營養(yǎng)補飼對放牧條件下妊娠牛體況、血清營養(yǎng)代謝指標、免疫指標及抗氧化能力的影響

陳 浩，王純潔，斯木吉德，張 晨，曹家銘，武思同，徐 萍，劉飛鴻，敖日格樂*

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學 動物科學學院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學 獸醫(yī)學院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018)

草原生態(tài)系統(tǒng)占陸地生態(tài)系統(tǒng)總面積的三分之一以上，其生產(chǎn)的農(nóng)牧業(yè)產(chǎn)品占全球的40%，可為 13 億人的生產(chǎn)和生活提供保障[1]。放牧飼養(yǎng)的家畜整個生長發(fā)育過程是在草場中進行，僅通過采食牧草滿足其營養(yǎng)需要，但牧草的營養(yǎng)成分隨著季節(jié)的變化發(fā)生改變，從而使放牧家畜無法達到其生產(chǎn)目標；近年來頻發(fā)的干旱加劇了過度放牧所導致的草原生態(tài)系統(tǒng)功能的降低和退化。營養(yǎng)物質(zhì)的攝入量可通過改善動物的體況進而提高其繁殖性能，且有研究表明卵泡的發(fā)育和數(shù)目隨著營養(yǎng)物質(zhì)攝入量的增加而增加[2-4]。因此，針對放牧飼養(yǎng)條件下繁殖母畜進行營養(yǎng)調(diào)控極為重要，對其產(chǎn)奶性能和繁殖性能的發(fā)揮以及牧場的經(jīng)濟效益均有重要影響。

放牧飼養(yǎng)條件下的幼畜僅通過攝入乳汁以維持能量需要，母畜的產(chǎn)奶量和乳品質(zhì)直接影響幼畜的生長發(fā)育。通過對泌乳期放牧綿羊補飼精料發(fā)現(xiàn)，補飼可顯著提高綿羊產(chǎn)奶量和乳脂及乳蛋白等營養(yǎng)物質(zhì)的含量，進而顯著提高羔羊平均日增重(ADG)，促進了羔羊生長性能的發(fā)揮[5]。ALVARO等[6]通過研究補飼玉米顆粒對冬季牧場放牧奶牛生產(chǎn)性能的影響，結(jié)果表明補飼玉米顆粒4 kg/d可顯著提高泌乳中期荷斯坦奶牛的產(chǎn)奶量，且降低乳中尿素氮(BUN)和血清中非酯化脂肪酸(NEFA)含量，進而改善了其能量平衡，這可能是由于補飼能量飼料提高了奶牛日糧的代謝能以及為瘤胃微生物生長提供充足底物。為評價精料補飼策略對放牧條件下母牛繁殖性能的影響，DA SILVA等[7]通過設置不同補飼天數(shù)和不同梯度補飼量對妊娠后期母牛進行補飼研究，結(jié)果表明，妊娠后期母牛每天補飼1.5 kg精料可顯著降低母牛產(chǎn)后體質(zhì)量損失、提高犢牛初生體質(zhì)量且顯著縮短了產(chǎn)后發(fā)情間隔，這有利于母牛繁殖性能的發(fā)揮。日糧中蛋白質(zhì)水平和母畜產(chǎn)奶量呈正相關。有研究報道指出，妊娠期合理補飼精料可顯著改善放牧阿爾巴斯白絨山羊的產(chǎn)后體況，且有提高羔羊初生體質(zhì)量的趨勢，這表明適當補飼精料有利于下一個泌乳期的產(chǎn)奶量和羔羊生長性能的發(fā)揮[8]。根據(jù)放牧綿羊的采食量結(jié)合妊娠母羊營養(yǎng)標準，配制不同精粗比的補飼料進行放牧綿羊補飼試驗，結(jié)果表明隨著補飼料中精料比例的增加，妊娠末期母羊體質(zhì)量和2，6月齡羔羊體質(zhì)量均顯著升高[9]。王利等[10]通過對放牧短尾母羊(配種前25 d)進行短期高精料營養(yǎng)補飼，研究結(jié)果表明補飼組母羊的產(chǎn)羔率和產(chǎn)雙羔率均有不同程度的提高。

