圍產(chǎn)期補(bǔ)飼過瘤胃蛋氨酸對幼齡反芻動物生長發(fā)育的影響及調(diào)控機(jī)制研究進(jìn)展

付 琳 張 麗 王 琳 董賢文

(重慶市畜牧科學(xué)院，榮昌 402460)

幼齡反芻動物作為成年家畜的后備群體，其培育效果極大地影響反芻動物群體數(shù)量、生產(chǎn)性能和產(chǎn)品質(zhì)量，幼齡反芻動物的科學(xué)培育是保證牛羊養(yǎng)殖業(yè)穩(wěn)步發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。幼齡反芻動物的培育開始于母體妊娠，并且貫穿于整個妊娠周期，直至成年。圍產(chǎn)期為產(chǎn)前21 d至產(chǎn)后21 d，其是母體妊娠、分娩和哺育幼畜的重要過渡生理階段。圍產(chǎn)前期(產(chǎn)前21 d至分娩)是母體妊娠的最后階段，同時該期胎兒迅速生長，對母體營養(yǎng)及代謝狀況極其敏感，易受到母體營養(yǎng)變化的影響。圍產(chǎn)后期(分娩至產(chǎn)后21 d)是母體的產(chǎn)后階段，該期母體因分娩采食量降低，同時因哺乳而營養(yǎng)需求增加，極易導(dǎo)致能量負(fù)平衡，從而影響母乳營養(yǎng)水平，影響幼齡反芻動物的健康和生長發(fā)育。因此，針對圍產(chǎn)期反芻動物母體的營養(yǎng)調(diào)控，通過改善母體健康狀況和泌乳性能，會極大影響胎兒末期的宮內(nèi)生長和出生后幼齡階段的生長發(fā)育[1]。

過瘤胃蛋氨酸(rumen protected methionine，RPM)作為一種氨基酸添加劑，在促進(jìn)反芻動物生產(chǎn)、提高飼料利用效率及減緩蛋白質(zhì)飼料資源緊張等方面起到了積極作用。RPM被廣泛用于奶牛圍產(chǎn)期營養(yǎng)調(diào)控。研究顯示，飼糧中添加RPM是改善反芻動物母體圍產(chǎn)期能量負(fù)平衡、保障機(jī)體健康和提高產(chǎn)后泌乳性能的有效途徑[2-4]。此外，圍產(chǎn)期間對母體補(bǔ)飼RPM能影響胎兒后期的發(fā)育，并且對幼齡反芻動物機(jī)體代謝、免疫機(jī)能、消化道微生物組成、生長性能及產(chǎn)品品質(zhì)等具有調(diào)控作用[5-9]。這些研究表明，反芻動物圍產(chǎn)期間補(bǔ)飼RPM可以通過調(diào)控母體機(jī)體代謝，進(jìn)而影響后代的生長發(fā)育。但是，目前針對圍產(chǎn)期母體補(bǔ)飼RPM調(diào)控反芻動物后代生理狀態(tài)和生長發(fā)育的研究較少，且系統(tǒng)性不強(qiáng)。

因此，本文將以反芻動物幼畜的生理健康調(diào)控為核心，從RPM的營養(yǎng)調(diào)控作用、圍產(chǎn)期補(bǔ)飼RPM對幼齡反芻動物的影響和圍產(chǎn)期補(bǔ)飼RPM對幼齡反芻動物生長發(fā)育調(diào)控機(jī)制3個方面進(jìn)行綜述，以期為蛋氨酸(methionine，Met)介導(dǎo)的反芻動物圍產(chǎn)期營養(yǎng)調(diào)控研究與應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 RPM營養(yǎng)調(diào)控作用

1.1 蛋氨酸的結(jié)構(gòu)與功能

蛋氨酸相對分子質(zhì)量為149.21，分子式為C5H11O2NS，分子中同時含有羧基、甲硫基和氨基，是必需氨基酸中唯一含有硫的氨基酸。蛋氨酸通過甲基、硫基循環(huán)合成膽堿、谷胱甘肽、胱氨酸、極低密度脂蛋白等產(chǎn)物，參與轉(zhuǎn)硫氫基反應(yīng)、轉(zhuǎn)甲基反應(yīng)、抗氧化和脂質(zhì)代謝等過程(圖1)[10]。蛋氨酸是反芻動物的第一或第二限制性氨基酸，也是維持反芻動物生長發(fā)育和各項生理活動的必需氨基酸。蛋氨酸參與機(jī)體蛋白質(zhì)合成，在反芻動物泌乳期間，可作為底物和調(diào)控因子，通過分子信號通路促進(jìn)乳腺蛋白質(zhì)的合成[11]；蛋氨酸還作為重要的甲基供體，在DNA甲基化[12]、肝臟一碳單位循環(huán)及脂質(zhì)代謝[13]、炎癥及氧化還原反應(yīng)起到重要的調(diào)控作用[14]，此外，蛋氨酸還促進(jìn)畜禽生長[15]和繁殖性能[16]，改善屠宰性能[17]，促進(jìn)絨毛的生長[18-19]。

