煙酸及膽堿對圍產期奶牛營養代謝的調控

劉士杰，懷文輝，范士杰，畢穎慧，曹 燁

（1.全國畜牧總站、中國飼料工業協會，北京 100125；2.全椒縣動物疫病預防控制中心，安徽滁州 239500；3.中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所，北京 100193）

圍產期是奶牛泌乳周期中的特殊生理時期，一般是奶牛臨產前21 d到產后21 d，也可分為圍產前期和圍產后期2個階段。在此期間奶牛要經歷妊娠、分娩、泌乳等一系列復雜的生理過程，機體營養與內分泌機能發生很大的變化，導致奶牛免疫力下降，繁殖代謝類疾病如難產、胎衣不下、子宮炎、酮病等高發，對奶牛健康和生產活動產生了不利影響，限制了奶牛養殖業的發展。煙酸和膽堿能夠調控脂肪代謝，并提高產后泌乳性能，改善奶牛健康。本文總結了煙酸和膽堿的理化性質、生理功能及對圍產期奶牛的作用，以期為煙酸和膽堿在圍產期奶牛中的應用提供理論依據。

1 煙酸和膽堿的理化性質與生理功能

1.1 煙酸的理化性質與功能 煙酸（NA）是一種水溶性B族維生素，又名尼克酸、維生素B5、維生素PP或抗癩皮病維生素，化學式為C6H5NO2，白色針狀或淡黃色針狀結晶，無臭或微臭味微苦，是結構最簡單、理化性質最穩定的維生素。煙酸進入動物體內后轉化成煙酰胺（NAM），NAM具有生物活性，是煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP）的組成成分，在氧化還原過程中起傳遞氫的作用。煙酸可促進鐵吸收和血細胞的生成，進而影響造血過程；維持皮膚的正常功能和消化腺的分泌；提高中樞神經的興奮性；改善心血管系統、網狀內皮系統與內分泌功能。此外還可以提高動物的生產性能，參與機體合成和分解代謝，對動物碳水化合物、脂類、蛋白質代謝均有重要影響，其中對脂類代謝的影響尤為重要。動物體內缺乏煙酸會妨礙輔酶合成，影響生物氧化，使機體新陳代謝發生障礙，從而引起癩皮病、角膜炎、神經和消化系統紊亂等疾病。已有研究表明，煙酸通過與膳食脂肪相互作用，促進日糧中脂肪酸吸收進入血液，導致血清非酯化脂肪酸（NEFA）和氨基葡萄糖濃度升高，最終提高奶牛產奶量和乳脂率。以藥物劑量補充煙酸，可減少脂肪動員，誘導氨基酸轉化為葡萄糖，降低血液中的β-羥基丁酸和游離脂肪酸水平。因此，煙酸在維持動物體內蛋白質、脂類和碳水化合物等營養物質的代謝方面發揮著重要作用。

1.2 膽堿的理化性質與功能 膽堿是一種水溶性B族維生素，又名維生素B4，分子式為C5H15NO2，其化學名稱為三甲基乙醇胺（又稱β-羥乙基三甲胺）。純凈膽堿是無色、黏滯、微帶魚腥味、吸濕性很強的堿性液體，其無水物為白色易潮解的針狀結晶。膽堿不同于其他B族維生素，其不參與構成體組織和能量物質，而是作為細胞結構發揮其生理作用。膽堿具有多種生理功能：（1）膽堿是維持動物正常生理機能及生長所必需的維生素之一，在構成細胞結構、維持細胞通透性和保障信息傳遞方面發揮重要作用；（2）膽堿是乙酰膽堿的前體，乙酰膽堿是維持動物神經系統正常功能必不可少的一種神經遞質；（3）膽堿在肝臟中參與脂肪的代謝和運輸，以卵磷脂的形式加速脂肪由肝臟轉運出去，防止脂肪在肝臟集聚；（4）膽堿是動物體內不穩定甲基的主要供體，甲基參與肌酸、肉毒堿的合成，參與腎上腺素等激素的合成并可甲酯化某些物質使之從尿中排出（孫菲菲等，2014）。

2 煙酸和膽堿對圍產期奶牛的作用機理

2.1 煙酸對圍產期奶牛的作用機理 目前，有關煙酸在圍產期奶牛中的應用研究較多，但其對能量代謝的調控機理仍不完全清楚。奶牛主要通過4種途徑攝入煙酸：飼料提供、體內色氨酸轉化、體內微生物合成（特別是反芻動物瘤胃微生物合成）和額外添加煙酸。動物自身合成煙酸受采食量、日糧蛋白和能量水平、日糧類型及加工工藝等因素影響。圍產期奶牛經歷一系列生理變化，機體需要大量營養物質，但由于采食量下降以及體內激素分泌的影響，營養物質的攝入量遠低于機體需求，奶牛處于營養負平衡狀態，導致煙酸的有效攝入遠低于需求。