目前已有大量關于營養(yǎng)補飼的研究報道，發(fā)現(xiàn)草地放牧系統(tǒng)中對家畜進行營養(yǎng)補飼不僅可大大減輕草場壓力，而且對幼畜生長發(fā)育的提高和母畜繁殖性能的改善等方面均產(chǎn)生重要作用[11-13]。但目前關于營養(yǎng)補飼對放牧肉牛血清營養(yǎng)代謝指標、免疫功能和抗氧化能力的研究報道較少，而妊娠期母牛機體免疫功能和抗氧化功能極為重要，且血清營養(yǎng)代謝相關指標可作為評價肉牛機體營養(yǎng)代謝水平的潛在指標。因此，本試驗以妊娠期放牧西門塔爾母牛為研究對象，探討補飼對妊娠期放牧肉牛體況、血清營養(yǎng)代謝指標、抗氧化及免疫指標的影響，以期為放牧條件下妊娠牛補飼的重要性提供數(shù)據(jù)支持，為放牧條件下肉牛高效養(yǎng)殖提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設計與日糧本試驗于2019年6-8月份在內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市阿魯科爾沁旗巴彥溫都爾牧戶牧場進行。選取體型、體質(zhì)量相近的健康產(chǎn)前3個月的妊娠期西門塔爾母牛12頭，按照同質(zhì)原則隨機分為2組，每組6頭。放牧組在天然草場自然放牧，各階段采食牧草的營養(yǎng)成分見表1；補飼組在與放牧組同等放牧條件的基礎上，進行精料補飼，預試期8 d，正試期分為補飼前期和補飼后期2個階段。補飼組的精料補飼量在補飼前期為每頭2.2 kg/d，后期為每頭2.8 kg/d。補飼組的精料配制是根據(jù)牧草營養(yǎng)成分和采食量的測定結(jié)果，參照NRC肉牛營養(yǎng)需要進行配制，其組成及營養(yǎng)水平見表2。試驗期間各組試驗牛在放牧草場自由采食，自由飲水(草場內(nèi)有天然河流貫穿放牧草場和牛舍)；補飼組在每天19:00補飼精料。

表1 放牧草場牧草概略養(yǎng)分(干物質(zhì)基礎) %

表2 補充精料的組成及營養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎) %

1.2 放牧牛干物質(zhì)采食量(DMI)的測定采用內(nèi)外源指示劑結(jié)合法測定試驗牛的牧草采食量，選取與試驗牛體況相近的放牧牛6頭，預試期3 d，每天8:30和18:30以膠囊形式喂服三氧化二鉻(CR2O3)放牧牛各1次，每次12 g/頭；正試期7 d，喂服膠囊的時間和藥量同預試期，正試期每天定時采集糞便200 g，將每頭牛每天的糞樣混合均勻陰干保存，用以測定糞中的CR2O3含量，其含量測定采用72-1分光光度計比色法測定[14]。采用人工模擬采樣法采集牧草，現(xiàn)場跟群觀察放牧牛采食牧草的種類和部位，連續(xù)7 d每天采集牧草2 000 g混勻，于-20℃保存?zhèn)溆?。采?4 mol/L鹽酸不溶灰分法對牧草、糞樣中的酸不溶性灰分(acid insoluble Ash，AIA)含量進行測量。根據(jù)放牧牛采食牧草、放牧牛糞樣中干物質(zhì)量及糞中干物質(zhì)AIA含量，按以下公式計算出放牧牛DMI：DMI=F×a/b;式中，F(xiàn)為試驗牛每日排出的糞DM含量；a為糞中干物質(zhì) AIA 含量(%)；b為采食牧草中干物質(zhì) AIA 含量(%)。

1.3 牧草和精料營養(yǎng)成分的測定牧草和飼喂補飼組的精料營養(yǎng)成分的測定，參照文獻[15]的方法檢測DM、CP、Ash、粗纖維、EE含量和總能。

1.4 體質(zhì)量和體況測定正試期開始和結(jié)束時當日清晨出牧前對各試驗牛進行體質(zhì)量測量和體況評分。采用目測結(jié)合觸摸對試驗牛進行體況評分的測定，該方法使用6分制評定母牛體況。

1.5 血液采集與測定正試期開始和結(jié)束時當日清晨出牧前使用真空非抗凝采血管對試驗?？崭诡i靜脈采血，靜置30 min，3 000 r/min離心10 min，分離血清，-80℃保存，用于檢測血清生化指標、血清免疫及抗氧化指標。血液營養(yǎng)代謝指標、免疫和抗氧化指標的測定：葡萄糖(GLU)、血清總蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、BUN、甘油三酯(TG)、總膽固醇(TC)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)及低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)；總抗氧化能力(T-AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)活性、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)活性、丙二醛(MDA)含量和血清免疫指標白細胞介素-1β(IL-1β)、白細胞介素-2(IL-2)、白細胞介素-4(IL-4)、免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白G(IgG)及免疫球蛋白M(IgM)含量均采用南京建成生物工程研究所提供的ELISA檢測試劑盒測定，具體操作步驟按照試劑盒說明書進行。

