煙酸及膽堿對圍產(chǎn)期奶牛營養(yǎng)代謝的調(diào)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(yè)協(xié)會，北京 100125；2.全椒縣動物疫病預(yù)防控制中心，安徽滁州 239500；3.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，北京 100193）

圍產(chǎn)期是奶牛泌乳周期中的特殊生理時期，一般是奶牛臨產(chǎn)前21 d到產(chǎn)后21 d，也可分為圍產(chǎn)前期和圍產(chǎn)后期2個階段。在此期間奶牛要經(jīng)歷妊娠、分娩、泌乳等一系列復(fù)雜的生理過程，機(jī)體營養(yǎng)與內(nèi)分泌機(jī)能發(fā)生很大的變化，導(dǎo)致奶牛免疫力下降，繁殖代謝類疾病如難產(chǎn)、胎衣不下、子宮炎、酮病等高發(fā)，對奶牛健康和生產(chǎn)活動產(chǎn)生了不利影響，限制了奶牛養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。煙酸和膽堿能夠調(diào)控脂肪代謝，并提高產(chǎn)后泌乳性能，改善奶牛健康。本文總結(jié)了煙酸和膽堿的理化性質(zhì)、生理功能及對圍產(chǎn)期奶牛的作用，以期為煙酸和膽堿在圍產(chǎn)期奶牛中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 煙酸和膽堿的理化性質(zhì)與生理功能

1.1 煙酸的理化性質(zhì)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(xué)式為C6H5NO2，白色針狀或淡黃色針狀結(jié)晶，無臭或微臭味微苦，是結(jié)構(gòu)最簡單、理化性質(zhì)最穩(wěn)定的維生素。煙酸進(jìn)入動物體內(nèi)后轉(zhuǎn)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(jìn)鐵吸收和血細(xì)胞的生成，進(jìn)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(jīng)的興奮性；改善心血管系統(tǒng)、網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)與內(nèi)分泌功能。此外還可以提高動物的生產(chǎn)性能，參與機(jī)體合成和分解代謝，對動物碳水化合物、脂類、蛋白質(zhì)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(nèi)缺乏煙酸會妨礙輔酶合成，影響生物氧化，使機(jī)體新陳代謝發(fā)生障礙，從而引起癩皮病、角膜炎、神經(jīng)和消化系統(tǒng)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(jìn)日糧中脂肪酸吸收進(jìn)入血液，導(dǎo)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(chǎn)奶量和乳脂率。以藥物劑量補(bǔ)充煙酸，可減少脂肪動員，誘導(dǎo)氨基酸轉(zhuǎn)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(nèi)蛋白質(zhì)、脂類和碳水化合物等營養(yǎng)物質(zhì)的代謝方面發(fā)揮著重要作用。

1.2 膽堿的理化性質(zhì)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(xué)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(qiáng)的堿性液體，其無水物為白色易潮解的針狀結(jié)晶。膽堿不同于其他B族維生素，其不參與構(gòu)成體組織和能量物質(zhì)，而是作為細(xì)胞結(jié)構(gòu)發(fā)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(jī)能及生長所必需的維生素之一，在構(gòu)成細(xì)胞結(jié)構(gòu)、維持細(xì)胞通透性和保障信息傳遞方面發(fā)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(jīng)系統(tǒng)正常功能必不可少的一種神經(jīng)遞質(zhì)；（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(zhuǎn)運出去，防止脂肪在肝臟集聚；（4）膽堿是動物體內(nèi)不穩(wěn)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(zhì)使之從尿中排出（孫菲菲等，2014）。

2 煙酸和膽堿對圍產(chǎn)期奶牛的作用機(jī)理

2.1 煙酸對圍產(chǎn)期奶牛的作用機(jī)理 目前，有關(guān)煙酸在圍產(chǎn)期奶牛中的應(yīng)用研究較多，但其對能量代謝的調(diào)控機(jī)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(nèi)色氨酸轉(zhuǎn)化、體內(nèi)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(chǎn)期奶牛經(jīng)歷一系列生理變化，機(jī)體需要大量營養(yǎng)物質(zhì)，但由于采食量下降以及體內(nèi)激素分泌的影響，營養(yǎng)物質(zhì)的攝入量遠(yuǎn)低于機(jī)體需求，奶牛處于營養(yǎng)負(fù)平衡狀態(tài)，導(dǎo)致煙酸的有效攝入遠(yuǎn)低于需求。

