飼糧陰陽離子差與奶牛體液酸堿平衡的關(guān)聯(lián)性研究

吳文旋

(貴州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，貴陽 550025)

目前，飼糧陰陽離子差(dietary cation-anion difference，DCAD)得到了眾多反芻動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)家的高度重視［1－4］。相關(guān)研究表明，低 DCAD 水平飼糧以降低體液(尿液、血液)酸堿度為橋梁而增強(qiáng)鈣的吸收，可有效防治以產(chǎn)乳熱(低血鈣)為核心的圍產(chǎn)期奶牛代謝病，改善奶牛健康狀況，提高奶牛泌乳性能［5－9］?？梢?，建立 DCAD 與體液酸堿平衡之間的定量關(guān)系具有重要的學(xué)術(shù)意義，但目前該方面的研究報(bào)道較為缺乏。據(jù)此，本文以筆者的前期試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)［10－12］，應(yīng)用 SAS數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)軟件分析DCAD水平與圍產(chǎn)期奶牛體液酸堿性的關(guān)系，為后續(xù)相關(guān)研究提供借鑒與參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來自筆者完成的3個(gè)DCAD水平對圍產(chǎn)期奶牛的體內(nèi)代謝試驗(yàn)［10－12］(分別表述為試驗(yàn)1、試驗(yàn)2、試驗(yàn)3)。其中，試驗(yàn)1的3組奶牛飼糧組成(%DM)為青貯玉米(25.4、24.5、24.3)、青貯黑麥草(13.5、13.1、13.0)、苜蓿干草(22.8、22.0、21.9)、番薯(10.2、9.8、9.7)、精料混合料(27.1、26.1、25.9)、磷酸氫鈣(1.0、1.0、1.8)、陰離子鹽(0、3.5、3.5)，DCAD 水 平為(+185、－67、－67)，其中第3組飼糧補(bǔ)充鈣;試驗(yàn)2的4組奶牛飼糧組成(%DM)為青貯玉米(34.3、33.8、33.4、32.9)、羊草干草(41.5、40.9、40.4、39.9)、精料混合料(24.2、24.0、23.6、23.3)、陰離子鹽(0、1.3、2.6、3.9)，DCAD 水平為(+127、+30、－63、－154);試驗(yàn)3的3組奶牛飼糧組成(%DM)為青貯玉米(52.1、51.9、51.7)、青草(13.2、13.2、13.1)、精 料 混 合 料(34.7、34.6、34.5)、陰離子鹽(0、0.3、0.7)，DCAD 水平為(+81、+20、－32)。試驗(yàn)所用奶牛為經(jīng)產(chǎn)牛，預(yù)產(chǎn)期21 d。試驗(yàn)?zāi)膛Ｄ蛞簆H檢測在產(chǎn)前4～7 d進(jìn)行，搜集奶牛中游尿樣10 mL，用精密pH試紙(范圍5.4～7.0、6.4～8.0)測定。奶牛血液酸堿平衡指標(biāo)檢測方法為:試驗(yàn)1，奶牛產(chǎn)犢前第5天晨飼前或剛開始產(chǎn)犢不久，從牛尾根處密封采血5 mL，用瑞士產(chǎn)血?dú)夥治鰞x(Roche OMN IC)測定;試驗(yàn)2，奶牛產(chǎn)前3 d從牛尾根處密封采血5 mL，用丹麥產(chǎn)血?dú)夥治鰞x(ABL-630，Denmark)測定;試驗(yàn)3未測定血液酸堿平衡指標(biāo)。試驗(yàn)DCAD水平與體液概況見表1。

表1 試驗(yàn)DCAD水平與體液概況Table 1 General information of dietary cation-anion difference levels and body fluid

1.2 數(shù)據(jù)分析

由于條件差異，3個(gè)試驗(yàn)?zāi)驑优c血樣數(shù)據(jù)并不完全相互對應(yīng)(尿樣n=105，血樣n=68)，但目前的研究結(jié)果均認(rèn)同DCAD與體液酸堿平衡的變化趨勢是一致的。因此，本文將DCAD與血液pH、血液HCO－3集合進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)分析應(yīng)用SAS 8.02統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行。調(diào)取PROC CORR模塊程序?qū)CAD(n=105)、尿液pH(n=105)、血液pH(n=68)及血液(n=68)間做相關(guān)分析;調(diào)取PROC REG模塊程序?qū)CAD(n=105)、尿液 pH(n=105)，對 DCAD(n=68)、血液pH(n=68)及血液(n=68)做回歸分析;調(diào)取PROC CORR模塊程序?qū)δ蛞簆H(n=105)、血液pH(n=68)及血液(n=68)間做相關(guān)分析。數(shù)據(jù)作圖軟件為Excel 2003。統(tǒng)計(jì)性差異結(jié)果以P＜0.05為判斷標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果