Transsulfuration：轉(zhuǎn)硫基反應(yīng)；Transmethylation：轉(zhuǎn)甲基反應(yīng)；Antioxidants：抗氧化劑；TG transport：甘油三酯轉(zhuǎn)移；Betaine：甜菜堿；BAD：甜菜堿醛 betaine aldehyde；BADH：甜菜堿醛脫氫酶 betaine aldehyde dehydrogenase；BHMT：甜菜堿同型半胱氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶 betaine homocysteine methyltransferase；CBS：胱硫醚β胱合酶 cystathionine β-synthase；CDO：半胱氨酸雙加氧酶 cysteine dioxygenase；CEPT1：膽堿/乙醇胺磷酸轉(zhuǎn)移酶1 choline/ethanolamine phosphotransferase 1；CHDH：膽堿脫氫酶 choline dehydrogenase；CHK：膽堿激酶 choline kinase；Phosphocholine：磷酸膽堿；CHOL：膽堿 choline；CDP-choline：胞苷二磷酸膽堿 cytidine diphosphate choline；PC：磷脂酰膽堿 phosphatidylcholine；PCYT：磷酸胞苷酰轉(zhuǎn)移酶 phosphate cytidylyltransferase；PE：磷脂酰乙醇胺 phosphatidylethanolamine；PEMT：磷脂酰乙醇胺甲基轉(zhuǎn)移酶 phosphatidylethanolamine methyltransferase；CSAD：半胱氨酸亞磺酸脫羧酶 cysteine sulfinic acid decarboxylase；DMG：二甲基甘氨酸 dimethylglycine；DMGDH：二甲基甘氨酸脫氫酶 dimethylglycine dehydrogenase；GCLC：谷氨酸-半胱氨酸連接酶催化亞基 glutamate-cysteine ligase catalytic subunit；GSH：還原型谷胱甘肽 reduced glutathione；GSR：谷胱甘肽還原酶 glutathione reductase；GSS：谷胱甘肽合酶 glutathione synthase；GSSG：谷胱甘肽二硫化物 glutathione disulfide；Cystathionine：胱硫醚；Cysteine：半胱氨酸；Cysteinsulfinate：半胱氨酸亞磺酸鹽；Hypotaurine：亞?；撬?；Taurine：?；撬?；γ-Glutamylcysteine：γ-谷氨酰半胱氨酸；Hcy：同型半胱氨酸 homocysteine；MAT：甲硫氨酸腺苷轉(zhuǎn)移酶 methionine adenosyltransferase；MTHFR：亞甲基四氫葉酸還原酶 methylenetetrahydrofolate reductase；MTR：5-甲基四氫葉酸-同型半胱氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶 5-methyltetrahydrofolate-homocysteine methyltransferase；SAM：S-腺苷同型半胱氨酸 S-adenosylhomocysteine；SAHH：S-腺苷高半胱氨酸水解酶 S-adenosylhomocysteine hydrolase；SAM：S-腺苷甲硫氨酸 S-adenosylmethionine；SAR：肌氨酸 sarcosine；SARDH：肌氨酸脫氫酶 sarcosine dehydrogenase；THF：四氫葉酸 tetrahydrofolate。圖1 蛋氨酸硫基與甲基循環(huán)過程Fig.1 Sulfur and methyl cycle process of methionine[10]

1.2 RPM的消化吸收特性

反芻動物可消化的蛋白質(zhì)有2種:一種是瘤胃可降解蛋白質(zhì)，被瘤胃微生物降解；另一種是瘤胃保護(hù)性蛋白質(zhì)，它能保護(hù)蛋白質(zhì)免受瘤胃微生物降解，而產(chǎn)生額外的氨基酸傳遞到小腸被吸收。RPM又稱為瘤胃保護(hù)性蛋氨酸，就是運(yùn)用過瘤胃技術(shù)，將蛋氨酸以某種方式修飾或保護(hù)起來，避免被瘤胃微生物分解，從而通過瘤胃被小腸吸收利用，在肝臟中分解代謝，并參與乳蛋白合成等生理過程(圖2)[20]。近年來，圍產(chǎn)期反芻動物補(bǔ)飼RPM對母體和后代生理狀態(tài)、經(jīng)濟(jì)性狀及相關(guān)調(diào)控機(jī)理研究逐漸成為研究熱點(diǎn)，這對于實(shí)施圍產(chǎn)期反芻動物精準(zhǔn)營養(yǎng)調(diào)控和幼齡反芻動物的科學(xué)培育有重要意義。

