日糧精粗比對奶山羊PDV組織、肝臟中糖代謝的影響

姜發彬等

摘要：選擇6只安裝門靜脈、肝靜脈、股動脈、腸系膜靜脈慢性血管瘺的健康泌乳中期西農薩能奶山羊作為試驗動物，采用2×2交叉試驗設計，每組3只，試驗日糧由精飼料、粗飼料組成，比例分別為4 ∶6（高粗料組，HF）、6 ∶4（高精料組，HC）。結果表明，不同精粗比日糧條件下奶山羊門靜脈、肝靜脈、股動脈血漿中的葡萄糖濃度變化情況不同，其中HC組葡萄糖濃度的變化幅度略大，采食2 h達到最低值，4～6 h達到最大值； HR組變化較平緩，一般在采食后2 h達到最大值；HC組奶山羊門靜脈、肝靜脈、股動脈血漿中葡萄糖濃度均有所提高，但與HR組相比無顯著差異。

關鍵詞：日糧；精粗比；奶山羊；糖代謝

中圖分類號： S827.5文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）02-0195-03

收稿日期：2014-10-10

基金項目：國家重點基礎研究發展計劃（編號：2011CB100802）。

作者簡訊：姜發彬（1988—），男，福建沙縣人，碩士研究生，主要從事反芻動物營養研究。E-mail：793750741@qq.com。

通信作者：莊蘇，博士，副教授，主要從事反芻動物營養研究。E-mail：zhuangsu@njau.edu.cn。泌乳期是反芻動物重要的生理階段，是1個高度耗能的過程，動物比平時需要更多的葡萄糖，只有少量葡萄糖是由小腸吸收而來，大多數葡萄糖來自肝臟的糖異生作用[1]。研究發現，動物所需的葡萄糖90%來自肝臟的糖異生作用[2]，最主要的生糖物質是瘤胃微生物發酵產生的丙酸，其余由甘油、氨基酸、乳酸轉化而來。除了賴氨酸、亮氨酸外，幾乎所有氨基酸都可生成葡萄糖[3]。門靜脈排流組織（portal-drained viscera，PDV）是葡萄糖的主要代謝場所，其能量代謝占機體全身能量代謝的24%[4]，由消化道吸收的營養物質首先經PDV組織代謝，再由門靜脈進入肝臟。泌乳期的反芻動物往往通過提高采食量或動用體內貯存來滿足泌乳需要。隨著機體采食量的提高，機體PDV組織大小、吸收能力也相應發生改變，肝臟糖異生也會隨之加強。血漿中最重要的激素是胰島素、胰高血糖素，其中胰高血糖素可刺激肝臟內磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PEPCK）基因轉錄，促進肝臟糖原分解，保證糖的連續合成，胰島素可明顯抑制此過程[5]。此外，胰島素還能有效提高氨基酸在乳腺中的攝取效率，提高乳蛋白含量[6]。生長激素、胰島素樣生長因子（IGF-1）對體內蛋白、脂質代謝有重要的調控作用，也影響葡萄糖合成與氧化。目前國內關于糖代謝營養調控的研究較多，有的已深入到代謝葡萄糖層次[7-8]，但有關PDV組織、肝臟對糖代謝規律的研究較少。本試驗在不同精粗比日糧條件下，通過血管瘺技術、血流量測定技術，探討PDV組織、肝臟中葡萄糖及相關激素的變化，旨在為研究泌乳期反芻動物的糖代謝規律提供參考。

1材料與方法

1.1試驗動物及日糧組成

選擇6只平均體質量為60～65 kg、平均日產奶量相近的處于泌乳中期的西農薩能奶山羊作為試驗動物。試驗前分別在奶山羊門靜脈、肝靜脈、股動脈、腸系膜靜脈上安裝永久性慢性多血管瘺[9-10]。手術后動物恢復期為2周，待動物恢復正常后進行試驗。試驗期內每天用300 IU/mL肝素鈉溶液進行2次血管瘺護理，確保血管瘺通暢。試驗動物平均每只每次提供0.9 kg干物質日糧，每日飼喂2次。試驗日糧參照美國NRC奶山羊飼養標準并結合我國奶山羊飼養標準配制，日糧成分及營養水平見表1。

1.2試驗設計與飼養管理

采用2×2交叉試驗設計，隨機分為2組，每組3只。每個試驗期21 d，預試期18 d，采樣期3 d。奶山羊單籠飼養，自由飲水。每天分別于08：00、18：00飼喂、擠奶各1次。

