

當動物缺乏膽堿時，肝臟中脂肪酸氧化和肉毒堿水平降低[4]。膽堿是合成肉毒堿的甲基供體，而肉毒堿又是長鏈酰胺基進入肝臟細胞線粒體內膜的必需物質。向體外培養的牛肝臟細胞添加肉毒堿可促進棕櫚酸氧化[36]，向泌乳奶牛真胃灌注肉毒堿可降低血漿NEFA的濃度[37]。Goselink等[38]研究表明，日糧添加RPC能提高脂肪酸合成及VLDL合成，從而減少肝臟中TG的積累，并且促進肝臟糖類代謝。在奶牛圍產期，添加RPC降低肝臟脂質（在細胞內以TG的形式儲存）的積累[1,32]，增加肝糖原的含量[1]。Elek等[39]研究發現，在試驗階段（產前21 d至產后60 d）飼喂RPC使肝臟中積累的總脂質減少32%，TG減少66%，但對糖原濃度無影響，且降低血漿中β-羥丁酸的濃度，增加TG的濃度，有降低血氨濃度的趨勢（P＜0.07）。在圍產期，奶牛動員大量體脂，此時降低肝臟內TG的濃度顯得尤為重要，它是防止奶牛形成脂肪肝的關鍵。添加RPC能降低奶牛在圍產期和泌乳早期脂肪肝的發生已被很多研究證明。由于酮病的發生與脂肪肝的發生存在密切聯系，因此推測飼料中添加RPC有預防酮病發生的作用。此外，奶牛發生脂肪肝后嚴重影響肝臟功能發揮和健康，從而使泌乳性能下降，增加健康方面的風險。RPC保持肝臟健康主要通過促進VLDL的形成降低肝臟中TG的濃度。RPC降低肝臟中TG濃度的原因[40]有以下三條：①通過增加肉毒堿的濃度[過氧化物增殖體受體δ（peroxisome proliferator activated receptor δ,PPARδ），脂肪酸轉運蛋白5（fatty acid transporter protein 5,FATP5），陽離子轉運載體（organic cation-carnitine transporter,SLC22A5）基因表達量增加證明了這一點]來提高細胞之間NEFA的緩沖和運輸；②提高了VLDL的分泌[微粒體甘油三酯轉運蛋白（microsomaltriglyceridetransferprotein,MTTP）和 載 脂 蛋 白 B100（apolipoprotein B100,APOB100）的mRNA表達量增加證明了這一點]；③提高了碳水化合物的代謝[產后葡萄糖轉運載體2（GLUT2）的表達增加，丙酮酸羧激酶（PEPCK）表達水平的峰值降低]。

圍產期奶牛免疫力低下，容易患多種疾病。Lima等[40]研究發現在妊娠后期[產前（24.7±0.5）d至產犢]和泌乳早期添加RPC對奶牛繁殖性能，胎衣不下，產褥熱，子宮炎和真胃移位無影響，但能降低酮?。≒＜0.01），且有減少乳房炎發病率的趨勢（P＜0.06），降低總發病率（P＜0.001），但對死淘率無影響。而只在妊娠后期[產前（24.7±0.5）d天至產犢]添加RPC，顯著降低了奶牛胎衣不下的發病率（P＜0.004），但卻增加了產褥熱和子宮炎的發病率（P＜0.05），對酮病，乳房炎，真胃移位沒有影響。Hartwell[21]等報道，RPC對奶牛體況沒有影響。Piepenbrink等[1]報道，RPC對真胃移位的發病率無影響。目前，RPC對奶牛某種疾病發病率的影響的具體機制還不清楚，有待進一步研究。

4 小結

圍產期奶牛特殊的生理狀況導致其對膽堿需求增加，飼料中的膽堿在瘤胃中被微生物分解，無法直接到達小腸，因此圍產期奶牛補充膽堿需采用過瘤胃保護的方式。部分研究顯示添加RPC可增加圍產期奶牛DMI，而另一些顯示添加RPC對DMI無影響。日糧中添加RPC可提高泌乳性能已形成共識，但在能否提高乳蛋白產量和乳脂肪產量方面存在分歧。綜合分析前人研究，圍產期奶牛日糧中添加RPC對DMI和泌乳性能影響結果不一致的原因可能有：基礎日糧種類、基礎日糧蛋白水平、奶牛個體體況、奶牛胎次、RPC添加方式、奶牛管理、試驗環境溫度等差異。膽堿在肝臟脂類代謝中發揮重要作用，足量的膽堿是奶牛肝臟健康，減少脂肪肝、酮病的重要前提。圍產期添加RPC，對泌乳周期內的泌乳性能和健康有著積極的影響，因此，圍產期奶牛日糧中需添加過瘤胃膽堿。由于膽堿的需要量受很多因素的影響，且膽堿具體的作用機理還不清楚，所以對圍產期奶牛添加RPC的具體作用機理有待研究。