Dietary protein 飼糧蛋白質(zhì)；RUP：瘤胃不可降解蛋白 rumen undegradable protein；RDP：瘤胃可降解蛋白 rumen degradable protein；NPN：非蛋白氮 non protein nitrogen；Recycied via saliva 通過唾液循環(huán)；Urea：尿素；Urine：尿；Rumen M.O：瘤胃微生物 rumen microorganism；MP：微生物蛋白質(zhì) microbial protein；NH3：氨氣 ammonia；A.As：氨基酸 amino acids；Milk protein：乳蛋白；M.G：乳腺 mammary gland；Undig P：未消化蛋白質(zhì) undigested proteins；Feces：糞便。圖2 RPM的消化吸收特性Fig.2 Digestion and absorption characteristics of RPM[20]

1.3 RPM在反芻動物圍產(chǎn)期的應(yīng)用

圍產(chǎn)期是反芻動物生產(chǎn)周期中最為關(guān)鍵的時期，分娩前后增加的營養(yǎng)需求、維持胎兒的生長、產(chǎn)后泌乳啟動，加上自愿采食量的逐漸減少，對圍產(chǎn)期反芻動物母體造成巨大的代謝壓力，需要大量酶和活性物質(zhì)的參與[21]。在圍產(chǎn)期反芻動物的營養(yǎng)管理過程中，飼糧中添加過RPM可提高小腸氨基酸吸收率，為乳腺發(fā)育、泌乳啟動、母體健康等做好蛋白質(zhì)儲備[10]。目前，RPM調(diào)控圍產(chǎn)期反芻動物營養(yǎng)代謝和機(jī)體健康的研究主要有以下3個方面：1)RPM緩解圍產(chǎn)期反芻動物的能量負(fù)平衡狀態(tài)，促進(jìn)甘油三酯轉(zhuǎn)運(yùn)，降低肝臟脂質(zhì)沉積，增強(qiáng)糖異生過程，改善肝臟功能[2,22]；2)RPM顯著提高圍產(chǎn)期奶牛[4,23-24]和母羊[3]的采食量、飼料轉(zhuǎn)化效率、產(chǎn)奶量、乳脂率和乳蛋白含量，減少機(jī)體蛋白質(zhì)動員，促進(jìn)蛋白質(zhì)平衡，提高產(chǎn)后泌乳性能；提高初乳中免疫和促生長因子含量，改善初乳品質(zhì)[25]。但也有研究發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充RPM對奶牛[26-27]或奶山羊[28]的泌乳性能無明顯影響，甚至有負(fù)面作用[29]。這可能與奶牛的泌乳階段、飼糧組成(其他氨基酸的限制程度，尤其是賴氨酸)、不同RPM產(chǎn)品、試驗(yàn)設(shè)計[30]、飼糧本身的蛋氨酸含量[31]、個體差異[32]等因素相關(guān)。3)RPM增強(qiáng)圍產(chǎn)期奶牛嗜中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞的吞噬能力，增加中性粒細(xì)胞的吞噬作用[33]，下調(diào)促炎信號傳導(dǎo)基因的表達(dá)[34]，改善圍產(chǎn)期奶牛和綿羊抗氧化狀態(tài)[3,35]，增強(qiáng)谷胱甘肽代謝[14]，提高機(jī)體的抗氧化能力[36]，促進(jìn)圍產(chǎn)期反芻動物的肝臟和機(jī)體健康。對圍產(chǎn)期奶牛研究發(fā)現(xiàn)，RPM添加量為10～20 g/d(以蛋氨酸計)時，可以顯著提高乳脂率，增加產(chǎn)奶量，提高生產(chǎn)性能[2]。對圍產(chǎn)期母羊的研究發(fā)現(xiàn)，RPM添加量為2.5～5.0 g/d時，可提高其產(chǎn)奶量、乳蛋白含量、活體重、平均日增重和體增重，降低尿氮排出量、尿中尿素氮含量及其占食入氮比值，提高哺乳母羊整體生產(chǎn)性能[37]。