1.3樣品采集及測定

1.3.1樣品采集每個試驗期的最后1 d用5 mL抗凝真空采血管于動物采食前及采食后2、4、6、8 h分別從門靜脈、肝靜脈、股動脈血管采集血液。將采集的血樣置于冰盒中冷藏送回實驗室，4 000 r/min 4 ℃下離心10 min制備血漿樣，將血漿樣置于-20 ℃冰箱中保存備用。

1.3.2指標測定所用試劑購自上海科華生物工程股份有限公司。血漿經試劑處理后用全自動生化分析儀（荷蘭威圖科學公司）測定葡萄糖濃度。采用Elisa試劑盒（南京建成生物工程研究所）測定胰島素與胰高血糖素濃度。采用放射免疫分析藥盒（北京北方生物技術研究所）測定生長激素濃度。采用酶聯免疫檢測試劑盒（北京瑞格博科技發展有限公司）測定IGF-1濃度。葡萄糖流量：采樣當天從腸系膜瘺管灌注對氨酸馬尿酸用于測定門靜脈、肝靜脈、股動脈血流速度，并根據各血液中葡萄糖濃度計算其在肝臟及內臟組織的代謝情況。

1.4數據處理

采用SPSS 16.0軟件分析數據，結果以“平均值±標準誤”表示。

2結果與分析

2.1不同精粗比日糧條件下奶山羊血漿葡萄糖濃度的動態變化

由圖1可見，動物采食后，HC日糧組門靜脈、肝靜脈、股動脈血漿中葡萄糖濃度均呈先降低再升高再降低的趨勢，且均在采食后2 h達到最低值。HC日糧組門靜脈、股動脈血漿葡萄糖在采食后4 h達到最大值，肝靜脈約在采食后6 h達到最大值。HF日糧組血漿葡萄糖濃度變化較平穩，門靜脈、肝靜脈中葡萄糖濃度在采食后2 h達到最大或較大值，股動脈中在采食后4 h達到最大值。2種日糧條件下，門靜脈、肝靜脈血漿葡萄糖濃度的相關性分別為y=-471.38x3+3 394.9x2-8 142.4x+6 505.9，r2=0.833 4；y=-17.054x3+141.05x2-386.3x+353.27，r2=0.931 5。

2.2不同精粗比日糧對奶山羊血漿中葡萄糖濃度均值、流量均值的影響endprint

由表2可見，2種日糧條件下，奶山羊門靜脈、肝靜脈、股動脈血漿葡萄糖濃度均值均無顯著性差異，但HC組數值大于HF組。2種日糧條件下，葡萄糖濃度均值均表現為肝靜脈>門靜脈>股動脈。2種日糧條件下，葡萄糖表觀門靜脈流量、凈肝臟釋放量、凈內臟產出量均無顯著性差異，以HF較高，且均值為正，說明PDV組織、肝臟及外周組織均表現為葡萄糖的凈吸收。HF組、HC組的凈肝臟釋放量（net hepatic release）、表觀門靜脈流量（apparent portal vein flux）之差分別是0.26、0.13 mmol/min，說明HC組奶山羊肝臟中異生的葡萄糖更多。表2不同精粗比日糧對奶山羊血漿中葡萄糖濃度及流量均值的影響

試驗組葡萄糖濃度均值（mmol/L）葡萄糖流量均值（mmol/min）門靜脈肝靜脈 股動脈 表觀門靜脈流量 凈肝臟釋放量 凈內臟產出量 HF2.43±0.242.70±0.252.40±0.250.24±0.080.73±0.210.85±0.19 HC2.81±0.212.98±0.202.78±0.200.11±0.080.47±0.200.64±0.18P值0.240.390.150.270.370.41