2 結(jié)果

2.1 補飼對放牧西門塔爾妊娠母牛體質(zhì)量和體況評分的影響由表3可知，第1天，放牧組和補飼組之間的體質(zhì)量和體況評分無顯著性差異(P>0.05)。通過60 d的精料補飼后，在第60天，補飼組的體質(zhì)量和體況評分均顯著高于放牧組(P<0.05)。

表3 補飼對放牧妊娠牛體質(zhì)量和體況評分的影響

2.2 補飼對放牧西門塔爾妊娠母牛血清營養(yǎng)代謝相關指標的影響由表4可知，與放牧組相比，試驗末期補飼組TP、BUN和HDL-C含量均顯著高于放牧組(P<0.05)。

表4 精料補飼對放牧妊娠牛血清營養(yǎng)代謝相關指標的影響

2.3 補飼對放牧西門塔爾妊娠母牛血清抗氧化指標的影響由表5可知，與放牧組相比，試驗末期補飼組血清T-AOC、GSH-Px和SOD活性均顯著高于放牧組(P<0.05)，而MDA含量顯著低于放牧組(P<0.05)。

表5 精料補飼對放牧妊娠牛血清抗氧化指標的影響

2.4 育成期補飼對放牧西門塔爾妊娠母牛血清免疫指標的影響由表6可知，在試驗末期，與放牧組相比，補飼組試驗牛血清中IL-2、IgA及IgG含量有升高趨勢，但IL-1β、IL-4和IgM含量無顯著性差異(P>0.05)。

表6 妊娠期補飼對放牧西門塔爾牛血清免疫指標的影響

3 討論

3.1 補飼對放牧西門塔爾妊娠母牛體況和血清營養(yǎng)代謝指標的影響母牛體況評分對于優(yōu)化畜群健康生產(chǎn)和繁殖效率均有較大幫助，通過合理的營養(yǎng)調(diào)控以獲得最佳的體況評分對母牛產(chǎn)后代謝狀態(tài)和泌乳性能均有顯著改善作用。REIS等[16]研究發(fā)現(xiàn)妊娠母牛在圍產(chǎn)前期獲得較佳的體況評分可顯著減少母牛產(chǎn)后的體質(zhì)量損失，并降低乳房疾病的發(fā)生率且顯著提高其產(chǎn)奶量。ROCHE等[17]研究發(fā)現(xiàn)通過合理的營養(yǎng)補飼可顯著提高妊娠母牛的體況，從而影響其DMI和乳品質(zhì)，進而對犢牛生長發(fā)育有促進作用。本試驗結(jié)果表明，補飼精料可顯著提高放牧飼養(yǎng)條件下妊娠母牛體況評分，這與研究報道結(jié)果一致[17]，高能量飲食飼喂的奶牛在產(chǎn)犢時體況較好。

動物血清生化指標通?？勺鳛樵u估動物機體營養(yǎng)狀況和健康狀況的指標[18]。反芻動物機體內(nèi)糖類主要由肝臟的糖異生合成，血清中GLU含量可反映機體能量平衡狀態(tài)，通常情況下在機體內(nèi)分泌和神經(jīng)調(diào)節(jié)的作用達到動態(tài)平衡[19]。BUN含量可反映動物機體內(nèi)氨基酸代謝水平，有研究發(fā)現(xiàn)綿羊和犢牛血清中BUN含量與日糧中蛋白質(zhì)水平呈密切正相關[20-21]。本試驗結(jié)果表明，補飼精料可顯著提高放牧妊娠牛血清中BUN水平，這與楊春濤等[22]的研究結(jié)果一致，放牧綿羊血清中BUN的含量隨著補飼精料中蛋白質(zhì)水平的升高而顯著增加。TG可水解為甘油和脂肪酸為動物機體所利用。本試驗中，正試期1，60 d時兩組試驗牛之間血清中TG含量均無顯著性差異，但試驗牛血清中TG含量隨著試驗期的延長而顯著下降，這與楊開紅等[23]的研究結(jié)果一致。TP的主要生理功能是維持機體免疫功能、修補組織和運輸作用等方面，合理范圍內(nèi)較高的TP濃度有利于提高動物機體的免疫功能和營養(yǎng)代謝[24]。本試驗結(jié)果表明，補飼精料可顯著提高放牧條件下妊娠牛血清中TP含量，這可能是補飼精料提高了試驗牛的牧草消化率進而增加了瘤胃內(nèi)菌體蛋白的合成效率所導致。