2.1 DCAD、尿液pH、血液pH及血液間的相關(guān)性

表 2DCAD、尿液pH、血液pH及血液間的相關(guān)性Table 2Correlation between DCAD，urine pH，blood pH and blood

表 2DCAD、尿液pH、血液pH及血液間的相關(guān)性Table 2Correlation between DCAD，urine pH，blood pH and blood

項(xiàng)目Items DCAD 尿液pH Urine pH血液pH Blood pH血液 Blood HCO－3 DCAD 1尿液 pH Urine pH 0.881 09(P ＜0.001) 1血液 pH Blood pH 0.636 47(P ＜0.001) 0.554 28(P ＜0.001) 1血液Blood 0.573 06(P＜0.001)0.547 20(P＜0.001)0.847 34(P＜0.001)1

2.2 DCAD 與尿液pH、血液pH及血液HCO3－的回歸性

隨著DCAD水平的降低，尿液pH、血液pH均明顯下降(圖1)，差異極顯著(P＜0.001);而血液濃度并未發(fā)生明顯變化，差異不顯著(P＞0.05)。DCAD與尿液pH間的決定系數(shù)大于與血液pH、血液間的決定系數(shù)。

圖1 不同DCAD水平與尿液pH、血液pH及血液HCO3－間的回歸關(guān)系Fig.1 Regression of varying dietary cation-anion difference levels and urine pH，blood pH and blood HCO3－

2.3 尿液pH、血液pH及血液間的相關(guān)性

3 討論

3.1 DCAD、尿液pH、血液pH及血液間的相關(guān)性

DCAD與體液酸堿平衡間的數(shù)值報(bào)道在前人的研究［1－4］中得到了體現(xiàn)，對其進(jìn)行量化研究是進(jìn)一步掌握其潛在關(guān)系的有效措施。本研究結(jié)果顯示，DCAD、尿液pH、血液pH及血液間均存在極顯著的相關(guān)性，使本文后續(xù)分析DCAD與尿液pH、血液pH及血液間的回歸性具備了前提和基礎(chǔ)。其中，DCAD與尿液pH間存在最大的相關(guān)系數(shù)，驗(yàn)證了DCAD與體液酸堿平衡之間的直接紐帶作用。

3.2 DCAD與尿液pH、血液pH及血液HCO－3的回歸性

尿液pH隨DCAD水平的降低而降低，說明DCAD是調(diào)控奶牛體液酸堿度的有效措施。這是因?yàn)椋暭Z陰離子(Cl－、S2－)被吸收后，機(jī)體為了維持腎小球細(xì)胞膜電位和體液電中性，需要排出多余的負(fù)電荷，而排尿是最直接、最有效的調(diào)節(jié)方式，從而導(dǎo)致尿液pH降低［13］。許多后續(xù)研究進(jìn)一步驗(yàn)證了這一結(jié)論［14－17］。相應(yīng)地，血液 pH 也有所降低。從數(shù)值上看，尿液pH的降幅明顯大于血液pH及血液HCO－3的降幅，其原因是血液內(nèi)存在強(qiáng)大的緩沖體系，可及時(shí)中和血液中過多的酸性或堿性物質(zhì)，同時(shí)尿液不斷排出H+，使血液pH和HCO－3維持在正常范圍，說明奶牛體內(nèi)發(fā)生了輕度的代謝性酸中毒［7，17－18］。

表3 尿液pH、血液pH及血液間的相關(guān)性Table 3Correlation between urine pH，blood pH and blood

表3 尿液pH、血液pH及血液間的相關(guān)性Table 3Correlation between urine pH，blood pH and blood

項(xiàng)目Items 尿液pH Urine pH血液pH Blood pH血液 Blood HCO－3 pH Urine pH 1血液 pH Blood pH 0.504 56(P ＜0.001) 1血液Blood 0.477 83(P＜0.001)0.834 50(P＜0.001)尿液1

3.3 尿液pH、血液pH及血液間的相關(guān)性

鑒于血液pH與尿液pH間存在的相關(guān)性(表2)，本文在不考慮DCAD的情況下，對體液酸堿平衡指標(biāo)間作了相關(guān)分析。結(jié)果表明，尿液pH、血液pH及血液間仍存在的顯著的相關(guān)性(表3)。兩者相關(guān)系數(shù)的異同與引入的指標(biāo)個(gè)數(shù)有關(guān)。一般情況下，搜集尿液比采集血液簡單、方便，不會(huì)引起應(yīng)激，且尿液pH易測、變幅明顯、易于判別;同時(shí)，DCAD與尿液pH間的決定系數(shù)最大。因此，尿液pH是一個(gè)簡單評價(jià)和有效衡量DCAD調(diào)節(jié)體液酸堿平衡狀況的指標(biāo)。

4 結(jié)論

綜上所述，圍產(chǎn)期奶牛體液酸堿平衡狀態(tài)顯著受DCAD水平的影響，尿液與血液酸堿平衡間存在相關(guān)性，尿液pH是有效衡量DCAD水平與體液酸堿平衡狀況的指標(biāo)。

［1］尹召華，曹維維，王洪榮，等.日糧陰陽離子平衡對泌乳中期奶牛血液生理指標(biāo)和泌乳性能的影響［J］.動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)報(bào)，2010，22(4):1096 －1100.