2.1.1 煙酸對生產性能的影響 煙酸可以增加瘤胃原蟲數量，提高產奶量，提升乳脂率和乳蛋白率，促進生長育肥。趙術帆等（2012）報道，日糧中添加過瘤胃煙酸20 g/頭·d，可有效提高產奶量，泌乳前期提高17.76%，全程平均提高10.30%，但對奶牛采食量無顯著影響。Vanderwende等（2009）研究表明，添加過瘤胃煙酸，產奶量可提高4%。孫國君等（2003）研究顯示，在泌乳早期荷斯坦牛日糧中添加煙酸3 g/d·頭和6 g/d·頭，與對照組相比，產奶量分別增加 1.06、1.85 kg/d·頭，分別提高 3.21%、5.61%乳脂率無顯著差異。耿艷紅等（2007）夏季在泌乳早期荷斯坦牛日糧中添加煙酸5 g/d·頭和10 g/d·頭，可使產奶量分別提高13.20%和9.39%。楊耐德等（2010）報道，奶牛日糧添加煙酸8、15 g/d·頭，干物質采食量分別提高12.71%和11.20%；8 g/d·頭組奶牛營養物質消化率顯著提高，15 g/d·頭組營養物質消化率有提高的趨勢，但差異不顯著；奶牛日糧中添加煙酸能維持血清皮質醇水平的基本恒定，有降低血清膽固醇、甘油三酯的趨勢。

2.1.2 煙酸對糖代謝的影響 葡萄糖是反芻動物主要的能量供應物質，參與機體能量和蛋白質代謝等生理過程，也是乳腺合成乳糖的重要前體物質，其代謝程度和方式對圍產期奶牛能量供應具有重要影響，包括內源葡萄糖和外源葡萄糖。奶牛泌乳早期能量需要量幾乎倍增，而干物質采食量下降10% ～ 30%，血糖補給不足，導致能量的支出大于供給，機體處于能量負平衡狀態，為滿足能量需求機體動用體脂，大量游離脂肪酸進入血液，一方面使肝臟合成的β-脂蛋白增加，造成血脂濃度升高，另一方面產生大量乙酰CoA，進而通過一系列縮合反應轉化成酮體，使細胞代謝發生障礙，引起酮血癥（陳萍等，2005）。研究發現，分別通過皺胃灌注和靜脈注射葡萄糖，可以升高血液葡萄糖濃度，改善泌乳性能，降低β－羥基丁酸的濃度，緩解NEB狀態，降低奶牛臨床和亞臨床酮病血漿中β-羥基丁酸和非酯化脂肪酸濃度。

煙酸對圍產期奶牛血液葡萄糖濃度的影響在不同的研究中結果并不一致。目前認為煙酸對血液葡萄糖濃度調控通過以下3種方式：（1）作為參與能量代謝的輔酶組成成分，參與肝臟糖異生過程，生成內源葡萄糖，維持血糖恒定；（2）促進血管舒張，增加血液流量；（3）調控胰島素等激素的敏感性（魏筱詩等，2017）。Pries等（2007）報道，限飼奶牛皺胃灌注煙酸，再注射葡萄糖后發現，血液葡萄糖濃度較對照組顯著下降，這與煙酸可顯著降低血液中非酯化脂肪酸濃度，緩解胰島素抵抗現象有關。另有研究發現，奶牛皺胃灌注煙酸后再注射葡萄糖，血液葡萄糖濃度與對照組相比下降緩慢（Pries等，2016）。煙酸對血液葡萄糖的影響除了參與葡萄糖代謝，還參與多個激素代謝過程，包括胰島素、胰高血糖素和腎上腺素等，胰島素在機體糖、脂肪和蛋白質代謝中具有重要的作用。奶牛在圍產期，特別是分娩和泌乳前期，往往發生胰島素抵抗現象，普遍認為胰島素抵抗現象有助于減少外周組織對葡萄糖的利用，保證對母體和胎兒的能量供應（魏筱詩等，2017）。分娩時，奶牛動用自身體脂，體內非酯化脂肪酸濃度急劇升高，誘發胰島素抵抗現象。Kinoshita等（2016）研究發現，圍產期奶牛補飼煙酸雖提高了血液葡萄糖濃度，但顯著降低了肝臟組織中葡萄糖轉運蛋白基因（GLUT2）和蛋白質的表達量，對脂肪組織也沒有顯著影響，這可能與煙酸的動力學作用有關，具體作用機制目前還不清楚。

2.1.3 煙酸對熱應激的影響 在夏季高溫高濕的環境下，奶牛很容易產生熱應激。研究顯示，熱應激會降低干物質采食量，影響奶牛的生產性能，增加奶牛疫病發生幾率，進而影響新生犢牛的免疫機能。熱應激還可以通過影響奶牛體內胰島素等激素的變化，影響機體對葡萄糖利用和脂肪動員等能量代謝方式，加劇NEB狀態，進而影響奶牛產奶量。奶牛日糧中添加過瘤胃煙酸能夠提高產奶量，緩解熱應激反應。李建國等（1995）報道，熱應激奶牛日糧中添加煙酸可顯著提高產奶量和血糖含量，血糖濃度隨煙酸水平增加而增加，顯著降低血清尿素氮濃度，極顯著降低游離脂肪酸含量。有研究報道，奶牛熱應激時提高日糧蛋白質水平并添加煙酸，不僅可提高奶牛采食量和產奶量，還可顯著提高血液中三碘甲狀腺素含量，一定程度上緩解熱應激。還有研究認為，添加煙酸不能顯著提高產奶量，但顯著降低了熱應激時體表溫度。煙酸可降低肝細胞還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶活性和促炎因子白細胞介素8（IL-8）水平，利于保持肝臟健康和功能的發揮。Aragona等（2016）研究發現，圍產前期補飼煙酸可增加初乳中免疫球蛋白G（IgG）濃度，提高初乳質量，這與煙酸在奶牛圍產期發揮的重要作用密切相關。