3.2 補飼對放牧西門塔爾妊娠母牛血清抗氧化指標的影響動物在正常生長代謝過程中會產(chǎn)生含氧自由基，若不能被及時清除，體內(nèi)積累的自由基可通過破壞細胞的結(jié)構(gòu)和功能，使生物膜中的不飽和脂類發(fā)生脂質(zhì)過氧化并形成脂質(zhì)過氧化物，其最終產(chǎn)物即是MDA[25]。動物機體生物膜功能一旦遭到破壞，將進而損傷蛋白質(zhì)及核酸等生物大分子，導致機體代謝功能產(chǎn)生紊亂。動物機體自身具有廣泛的抗氧化防御機制，哺乳動物體內(nèi)抗氧化防御機制包括酶促體系和非酶促體系兩大抗氧化防御體系，酶促體系中的主要抗氧化酶有T-AOC、GSH-Px及SOD[26]。GSH-Px可通過清除體內(nèi)過多的自由基以抑制機體脂質(zhì)過氧化；SOD是機體內(nèi)一種重要的抗氧化酶，在清除自由基和防止生物大分子損傷等方面具有重要作用；T-AOC代表機體防御體系的抗氧化能力[27-29]。由于抗氧化酶系統(tǒng)不斷地清除體內(nèi)產(chǎn)生的自由基，因此自由基的產(chǎn)生和清除處于動態(tài)平衡中，從而保護機體在正常生長代謝過程中免受氧化應激損傷。本試驗中，相比放牧組，補飼精料顯著增強了妊娠牛血清中T-AOC、SOD及GSH-Px活性，降低了MDA含量，表明補飼可顯著提高放牧條件下妊娠牛的抗氧化能力。JIN等[30]研究發(fā)現(xiàn)維生素A具有提高抗氧化功能的作用，在日糧中補充維生素A可提高奶牛血清中SOD活性。近年來研究發(fā)現(xiàn)添加維生素E可通過調(diào)節(jié)SOD和CAT活性以緩解動物機體的氧化應激，且微量元素硒、銅、鋅及錳均具有提高動物機體內(nèi)抗氧化酶活性的功能[31]。以上均與本研究結(jié)果一致，由此可見補飼組所采食精料中所添加的非酶類抗氧化劑可顯著增強妊娠?？寡趸瘧つ芰Γ唧w是維生素類還是微量礦物元素類非酶類抗氧化劑增強了妊娠牛的抗氧化功能，抑或是兩者的協(xié)同調(diào)控作用，目前尚不清楚。本課題組將對妊娠牛血清中維生素和微量礦物元素的含量進行比較研究，且針對非酶類抗氧化劑緩解肉牛氧化應激的機理進行深入研究探討。

3.3 補飼對放牧西門塔爾妊娠母牛免疫功能的影響動物機體免疫系統(tǒng)由免疫器官、免疫分子和免疫細胞組成，免疫分子包括免疫球蛋白、白細胞介素、腫瘤壞死因子和干擾素等，機體可通過血液循環(huán)將免疫分子運送到全身，執(zhí)行免疫防御和維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定等功能。IL-2是T淋巴細胞受抗原刺激時分泌的淋巴因子；IL-1β、TNF-α和IL-4作為促炎癥因子，可導致炎癥反應，其濃度的升高和奶牛炎癥反應有極大的相關性，且前者可調(diào)節(jié)多種免疫系統(tǒng)反應[32-34]。免疫球蛋白是一類具有抗體活性的球蛋白，是動物機體內(nèi)免疫系統(tǒng)的重要組成成分，其中IgG是免疫球蛋白的主要成分，約占血清中免疫球蛋白總濃度的75%，其含量的高低可體現(xiàn)機體體液免疫的狀況[35]。本試驗結(jié)果表明，與放牧組相比，補飼組試驗牛血清中IL-2、IgA及IgG含量有升高的趨勢，但IL-1β、IL-4和IgM含量無顯著性差異(P>0.05)，這可能是由于通過營養(yǎng)補飼顯著改善了妊娠牛機體的體況，進而提高其免疫功能。

綜上所述，補飼精料可顯著改善放牧飼養(yǎng)條件下妊娠牛的體況和營養(yǎng)代謝狀況，并對其抗氧化和免疫功能的提高具有促進作用。