2 圍產(chǎn)期補(bǔ)飼RPM對幼齡反芻動物生長發(fā)育的影響

圍產(chǎn)期反芻動物母體補(bǔ)飼RPM能夠提高幼齡反芻動物的初生重、存活率，提升免疫機(jī)能，改善生產(chǎn)性能。

2.1 胎兒存活與宮內(nèi)生長調(diào)控

Toledo等[38]發(fā)現(xiàn)圍產(chǎn)期奶牛的子宮和胚胎液中富含蛋氨酸，表明蛋氨酸對胚胎正常生長和存活具有重要調(diào)控作用。子宮內(nèi)蛋氨酸濃度的升高在正常胚胎生長和存活中發(fā)揮重要作用，對圍產(chǎn)期奶牛飼喂RPM后血漿蛋氨酸濃度增加，促使乳中乳蛋白含量增加，改善經(jīng)產(chǎn)奶牛的胚胎大小和妊娠維持。Ayyat等[37]報道進(jìn)一步指出，RPM在正常胚胎生長和存活中發(fā)揮重要作用，即子宮腔內(nèi)必需氨基酸濃度的增加可以通過血管壁和子宮內(nèi)膜組織運(yùn)輸，支持和滋養(yǎng)胎兒的發(fā)育，與Groebner等[39]觀點(diǎn)一致。因此，母體RPM的供應(yīng)能夠提高胚胎的存活率，促進(jìn)胎兒的生長和發(fā)育。

2.2 幼齡反芻動物的免疫力

Moradi等[8]研究顯示，在妊娠后期增加綿羊母體RPM和賴氨酸的供應(yīng)，羔羊的血漿免疫球蛋白G含量(出生第15天和第30天)和牛奶攝入量(從出生第2周開始)顯著升高。同樣地，妊娠后期增強(qiáng)母牛RPM的供應(yīng)會維持母體內(nèi)蛋氨酸的穩(wěn)態(tài)，促進(jìn)?；撬岷铣?，調(diào)控細(xì)胞黏附和趨化性、氧化應(yīng)激、Toll樣受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等促炎及宿主防御等相關(guān)mRNA[如誘導(dǎo)型一氧化氮合酶2(nitric oxide synthase 2，NOS2)和紅細(xì)胞衍生核因子2樣蛋白2(nuclear factor erythroid-derived 2-like 2，NFE2L2)基因的表達(dá)上調(diào)，半胱氨酸蛋白酶8(caspase 8，CASP8)、髓過氧化物酶(myeloperoxidase，MPO)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)基因的表達(dá)下調(diào)]，顯著上調(diào)影響細(xì)胞分化和炎癥功能的mirRNA(如miR125b、miR146a、miR155等)的表達(dá)，進(jìn)而引起犢牛血液多形核白細(xì)胞炎癥功能的變化[40-41]。另有研究發(fā)現(xiàn)，在母體中補(bǔ)充RPM、葉酸和鈷時，還會對犢牛體內(nèi)一些血漿標(biāo)志物(如血漿結(jié)合珠蛋白含量下降)以及炎癥反應(yīng)其他相關(guān)因子[如白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)、白細(xì)胞介素-10(interleukin-10，IL-10)、TNF、白細(xì)胞介素-1受體關(guān)聯(lián)激酶1(interleukin-1 receptor associated kinase 1，IRAK1)、CXC趨化因子受體1(C-X-C motif chemokine receptor 1，CXCR1)下調(diào)]產(chǎn)生抑制效應(yīng)[42]，從而影響其幼畜免疫系統(tǒng)功能的調(diào)控。

2.3 圍產(chǎn)期補(bǔ)飼RPM對幼齡反芻動物生產(chǎn)性能的影響

2.3.1 生長性能

研究顯示，哺乳母羊飼喂低蛋白質(zhì)飼糧時補(bǔ)飼RPM，羔羊的體重增長了10%[43]，羔羊的增重和生長速率顯著提高[9,44]，增加了氮平衡[45]。圍產(chǎn)期母體補(bǔ)飼RPM，犢牛[5,46]和羔羊[3]的平均日增重顯著提高，犢牛具有更高的飼料轉(zhuǎn)化率，但對斷奶體重?zé)o顯著影響[47]。但也有研究發(fā)現(xiàn)，妊娠后期補(bǔ)充RPM對羔羊[48-49]或犢牛[50]的初生體重?zé)o顯著影響，其對后代出生體重增加的影響還需要進(jìn)一步研究。

2.3.2 屠宰性能

Liu等[51]研究顯示，圍產(chǎn)期母羊補(bǔ)飼0.06%的RPM，其羔羊具有更高的體脂肪以及更低的滴水損失，肉質(zhì)得以改善。同時，Zhang等[6]在圍產(chǎn)期母羊的飼糧中添加0.06%的RPM，羔羊具有最佳的屠宰率、凈肉重以及肌內(nèi)粗蛋白質(zhì)和粗脂肪含量，提高了飼料中蛋白質(zhì)利用效率，改善了羔羊的生長性能和肉質(zhì)。

