圍產(chǎn)期奶牛脂肪動(dòng)員對(duì)肝臟健康的影響及其機(jī)制

趙慧穎 趙玉超 蔣林樹(shù)

(北京農(nóng)學(xué)院動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,奶牛營(yíng)養(yǎng)學(xué)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 102206)

奶牛從妊娠期過(guò)渡到哺乳期經(jīng)歷了能量代謝的顯著變化,這是奶牛機(jī)體支持胎兒發(fā)育的一種方式[1-2]。在圍產(chǎn)期開(kāi)始時(shí)(即妊娠晚期),奶牛機(jī)體內(nèi)葡萄糖和氨基酸的利用率增加,以支持胎兒的生長(zhǎng)[1]。而奶牛泌乳初期對(duì)這些營(yíng)養(yǎng)素以及脂肪酸(fatty acids,FA)和礦物質(zhì)的需求又會(huì)隨著牛奶生產(chǎn)的開(kāi)始而增長(zhǎng)。在整個(gè)泌乳早期,奶牛的飼糧攝入量仍不足以支持其對(duì)能量的需求。為了滿足奶牛的機(jī)體需要,奶牛脂肪組織中的脂肪從頭合成、FA攝取和酯化作用減弱,而脂解作用加速。循環(huán)中的FA在肝臟和骨骼肌組織中被氧化,并在乳腺中用于乳汁甘油三酯(triglycerides,TG)的合成。在肌肉中,蛋白質(zhì)合成減少,氨基酸動(dòng)員增強(qiáng),而氨基酸又被用來(lái)支持糖異生或增加乳蛋白的合成速率。骨骼肌和脂肪組織對(duì)葡萄糖的利用減少,肝臟糖原分解和生酮作用增強(qiáng),為牛奶乳糖合成提供多余的葡萄糖[3]。

圍產(chǎn)期奶牛的這些生理變化是進(jìn)化而來(lái)的適應(yīng)性機(jī)制。若奶牛無(wú)法適應(yīng)圍產(chǎn)期的代謝變化則會(huì)引發(fā)代謝應(yīng)激[4],如過(guò)度的脂解會(huì)使奶牛血清中FA含量升高,大量FA流入肝臟,促進(jìn)神經(jīng)酰胺的生成及肝外組織胰島素抵抗的發(fā)生,FA積累也會(huì)使脂質(zhì)氧化加劇、線粒體過(guò)載,最終產(chǎn)生酮體和氧脂,促進(jìn)酮病和氧化應(yīng)激的發(fā)展[5-7]。然而,神經(jīng)酰胺合成的主要部位在肝臟,FA氧化的主要部位也在肝臟,FA代謝過(guò)程與肝臟健康息息相關(guān),FA在肝臟中的不同去向也會(huì)對(duì)肝臟健康造成不同影響。本文探討了圍產(chǎn)期奶牛FA的營(yíng)養(yǎng)分配對(duì)肝臟健康的影響,以期對(duì)FA代謝和肝臟健康的關(guān)系理解的更加透徹,為改善圍產(chǎn)期奶牛FA與肝臟健康提供理論基礎(chǔ)。

1 體脂動(dòng)員產(chǎn)生的FA對(duì)肝臟營(yíng)養(yǎng)分配的調(diào)控作用

圍產(chǎn)期奶牛能量負(fù)平衡引發(fā)的脂肪動(dòng)員會(huì)使大量的非酯化脂肪酸(non-esterified fatty acid,NEFA)和甘油進(jìn)入血液,部分NEFA被肝臟吸收參與肝臟的營(yíng)養(yǎng)代謝過(guò)程。在肝臟中,FA共有4種去向:1)通過(guò)三羧酸循環(huán)(tricarboxylic acid cycle,TCA)完全氧化生成能量;2)通過(guò)不完全氧化生成酮體;3)生成TG后與極低密度脂蛋白結(jié)合從肝臟中輸出進(jìn)入血液;4)生成TG后在肝臟中沉積(圖1)[8]。正常生理情況下,肝臟主要根據(jù)血液中FA的含量和血流量按比例吸收FA[9-10]。在脂肪動(dòng)員高峰期,游離NEFA增多,肝臟中FA含量超過(guò)TCA的氧化能力,造成TG的大量沉積[11],引發(fā)脂肪肝(fatty liver disease,FLD)等疾病。過(guò)量的NEFA會(huì)造成奶牛的糖、脂代謝紊亂,酮體生成過(guò)多,超過(guò)機(jī)體負(fù)擔(dān)會(huì)引發(fā)奶牛酮病[11]。