［2］楊趙偉，劉大森，隋美霞，等.日糧陰陽離子平衡對綿羊瘤胃揮發(fā)性脂肪酸和血液指標(biāo)的影響［J］.動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)報(bào)，2010，22(3):769 －774.

［3］陳波，劉建新.奶牛日糧陰陽離子差對采食量影響的Meta分析［J］.動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)報(bào)，2010，22(1):46－50.

［4］賈磊，王加啟，卜登攀，等.日糧陰陽離子差對泌乳前期熱應(yīng)激奶牛血液酸堿平衡和生產(chǎn)性能的影響［J］.動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)報(bào)，2007，19(6):663 －670.

［5］BLOCK E.Manipulating dietary anions and cations for prepartum dairy cows to reduce incidence of milk fever［J］.Journal of Dairy Science，1984，67(12):2939－2948.

［6］MOORE S J，VANDEHAAR M J，SHARMA B K，et al.Effects of altering dietary cation-anion difference on calcium and energy metabolism in peripartum cows［J］.Journal of Dairy Science，2000，83(9):2095 －2104.

［7］VAGNONI D B，OETZEL G R.Effects of dietary cation-anion difference on the acid-base status of dry cows［J］.Journal of Dairy Science，1998，81(6):1643 －1652.

［8］ROCHE J R，DALLEY D，MOATE P，et al.Dietary cation-anion difference and the health and production of pasture-fed dairy cows.2.Non-lactating periparturient cows［J］.Journal of Dairy Science，2003，86(3):979－987.

［9］CHARBONNEAU E，PELLERIN D，OETZEL G R.Impact of lowering dietary cation-anion difference in non-lactating dairy cows:a meta-analysis［J］.Journal of Dairy Science，2006，89(2):537－548.

［10］吳文旋，劉建新，葉均安，等.陰離子型日糧及補(bǔ)Ca對圍產(chǎn)期奶牛代謝與健康及其生產(chǎn)性能的影響［J］.中國獸醫(yī)學(xué)報(bào)，2006，26(6):687 －689.

［11］WU W X，LIU J X，XU G Z，et al.Calcium homeostasis，acid-base balance，and health status in periparturient Holstein cows fed diets with low cation-anion difference［J］.Livestock Science，2008，117:7 －14.

［12］吳文旋，李勝利.同日糧陰陽離子差對喀斯特地區(qū)圍產(chǎn)期奶牛代謝、健康及泌乳性能的研究［J］.畜牧獸醫(yī)學(xué)報(bào)，2011，42(8):1113 －1119.

［13］LIESEGANG A，CHIAPPI C，RISTELI J，et al.Influence of different calcium contents in diets supplemented with anionic salts on bone metabolism in periparturient dairy cows［J］.Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition，2007，91:120－129.

［14］RAMOS-NIEVES J M，THERING B J，WALDRON M R，et al.Effects of anion supplementation to lowpotassium prepartum diets on macromineral status and performance of periparturient dairy cows［J］.Journal of Dairy Science，2009，92(11):5677－5691

［15］RERAT M，PHILIPP A，HESS H D，et al.Effect of different potassium levels in hay on acid-base status and mineral balance in periparturient dairy cows［J］.Journal of Dairy Science，2009，92(12):6123－6133

［16］MORRILL K M，MARSTON S P，WHITEHOUSE N L，et al.Anionic salts in the prepartum diet and addition of sodium bicarbonate to colostrum replacer，and their effects on immunoglobulin G absorption in the neonate1［J］.Journal of Dairy Science，2010，93(5):2067－2075

［17］HERON V S，TREMBLAY G F，OBA M.Timothy hays differing in dietary cation-anion difference affect the capability of dairy cows to maintain their calcium homeostasis［J］.Journal of Dairy Science，2009，92(1):238－246.

［18］CHARBONNEAU E，CHOUINARD P Y，TREMBLAY G F，et al.Timothy silage with low dietary cation-anion difference fed to non-lactating cows［J］.Journal of Dairy Science，2009，92(5):2067－2077