2.3.3 絨毛品質(zhì)

研究發(fā)現(xiàn)，胎兒期的毛囊發(fā)育所需蛋氨酸能通過母體獲得。Knipfel等[52]給母羊注射S35-蛋氨酸，發(fā)現(xiàn)蛋氨酸在胎兒期內(nèi)毛囊發(fā)育過程中起到關(guān)鍵促進(jìn)作用。Souri等[53]在離體培養(yǎng)毛囊時利用蛋氨酸同位素標(biāo)記手段，發(fā)現(xiàn)蛋氨酸存在轉(zhuǎn)硫基作用并合成半胱氨酸/胱氨酸，使生長期次級毛囊的生長達(dá)到最高速率。高曄等[54]研究發(fā)現(xiàn)，陜北白絨山羊妊娠期母羊飼糧中添加蛋氨酸，可以促進(jìn)母羊與胎兒期羔羊的絨毛生長，還可以提高羔羊的初生重。

3 圍產(chǎn)期補(bǔ)飼RPM對幼畜生長發(fā)育的調(diào)控機(jī)制

隨著對反芻動物圍產(chǎn)期營養(yǎng)生理學(xué)和表觀遺傳學(xué)研究的深入，發(fā)現(xiàn)RPM可提高母體血液甲基供體含量，影響一碳單位循環(huán)和蛋氨酸代謝，影響瘤胃微生物組成，調(diào)控分子信號通路，維持其泌乳性能和肝臟健康，進(jìn)而促進(jìn)后代的生長發(fā)育過程。

3.1 RPM改善產(chǎn)后泌乳性能調(diào)控幼齡反芻動物生長發(fā)育機(jī)制

妊娠后期母體的營養(yǎng)狀況對胎兒發(fā)育有重要作用，對幼畜來說，母乳是其在能采食飼料之前唯一的營養(yǎng)物質(zhì)和免疫球蛋白來源，是其出生到斷奶最重要的營養(yǎng)物質(zhì)來源，也是其出生后一定時期內(nèi)生長發(fā)育都不可或缺的食物來源[55]。幼畜的生長發(fā)育與攝入母體的泌乳量及乳成分有直接關(guān)系。Titi等[49]用RPM補(bǔ)飼圍產(chǎn)期奶牛，能夠增加牛奶中乳蛋白含量，導(dǎo)致C4∶0～C12∶0脂肪酸的比例降低和C16∶0～C18∶3脂肪酸的比例增加。Sevi等[56]發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充RPM導(dǎo)致母羊乳脂C16∶0～18∶3(主要是棕櫚酸和硬脂酸)脂肪酸的比例增加，而C4∶0～12∶0脂肪酸的比例減少，不飽和飽和脂肪酸的比例也有適度的增加。Tsiplakou等[3]給圍產(chǎn)期母羊補(bǔ)飼2.5 g/kg RPM，顯著增加了母羊的乳脂和總固形物含量，羔羊的生長速度顯著增加。Toledo等[57]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，RPM可通過增加血漿蛋氨酸濃度，增加乳蛋白的產(chǎn)量。給圍產(chǎn)期奶牛補(bǔ)飼RPM，奶牛干物質(zhì)采食量、初乳質(zhì)量及能量校正乳、乳脂、蛋白質(zhì)和乳糖含量顯著升高，犢牛血清總蛋白和免疫球蛋白含量顯著升高，新生犢牛被動免疫建立占比增加，平均日增重極顯著增加[58]。因此，圍產(chǎn)期反芻動物補(bǔ)充RPM能夠改善產(chǎn)后泌乳性能，影響母乳營養(yǎng)成分，增加乳蛋白含量，影響脂肪酸比例，促進(jìn)幼齡反芻動物建立被動免疫功能，增加平均日增重，促進(jìn)其生長發(fā)育。