2.1.1 煙酸對生產(chǎn)性能的影響 煙酸可以增加瘤胃原蟲數(shù)量，提高產(chǎn)奶量，提升乳脂率和乳蛋白率，促進(jìn)生長育肥。趙術(shù)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(zhì)采食量分別提高12.71%和11.20%；8 g/d·頭組奶牛營養(yǎng)物質(zhì)消化率顯著提高，15 g/d·頭組營養(yǎng)物質(zhì)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(zhì)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(yīng)物質(zhì)，參與機(jī)體能量和蛋白質(zhì)代謝等生理過程，也是乳腺合成乳糖的重要前體物質(zhì)，其代謝程度和方式對圍產(chǎn)期奶牛能量供應(yīng)具有重要影響，包括內(nèi)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(zhì)采食量下降10% ～ 30%，血糖補(bǔ)給不足，導(dǎo)致能量的支出大于供給，機(jī)體處于能量負(fù)平衡狀態(tài)，為滿足能量需求機(jī)體動用體脂，大量游離脂肪酸進(jìn)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(chǎn)生大量乙酰CoA，進(jìn)而通過一系列縮合反應(yīng)轉(zhuǎn)化成酮體，使細(xì)胞代謝發(fā)生障礙，引起酮血癥（陳萍等，2005）。研究發(fā)現(xiàn)，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(tài)，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(chǎn)期奶牛血液葡萄糖濃度的影響在不同的研究中結(jié)果并不一致。目前認(rèn)為煙酸對血液葡萄糖濃度調(diào)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(nèi)源葡萄糖，維持血糖恒定；（2）促進(jìn)血管舒張，增加血液流量；（3）調(diào)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(fā)現(xiàn)，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(xiàn)象有關(guān)。另有研究發(fā)現(xiàn)，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(jī)體糖、脂肪和蛋白質(zhì)代謝中具有重要的作用。奶牛在圍產(chǎn)期，特別是分娩和泌乳前期，往往發(fā)生胰島素抵抗現(xiàn)象，普遍認(rèn)為胰島素抵抗現(xiàn)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(yīng)（魏筱詩等，2017）。分娩時，奶牛動用自身體脂，體內(nèi)非酯化脂肪酸濃度急劇升高，誘發(fā)胰島素抵抗現(xiàn)象。Kinoshita等（2016）研究發(fā)現(xiàn)，圍產(chǎn)期奶牛補(bǔ)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(zhuǎn)運蛋白基因（GLUT2）和蛋白質(zhì)的表達(dá)量，對脂肪組織也沒有顯著影響，這可能與煙酸的動力學(xué)作用有關(guān)，具體作用機(jī)制目前還不清楚。

2.1.3 煙酸對熱應(yīng)激的影響 在夏季高溫高濕的環(huán)境下，奶牛很容易產(chǎn)生熱應(yīng)激。研究顯示，熱應(yīng)激會降低干物質(zhì)采食量，影響奶牛的生產(chǎn)性能，增加奶牛疫病發(fā)生幾率，進(jìn)而影響新生犢牛的免疫機(jī)能。熱應(yīng)激還可以通過影響奶牛體內(nèi)胰島素等激素的變化，影響機(jī)體對葡萄糖利用和脂肪動員等能量代謝方式，加劇NEB狀態(tài)，進(jìn)而影響奶牛產(chǎn)奶量。奶牛日糧中添加過瘤胃煙酸能夠提高產(chǎn)奶量，緩解熱應(yīng)激反應(yīng)。李建國等（1995）報道，熱應(yīng)激奶牛日糧中添加煙酸可顯著提高產(chǎn)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(yīng)激時提高日糧蛋白質(zhì)水平并添加煙酸，不僅可提高奶牛采食量和產(chǎn)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(yīng)激。還有研究認(rèn)為，添加煙酸不能顯著提高產(chǎn)奶量，但顯著降低了熱應(yīng)激時體表溫度。煙酸可降低肝細(xì)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(xì)胞介素8（IL-8）水平，利于保持肝臟健康和功能的發(fā)揮。Aragona等（2016）研究發(fā)現(xiàn)，圍產(chǎn)前期補(bǔ)飼煙酸可增加初乳中免疫球蛋白G（IgG）濃度，提高初乳質(zhì)量，這與煙酸在奶牛圍產(chǎn)期發(fā)揮的重要作用密切相關(guān)。