2.3不同精粗比日糧對奶山羊肝靜脈血漿相關激素的影響

由表3可見，2種日糧對奶山羊肝靜脈血漿中胰島素、胰高血糖素、生長激素、胰島素樣生長因子濃度無顯著影響，HC組均高于HF組。

3結論與討論

反芻動物具有很強的調節血液葡萄糖濃度的能力，能維持血液葡萄糖相對穩定。孫海洲等報道，隨著進入十二指腸淀粉量的增加，綿羊門靜脈、頸動脈、肝靜脈血糖濃度不斷上升，但差異不顯著[13]。汪水平等發現，飼喂4種不同精粗比日糧的奶牛頸靜脈血糖濃度無顯著性差異[14]。本研究表明，2種精粗比日糧條件下，奶山羊門靜脈、肝靜脈、股動脈血漿中的葡萄糖含量均未出現顯著差異，與以上結果一致。在2種日糧條件下，葡萄糖濃度隨采食時間的變化趨勢不同，這可表3不同精粗比日糧對奶山羊肝靜脈血漿激素濃度的影響能與日糧中非結構性碳水化合物含量有關。葡萄糖的表觀門靜脈凈流量值受許多因素影響，如泌乳、日糧精粗比例等。若此值是負的，表示PDV組織對葡萄糖的凈吸收或凈利用量；若是正值，表示PDV組織對葡萄糖的凈釋放量。研究發現，PDV組織中葡萄糖代謝與丙酸、乙酸、氨基酸代謝存在相關關系[15]。牛真胃灌注丙酸時，生長期的牛PDV組織利用的葡萄糖量減少[16]。本試驗表明，在不同精粗比日糧條件下，奶山羊葡萄糖表觀門靜脈凈流量、凈肝臟釋放量及凈內臟產出量并沒有顯著差異，但HF日糧組數值較高。高粗料組生糖氨基酸濃度高于高精料組，會加快HF組的糖異生[17]。另外，不同精粗比日糧下瘤胃產生的乙酸/丙酸比例不同，導致機體代謝對葡萄糖的需求量不同[18]。胰島素、胰高血糖素是調節血糖濃度最主要的2種激素。胰島素促進葡萄糖、乙酸、氨基酸到達外周組織，從而促進蛋白質、脂質合成。胰高血糖素不僅可以增加肝臟葡萄糖的輸出，還可以增加肝臟對氨基酸的攝入，有利于糖異生。葡萄糖、胰島素水平在某一程度上反映了動物的代謝狀況[19]。本試驗結果表明，HC日糧組胰島素、胰高血糖素濃度均高于HF日糧組，葡萄糖濃度升高可以刺激胰島素分泌，胰島素濃度升高降低了血糖濃度，進一步刺激了胰高血糖素分泌。Ahren等試驗表明，注射胰高血糖素可以提高血漿葡萄糖水平，胰高血糖素也能直接刺激B細胞胰島素的分泌，從而間接通過增加葡萄糖濃度來刺激胰島素分泌[20]。生長激素是調節動物生長發育、三大代謝過程的重要因子，雖然不直接參與糖代謝調節，但它可以改變組織對糖代謝的敏感性[21]。高產奶牛由于乳腺的泌乳作用，對能量的需要量可增至原來的4倍左右，這種代謝的適應是血漿中關鍵激素變化與特殊組織對激素應答的結果[22]。只有當動物僅攝入維持日糧或機體處于能量負平衡狀態下，生長激素才能刺激脂解作用，在正能量平衡條件下，生長激素主要通過減少脂質的合成來減少脂肪的堆積[23]。生長激素還可以間接作用于肝臟及外周組織等合成IGF-1。IGF-1有誘導細胞分化、促進DNA合成及細胞分裂的作用，從而促進蛋白合成。研究發現，生長激素、IGF-1可能單獨通過影響調控乳蛋白合成的關鍵激酶來影響酪蛋白的合成[24]。另外，胰島素不僅可以促進肝臟中IGF-1的合成，也能增加肝臟、脂肪組織中生長激素受體蛋白的數量，進而調控生長激素作用的信號通路[25]。張桂芳等研究發現，不同精粗比日糧對奶牛生長激素無顯著影響[17]。文靜等研究發現，等能條件下，高精料低質粗料組的生長激素濃度比低精料優質粗料組高，但差異不顯著[26]。本試驗表明，在等能等氮條件下，HC組中生長激素濃度、IGF-1水平比HF組高，但差異不顯著。葡萄糖的代謝受PEPCK、果糖-1，6-磷酸酶、葡萄糖-6-磷酸酶等幾種酶的直接調控。本研究表明，不同精粗比日糧條件下奶山羊門靜脈、肝靜脈、股動脈血漿中的葡萄糖濃度變化情況不同，其中HC組葡萄糖濃度的變化幅度略大，采食后2 h達到最低值，4～6 h達到最高值。 HR組變化較平緩，一般在采食后2～4 h達到最大值。HC組奶山羊門靜脈、肝靜脈、股動脈血漿中葡萄糖濃度均值均有所提高，但與HR組相比無顯著差異。HR組奶山羊PDV、肝臟釋放的葡萄糖較多。不同精粗比日糧對奶山羊血漿中葡萄糖代謝相關的激素如胰島素、胰高血糖素、生長激素、IGF-1濃度有影響。

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