3.2 RPM介導(dǎo)的一碳循環(huán)調(diào)控幼齡反芻動物生長發(fā)育機(jī)制

對圍產(chǎn)期母牛補(bǔ)飼RPM還能夠提高血漿其他氨基酸的利用率，如谷氨酰胺、甘氨酸、絲氨酸、蛋氨酸等[59]，血液蛋氨酸含量的升高，還能通過一碳循環(huán)合成膽堿、谷胱甘肽和?；撬岬犬a(chǎn)物，對反芻動物適應(yīng)代謝、應(yīng)激等挑戰(zhàn)起到重要調(diào)控作用[2]。在整個妊娠過程中，母體通過血液循環(huán)經(jīng)胎盤傳遞為子代提供營養(yǎng)物質(zhì)，胎盤是母體與胎兒間的重要免疫屏障，是激素獲得和多肽吸收的重要途徑[60]。胚胎發(fā)育期營養(yǎng)水平可能導(dǎo)致骨骼結(jié)構(gòu)、生理功能和代謝能力發(fā)生永久性的變化[23]。研究顯示，圍產(chǎn)期奶牛補(bǔ)充RPM能夠增加胎盤組織營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的豐度，提高胎兒對營養(yǎng)物質(zhì)的利用效率，促進(jìn)子宮以及幼齡反芻動物斷奶前和斷奶后早期的生長[6]。Groebner等[39]研究發(fā)現(xiàn)，子宮腔內(nèi)必需氨基酸的增加通過血管壁和子宮內(nèi)膜組織運(yùn)輸，支持和滋養(yǎng)胎兒的發(fā)育，這可能導(dǎo)致羔羊出生體重增加。RPM補(bǔ)充還改變了產(chǎn)后奶牛血漿氨基酸濃度，并增加了中性粒細(xì)胞浸潤，提高子宮免疫力[61]。Hammon等[62]研究發(fā)現(xiàn)，圍產(chǎn)期奶牛補(bǔ)充RPM增強(qiáng)了犢牛肝臟糖異生、脂肪酸氧化以及胰島素敏感性，這對于出生后的犢牛的小腿發(fā)育是有利的。Alharthi等[5]研究發(fā)現(xiàn)，妊娠晚期奶牛供應(yīng)RPM能夠維持小牛蛋氨酸穩(wěn)態(tài)，促進(jìn)磷脂酰膽堿和?；撬岷铣伞NA甲基化和能量代謝，進(jìn)而調(diào)控小牛的肝臟代謝。犢牛肝臟經(jīng)歷更快的糖異生和脂肪酸氧化成熟，有利于其適應(yīng)宮外的代謝需求[63]。對妊娠后期母羊補(bǔ)充RPM，也能夠增加羔羊肝臟能量代謝，調(diào)控其炎癥反應(yīng)[64]。

因此，圍產(chǎn)期反芻動物補(bǔ)飼RPM，可能通過蛋氨酸一碳循環(huán)，增加母體營養(yǎng)或活性物質(zhì)(膽堿、谷胱甘肽和?；撬岬?，增強(qiáng)胎盤對營養(yǎng)物質(zhì)的利用效率，促進(jìn)胎兒的發(fā)育，增強(qiáng)后代糖異生、脂肪酸氧化成熟、胰島素的敏感性，調(diào)控后代的肝臟代謝、免疫反應(yīng)，使幼齡反芻動物更快的適應(yīng)宮外環(huán)境，提高幼齡反芻動物的生長性能和免疫力。

3.3 RPM影響DNA或組蛋白甲基化調(diào)控幼齡反芻動物生長發(fā)育機(jī)制

圍產(chǎn)期反芻動物補(bǔ)飼RPM，經(jīng)小腸消化、吸收進(jìn)入體內(nèi)后轉(zhuǎn)化為S-腺苷甲硫氨酸，提供游離甲基，引起肝臟及其他器官關(guān)鍵基因啟動子區(qū)的甲基化，調(diào)控基因和調(diào)控因子的表達(dá)及相關(guān)代謝，這種效應(yīng)可遺傳給后代[65]。S-腺苷甲硫氨酸是DNA和組蛋白轉(zhuǎn)甲基化的主要甲基供體，參與甲基循環(huán)。研究顯示，母體營養(yǎng)會影響DNA和組蛋白甲基化的表觀遺傳機(jī)制[66]，導(dǎo)致胚胎的DNA和/或組蛋白甲基化發(fā)生變化，間接影響胎兒發(fā)育和后代生理[67]。