2.2 膽堿對圍產(chǎn)期奶牛的作用機(jī)理 圍產(chǎn)期奶牛經(jīng)過妊娠、分娩、泌乳等一系列應(yīng)激，極易發(fā)生各類代謝性疾病，膽堿可調(diào)控動物能量代謝和肝臟脂肪轉(zhuǎn)運，提高產(chǎn)后生產(chǎn)性能和奶牛健康。

2.2.1 膽堿對生產(chǎn)性能的影響 正常情況下，奶牛能夠自身合成膽堿維持機(jī)體需要，隨著奶牛生產(chǎn)性能的提高，對膽堿的需求不斷加大，自身合成膽堿已經(jīng)無法滿足泌乳期生產(chǎn)需要，尤其是圍產(chǎn)期能量負(fù)平衡狀態(tài)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(chǎn)期奶牛代謝及產(chǎn)后泌乳性能，增加產(chǎn)奶量，并提高乳蛋白和乳脂產(chǎn)率。Zahra等（2006）在飼糧中添加56 g/d RPC，產(chǎn)后60 d內(nèi)，平均每天可增加產(chǎn)奶1.2 kg，表明RPC可提高產(chǎn)后泌乳性能。RPC能夠調(diào)控奶牛泌乳性能，可能是RPC促進(jìn)機(jī)體合成乙酸，進(jìn)而增加乳脂肪前體物質(zhì)的合成；也可能是RPC促進(jìn)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(chǎn)期采食量降低，營養(yǎng)攝入嚴(yán)重不足，導(dǎo)致機(jī)體動用大量體脂滿足能量需求。圍產(chǎn)期奶牛體脂代謝產(chǎn)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(jī)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(zhuǎn)運進(jìn)入血液，供機(jī)體組織利用。相應(yīng)的，也可以通過3條途徑降低奶牛圍產(chǎn)期脂肪肝的發(fā)病率：（1）提高能量攝入，改善能量負(fù)平衡，減少動用體脂；（2）促進(jìn)肝臟脂肪酸的氧化，使NEFA完全氧化為二氧化碳和水；（3）促進(jìn)合成VLDL，將甘油三酯及時轉(zhuǎn)運出肝臟。膽堿是合成卵磷脂所必需的物質(zhì)，可促進(jìn)合成VLDL，加速肝臟中甘油三酯轉(zhuǎn)運出去；作為肉毒堿的甲基供體，膽堿也可以促進(jìn)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(chǎn)期日糧中添加60 g/d 的RPC，產(chǎn)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(dá)沒有影響。奶牛飼喂RPC后可增強(qiáng)肝臟微粒體甘油三酯轉(zhuǎn)運蛋白（MTTP）的基因表達(dá)，MTTP是TG形成VLDL的必需物質(zhì)，促進(jìn)TG從肝臟轉(zhuǎn)運出來，由此表明，膽堿能促進(jìn)圍產(chǎn)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(dá)，B100是VLDL的組成成分，也是VLDL分泌的必需物質(zhì)（Goselink等，2013）。

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

3 小結(jié)

在奶牛整個泌乳周期中圍產(chǎn)期是關(guān)鍵階段，該階段飼養(yǎng)管理和日糧營養(yǎng)與胎兒發(fā)育、奶牛健康和泌乳性能密切相關(guān)。煙酸和膽堿是兩種重要的B族維生素，在動物體內(nèi)發(fā)揮重要作用，可參與調(diào)控圍產(chǎn)期奶牛脂肪代謝，有效緩解能量負(fù)平衡，預(yù)防和減少代謝障礙性疾病，改善機(jī)體健康，提高產(chǎn)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(jī)理尚不明確，有待進(jìn)一步研究。