2.2 膽堿對圍產期奶牛的作用機理 圍產期奶牛經過妊娠、分娩、泌乳等一系列應激，極易發生各類代謝性疾病，膽堿可調控動物能量代謝和肝臟脂肪轉運，提高產后生產性能和奶牛健康。

2.2.1 膽堿對生產性能的影響 正常情況下，奶牛能夠自身合成膽堿維持機體需要，隨著奶牛生產性能的提高，對膽堿的需求不斷加大，自身合成膽堿已經無法滿足泌乳期生產需要，尤其是圍產期能量負平衡狀態下，添加外源性膽堿顯得更為重要。研究表明，在飼糧中添加過瘤胃膽堿（RPC）可以改善圍產期奶牛代謝及產后泌乳性能，增加產奶量，并提高乳蛋白和乳脂產率。Zahra等（2006）在飼糧中添加56 g/d RPC，產后60 d內，平均每天可增加產奶1.2 kg，表明RPC可提高產后泌乳性能。RPC能夠調控奶牛泌乳性能，可能是RPC促進機體合成乙酸，進而增加乳脂肪前體物質的合成；也可能是RPC促進肝臟脂肪酸氧化、運輸，提高了糖異生能力，滿足泌乳奶牛對能量和葡萄糖的需要。

2.2.2 膽堿對脂肪的影響 奶牛圍產期采食量降低，營養攝入嚴重不足，導致機體動用大量體脂滿足能量需求。圍產期奶牛體脂代謝產生的 NEFA在肝臟通過 3 條途徑代謝：（1）完全氧化為二氧化碳和水，為機體供能；（2）不完全氧化成酮體，但這種形式供能效率較低；（3）酯化為甘油三酯（TG），甘油三酯在肝臟異常積聚形成脂肪肝，也可以以極低密度脂蛋白（VLDL）形式轉運進入血液，供機體組織利用。相應的，也可以通過3條途徑降低奶牛圍產期脂肪肝的發病率：（1）提高能量攝入，改善能量負平衡，減少動用體脂；（2）促進肝臟脂肪酸的氧化，使NEFA完全氧化為二氧化碳和水；（3）促進合成VLDL，將甘油三酯及時轉運出肝臟。膽堿是合成卵磷脂所必需的物質，可促進合成VLDL，加速肝臟中甘油三酯轉運出去；作為肉毒堿的甲基供體，膽堿也可以促進NEFA 的氧化（孫菲菲等，2014）。

大量研究證實，奶牛日糧中添加RPC后，可以有效減輕脂肪肝癥狀。Goselink等（2013）報道，奶牛圍產期日糧中添加60 g/d 的RPC，產后1～4周肝臟中TG的含量降低，但對控制脂代謝作用酶的基因表達沒有影響。奶牛飼喂RPC后可增強肝臟微粒體甘油三酯轉運蛋白（MTTP）的基因表達，MTTP是TG形成VLDL的必需物質，促進TG從肝臟轉運出來，由此表明，膽堿能促進圍產期奶牛肝臟中NEFA的代謝（李勝開等，2015）。還有研究表明，RPC還可提高載脂蛋白B100的基因表達，B100是VLDL的組成成分，也是VLDL分泌的必需物質（Goselink等，2013）。

2.2.3 膽堿對采食量的影響 通過營養調控手段提高干物質采食量是保障圍產期奶牛健康和生產的關鍵。Lima等（2012）研究發現，在圍產期奶牛日糧中添加RPC，對圍產前期干物質采食量沒有影響，但可提高產后干物質采食量。Zom等（2011）報道，在圍產期奶牛日糧中添加RPC，干物質采食量提高1.6 kg/d，這些差異可能是RPC的添加量、生物學效價、過瘤胃率等不同造成的。目前，RPC對奶牛干物質采食量的作用機理尚不清楚，但普遍認為干物質采食量的增加與提高產奶量密切相關。

3 小結

在奶牛整個泌乳周期中圍產期是關鍵階段，該階段飼養管理和日糧營養與胎兒發育、奶牛健康和泌乳性能密切相關。煙酸和膽堿是兩種重要的B族維生素，在動物體內發揮重要作用，可參與調控圍產期奶牛脂肪代謝，有效緩解能量負平衡，預防和減少代謝障礙性疾病，改善機體健康，提高產后泌乳性能。由于這兩種維生素作用效果受多種因素影響，其部分作用機理尚不明確，有待進一步研究。