圍產(chǎn)期奶牛補(bǔ)飼RPM，甲基供體的提供改變了新生犢牛肝臟一碳單位循環(huán)、蛋氨酸代謝和轉(zhuǎn)硫反應(yīng)等過程相關(guān)基因的表達(dá)，不同程度促進(jìn)血多形核白細(xì)胞同型半胱氨酸的合成，減少活性氧積累，提高抗氧化能力和免疫功能[68]，調(diào)控細(xì)胞黏附和趨化性、氧化應(yīng)激、Toll樣受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和蛋氨酸代謝相關(guān)的mRNA和miRNA表達(dá)的變化，提高免疫力[1]；調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，在母體蛋氨酸誘導(dǎo)的甲基化效應(yīng)中發(fā)揮核心作用，維持蛋氨酸穩(wěn)態(tài)、促進(jìn)磷脂酰膽堿和?；撬岷铣?、引起DNA甲基化和能量代謝變化，促進(jìn)后代肝臟代謝[5]；增加過氧化物酶體增殖物激活受體ɑ(peroxisome proliferator activated receptor alpha，PPARa)啟動子區(qū)域甲基化；表明補(bǔ)充蛋氨酸可能通過合成S-腺苷甲硫氨酸激活肝臟PPARa調(diào)節(jié)的信號通路，改善脂質(zhì)代謝和免疫功能[22]。研究還發(fā)現(xiàn)，對圍產(chǎn)期母羊補(bǔ)飼2 g瘤胃保護(hù)蛋氨酸、300 mg葉酸、1.2 g硫、0.7 mg鈷，不僅能夠改善羔羊的胰島素敏感性，還能夠增加胰島素的代謝清除率和β細(xì)胞的數(shù)量，且甲基供體補(bǔ)充的效果至少持續(xù)到羔羊出生后的第3周[69]。同時，在妊娠后期母羊補(bǔ)飼n-3多不飽和脂肪酸和蛋氨酸，還可以增加胎兒肝臟整體DNA甲基化，降低促炎細(xì)胞因子和脂肪生成基因mRNA的相對表達(dá)量，上調(diào)DNA-甲基轉(zhuǎn)移酶的表達(dá)[70]。母羊補(bǔ)飼鋅和蛋氨酸時，能夠提升羔羊的肝臟器官指數(shù)，并通過血鋅調(diào)節(jié)的鋅指蛋白Sp3間接調(diào)控羔羊肝臟和脾臟中相關(guān)基因甲基化的表達(dá)，從而增強(qiáng)了后代免疫系統(tǒng)的發(fā)育和功能[71]。

因此，圍產(chǎn)期反芻動物補(bǔ)飼RPM能夠提供游離甲基，胚胎通過胎盤攝取母體的甲基供體，影響后代DNA和組蛋白甲基化，調(diào)控相應(yīng)基因的表達(dá)，促進(jìn)幼齡反芻動物肝臟代謝，增強(qiáng)免疫系統(tǒng)功能，提高免疫力，促進(jìn)幼齡反芻動物的生長發(fā)育。

3.4 RPM介導(dǎo)微生物組成與功能調(diào)控幼齡反芻動物生長發(fā)育

在圍產(chǎn)期反芻動物中，奶牛飼糧從產(chǎn)犢前的高草料轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)后高蛋白質(zhì)飼糧，為瘤胃微生物群落提供更易獲取的能量，微生物組成發(fā)生變化，有利于產(chǎn)生更多的揮發(fā)性脂肪酸和微生物蛋白質(zhì)，為機(jī)體和乳汁合成提供能量和氨基酸來源[72-73]。瘤胃菌群與牛奶產(chǎn)量、乳脂率和乳蛋白率顯著相關(guān)[74]，牛奶產(chǎn)量和組成與瘤胃微生物多樣性密切相關(guān)，且厚壁菌門與擬桿菌門之比和乳脂產(chǎn)量之間存在很強(qiáng)的相關(guān)性[74]。Abdelmegeid等[75]研究圍產(chǎn)期奶牛補(bǔ)飼RPM對瘤胃微生物的影響，結(jié)果顯示，當(dāng)組間干物質(zhì)采食量相似時，RPM可顯著增加琥珀酸纖維桿菌、解淀粉單胞菌和解糖解糖桿菌的相對豐度。同時，Vailati-Riboni等[76]在泌乳中期奶牛飼糧中補(bǔ)飼RPM，發(fā)現(xiàn)瘤胃微生物組成發(fā)生了顯著變化，豐度高的醋酸桿菌屬(Acetobacter)、未鑒定_f_毛螺菌科(unclassified_f_Lachnospiraceae)和酵母菌有助于改善乳脂，且高溫放線菌屬(Thermoactinomyces)、無甾醇原體屬菌(Asteroleplasma)和Saccharofermentan的豐度和牛奶中較高的α-酮戊二酸含量呈正相關(guān)。因此，RPM可能介導(dǎo)圍產(chǎn)期反芻動物的瘤胃微生物，進(jìn)而促進(jìn)乳產(chǎn)量、乳蛋白和乳脂率，影響后代的生長發(fā)育。

