日糧精粗比對奶山羊PDV組織、肝臟中糖代謝的影響

姜發(fā)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(nóng)薩能奶山羊作為試驗(yàn)動物，采用2×2交叉試驗(yàn)設(shè)計(jì)，每組3只，試驗(yàn)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(jié)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(dá)到最低值，4～6 h達(dá)到最大值； HR組變化較平緩，一般在采食后2 h達(dá)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(guān)鍵詞：日糧；精粗比；奶山羊；糖代謝

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

收稿日期：2014-10-10

基金項(xiàng)目：國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（編號：2011CB100802）。

作者簡訊：姜發(fā)彬（1988—），男，福建沙縣人，碩士研究生，主要從事反芻動物營養(yǎng)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(yǎng)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(gè)高度耗能的過程，動物比平時(shí)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(shù)葡萄糖來自肝臟的糖異生作用[1]。研究發(fā)現(xiàn)，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(zhì)是瘤胃微生物發(fā)酵產(chǎn)生的丙酸，其余由甘油、氨基酸、乳酸轉(zhuǎn)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(jī)體全身能量代謝的24%[4]，由消化道吸收的營養(yǎng)物質(zhì)首先經(jīng)PDV組織代謝，再由門靜脈進(jìn)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(nèi)貯存來滿足泌乳需要。隨著機(jī)體采食量的提高，機(jī)體PDV組織大小、吸收能力也相應(yīng)發(fā)生改變，肝臟糖異生也會隨之加強(qiáng)。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(nèi)磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PEPCK）基因轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)肝臟糖原分解，保證糖的連續(xù)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(nèi)蛋白、脂質(zhì)代謝有重要的調(diào)控作用，也影響葡萄糖合成與氧化。目前國內(nèi)關(guān)于糖代謝營養(yǎng)調(diào)控的研究較多，有的已深入到代謝葡萄糖層次[7-8]，但有關(guān)PDV組織、肝臟對糖代謝規(guī)律的研究較少。本試驗(yàn)在不同精粗比日糧條件下，通過血管瘺技術(shù)、血流量測定技術(shù)，探討PDV組織、肝臟中葡萄糖及相關(guān)激素的變化，旨在為研究泌乳期反芻動物的糖代謝規(guī)律提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)動物及日糧組成

選擇6只平均體質(zhì)量為60～65 kg、平均日產(chǎn)奶量相近的處于泌乳中期的西農(nóng)薩能奶山羊作為試驗(yàn)動物。試驗(yàn)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(shù)后動物恢復(fù)期為2周，待動物恢復(fù)正常后進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)期內(nèi)每天用300 IU/mL肝素鈉溶液進(jìn)行2次血管瘺護(hù)理，確保血管瘺通暢。試驗(yàn)動物平均每只每次提供0.9 kg干物質(zhì)日糧，每日飼喂2次。試驗(yàn)日糧參照美國NRC奶山羊飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合我國奶山羊飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)配制，日糧成分及營養(yǎng)水平見表1。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)與飼養(yǎng)管理

采用2×2交叉試驗(yàn)設(shè)計(jì)，隨機(jī)分為2組，每組3只。每個(gè)試驗(yàn)期21 d，預(yù)試期18 d，采樣期3 d。奶山羊單籠飼養(yǎng)，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(gè)試驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2指標(biāo)測定所用試劑購自上?？迫A生物工程股份有限公司。血漿經(jīng)試劑處理后用全自動生化分析儀（荷蘭威圖科學(xué)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(shù)研究所）測定生長激素濃度。采用酶聯(lián)免疫檢測試劑盒（北京瑞格博科技發(fā)展有限公司）測定IGF-1濃度。葡萄糖流量：采樣當(dāng)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(jù)各血液中葡萄糖濃度計(jì)算其在肝臟及內(nèi)臟組織的代謝情況。

1.4數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 16.0軟件分析數(shù)據(jù)，結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”表示。

2結(jié)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(tài)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(dá)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(dá)到最大值，肝靜脈約在采食后6 h達(dá)到最大值。HF日糧組血漿葡萄糖濃度變化較平穩(wěn)，門靜脈、肝靜脈中葡萄糖濃度在采食后2 h達(dá)到最大或較大值，股動脈中在采食后4 h達(dá)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(guān)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(shù)值大于HF組。2種日糧條件下，葡萄糖濃度均值均表現(xiàn)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(nèi)臟產(chǎn)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(xiàn)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(yàn)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(nèi)臟產(chǎn)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(guān)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(jié)論與討論

反芻動物具有很強(qiáng)的調(diào)節(jié)血液葡萄糖濃度的能力，能維持血液葡萄糖相對穩(wěn)定。孫海洲等報(bào)道，隨著進(jìn)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(fā)現(xiàn)，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(xiàn)顯著差異，與以上結(jié)果一致。在2種日糧條件下，葡萄糖濃度隨采食時(shí)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(jié)構(gòu)性碳水化合物含量有關(guān)。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(fù)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(fā)現(xiàn)，PDV組織中葡萄糖代謝與丙酸、乙酸、氨基酸代謝存在相關(guān)關(guān)系[15]。牛真胃灌注丙酸時(shí)，生長期的牛PDV組織利用的葡萄糖量減少[16]。本試驗(yàn)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(nèi)臟產(chǎn)出量并沒有顯著差異，但HF日糧組數(shù)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(chǎn)生的乙酸/丙酸比例不同，導(dǎo)致機(jī)體代謝對葡萄糖的需求量不同[18]。胰島素、胰高血糖素是調(diào)節(jié)血糖濃度最主要的2種激素。胰島素促進(jìn)葡萄糖、乙酸、氨基酸到達(dá)外周組織，從而促進(jìn)蛋白質(zhì)、脂質(zhì)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(yàn)結(jié)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(jìn)一步刺激了胰高血糖素分泌。Ahren等試驗(yàn)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(xì)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(diào)節(jié)動物生長發(fā)育、三大代謝過程的重要因子，雖然不直接參與糖代謝調(diào)節(jié)，但它可以改變組織對糖代謝的敏感性[21]。高產(chǎn)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(yīng)是血漿中關(guān)鍵激素變化與特殊組織對激素應(yīng)答的結(jié)果[22]。只有當(dāng)動物僅攝入維持日糧或機(jī)體處于能量負(fù)平衡狀態(tài)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(zhì)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(dǎo)細(xì)胞分化、促進(jìn)DNA合成及細(xì)胞分裂的作用，從而促進(jìn)蛋白合成。研究發(fā)現(xiàn)，生長激素、IGF-1可能單獨(dú)通過影響調(diào)控乳蛋白合成的關(guān)鍵激酶來影響酪蛋白的合成[24]。另外，胰島素不僅可以促進(jìn)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(shù)量，進(jìn)而調(diào)控生長激素作用的信號通路[25]。張桂芳等研究發(fā)現(xiàn)，不同精粗比日糧對奶牛生長激素?zé)o顯著影響[17]。文靜等研究發(fā)現(xiàn)，等能條件下，高精料低質(zhì)粗料組的生長激素濃度比低精料優(yōu)質(zhì)粗料組高，但差異不顯著[26]。本試驗(yàn)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(diào)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(dá)到最低值，4～6 h達(dá)到最高值。 HR組變化較平緩，一般在采食后2～4 h達(dá)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(guān)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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