3.5 RPM介導(dǎo)哺乳動物雷帕霉素靶點(diǎn)(mammalian target of rapamycin,mTOR)信號通路調(diào)控幼齡反芻動物生長發(fā)育

mTOR是高度保守的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，在翻譯水平通過影響mRNA與43S起始復(fù)合物的結(jié)合以及真核翻譯起始因子4E結(jié)合蛋白1(eukaryotic translation initiation factor 4E-binding protein 1，4EBP1)和核糖體蛋白S6激酶1(ribosomal protein S6 kinase 1，S6K1)的磷酸化，調(diào)控乳蛋白的合成[77-78]。Liu等[79]對哺乳母羊提供蛋氨酸，結(jié)果發(fā)現(xiàn)mTORC1途徑和全身氨基酸分解代謝是乳蛋白合成變化的驅(qū)動因素。進(jìn)一步對RPM的諸多研究顯示，對泌乳奶牛補(bǔ)飼RPM，其通過刺激mTOR信號通路增加乳蛋白產(chǎn)量，這種產(chǎn)量變化是由母體增加的干物質(zhì)采食量所導(dǎo)致[80]。在妊娠后期增加RPM供應(yīng)會導(dǎo)致母體干物質(zhì)采食量、血漿蛋氨酸和胰島素濃度增加，這些變化很可能會通過胎盤葡萄糖-氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和mTOR信號通路蛋白的上調(diào)，刺激營養(yǎng)物質(zhì)從母體向胎兒循環(huán)，從而在妊娠后期促進(jìn)胎兒的生長[81-82]。Xu等[83]對妊娠后期奶牛補(bǔ)飼RPM，發(fā)現(xiàn)新生小牛肝臟mTOR信號通路的蛋白磷酸化水平顯著升高，說明在妊娠晚期蛋氨酸的供應(yīng)可能通過激活mTOR信號通路磷酸化調(diào)控犢牛肝臟代謝。因此，RPM不僅可以增加圍產(chǎn)期反芻動物的干物質(zhì)采食量，增加血漿營養(yǎng)成分，還能夠通過mTOR信號通路刺激胎兒營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)效率，促進(jìn)母體乳蛋白含量的增加，調(diào)控后代肝臟代謝，影響其生長發(fā)育過程。

4 小 結(jié)

圍產(chǎn)期反芻動物母體的營養(yǎng)狀況對胎兒發(fā)育和幼齡后代的生產(chǎn)性能、炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激、產(chǎn)毛及屠宰性能等都有十分關(guān)鍵的調(diào)控作用。RPM主要通過一碳循環(huán)及蛋氨酸代謝、甲基循環(huán)、微生物及mTOR信號通路，增加圍產(chǎn)期母體營養(yǎng)、活性物質(zhì)和游離甲基，增強(qiáng)胚胎通過胎盤攝取母體物質(zhì)的利用效率，促進(jìn)胎兒的發(fā)育，影響后代DNA和組蛋白甲基化來調(diào)控相應(yīng)基因的表達(dá)，影響微生物組成與功能，增強(qiáng)其糖異生、促進(jìn)脂肪酸氧化成熟、改善胰島素敏感性，促進(jìn)幼齡反芻動物肝臟代謝和免疫系統(tǒng)發(fā)育，使幼齡反芻動物更快地適應(yīng)宮外環(huán)境，提高生產(chǎn)性能和免疫力。未來研究重點(diǎn)關(guān)注以下3點(diǎn)：1)圍產(chǎn)期反芻動物母體補(bǔ)飼RPM時，應(yīng)以飼糧代謝蛋白質(zhì)、氮和氨基酸平衡為基礎(chǔ)，規(guī)范添加量和添加標(biāo)準(zhǔn)，合理與其他氨基酸或微量元素組合添加，如賴氨酸、不飽和脂肪酸、鋅、鈷等，以達(dá)到特定的研究目的。2)探究圍產(chǎn)期反芻動物母體蛋氨酸供應(yīng)對后代生長發(fā)育調(diào)控的時間限制，合理安排圍產(chǎn)期反芻動物的營養(yǎng)管理方案。3)圍產(chǎn)期反芻動物母體蛋氨酸供應(yīng)對后代生長發(fā)育的調(diào)控機(jī)制研究還需進(jìn)一步開展，明確其對后代生產(chǎn)性能、免疫及屠宰性能等存在的調(diào)控作用，揭示更多蛋氨酸代謝和一碳循環(huán)的生理機(jī)制，乳脂、乳蛋白、肝臟代謝等的調(diào)控信號通路，瘤胃和腸道核心微生物等，為幼齡反芻動物的培育提供更多理論支撐。