NEFA:非酯化脂肪酸;CoA:輔酶A。圖中白色箭頭表示三羧酸循環(huán),黃色箭頭表示酮體的生成,藍(lán)色箭頭表示極低密度脂蛋白的生成,綠色箭頭表示甘油三酯的生成及沉積。NEFA: non-esterified fatty acid; CoA: coenzyme A. The white arrow in the figure indicated the tricarboxylic acid cycle, the yellow arrow indicated the ketone production, the blue arrow indicated the very-low-density lipoprotein production; the green arrows indicated the triglyceride production and deposition.圖1 脂肪酸在肝臟中的營(yíng)養(yǎng)分配Fig.1 Nutrient distribution of FA in liver[12]

盡管圍產(chǎn)期奶牛過(guò)度脂肪動(dòng)員可能造成肝臟代謝紊亂,但脂肪動(dòng)員產(chǎn)生的FA在肝臟中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。脂肪動(dòng)員產(chǎn)生的TG為乳腺生物合成提供了寶貴的脂肪前體物質(zhì)[13]。甘油可以為肝臟在采食受限或能量負(fù)平衡期間提供糖異生前體[14-15]。此外,NEFA在TCA氧化過(guò)程中產(chǎn)生的能量對(duì)于促進(jìn)肝臟糖異生、通過(guò)尿素循環(huán)進(jìn)行氨解毒和其他肝臟功能至關(guān)重要[16],但這些途徑可能會(huì)受到肝細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)積聚的影響[17-18]。FA和其他氧化底物(如乳酸鹽、丙酸鹽)的完全氧化產(chǎn)生的能量可能超過(guò)肝細(xì)胞的正常所需能量,而ATP和還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)含量的增加會(huì)減弱TCA[19]。同時(shí),在奶牛圍產(chǎn)期若除FA外的TCA底物供應(yīng)不足,則會(huì)降低其氧化能力,促進(jìn)生酮作用及肝臟的脂質(zhì)沉積[11]。生成的酮體可以被其他組織用作能量來(lái)源,包括乳腺、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、心臟和肌肉,從而使酮體作為能量從肝臟輸出[19]。只有當(dāng)酮體的產(chǎn)生速率超過(guò)外周組織的攝取時(shí),才會(huì)發(fā)生奶牛酮病[16]。脂肪動(dòng)員產(chǎn)生的FA的多種代謝途徑凸顯了奶牛圍產(chǎn)期營(yíng)養(yǎng)分配的復(fù)雜平衡。

然而,肝臟中沉積的脂質(zhì)也具有被逆轉(zhuǎn)的可能性。FA對(duì)丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase,PC)基因的調(diào)節(jié),可能增加FA的氧化能力[11,20-21],以及肝臟脂質(zhì)相關(guān)蛋白表達(dá),這些蛋白可進(jìn)一步控制FA的儲(chǔ)存或再活化[22]。因此,含有Patatin樣磷脂酶結(jié)構(gòu)域的蛋白3(Patatin like phospholipase domain containing 3,PNPLA3)受到了廣泛關(guān)注。PNPLA3是一種甘油酯水解酶,可將TG、甘油二酯和單甘酯水解[23]。研究表明,敲除PNPLA3會(huì)使TG含量顯著增加,導(dǎo)致動(dòng)物FLD患病率增加[24-26]。奶牛上的研究顯示,限制飼喂(飼糧供給減少50%,誘導(dǎo)能量負(fù)平衡)可使肝臟PNPLA3的mRNA表達(dá)量降低;且相比產(chǎn)犢前14 d,產(chǎn)犢后1和14 d肝臟PNPLA3的mRNA表達(dá)量顯著降低[27]。Pralle等[28]觀察到圍產(chǎn)期奶牛肝臟PNPLA3蛋白質(zhì)豐度與肝臟脂質(zhì)積累呈負(fù)相關(guān)。使用小干擾RNA降低原代牛肝細(xì)胞內(nèi)PNPLA3的蛋白質(zhì)表達(dá),可觀察到細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)含量的顯著增加[29]。而PNPLA3蛋白質(zhì)豐度也可受到肝臟內(nèi)脂質(zhì)積累的影響,Erb等[30]發(fā)現(xiàn)肝臟PNPLA3蛋白質(zhì)豐度隨著奶牛肝臟脂質(zhì)積累的增加而下降,隨著奶牛肝臟脂質(zhì)的清除而上升。綜合肝臟PNPLA3的脂解功能及在非酒精性FLD發(fā)病中的潛在作用[31-32],PNPLA3在肝臟FA的營(yíng)養(yǎng)分配中發(fā)揮著顯著的調(diào)控作用。

2 圍產(chǎn)期奶牛肝臟FA代謝與肝臟健康

圍產(chǎn)期奶牛肝臟中FA的營(yíng)養(yǎng)分配與奶牛的肝臟健康密切相關(guān),FA進(jìn)入肝臟主要用于氧化供能。FA在線粒體進(jìn)行β-氧化,一些多不飽和FA還可被氧化酶氧化生成氧脂。過(guò)度的FA積累會(huì)使參與β-氧化的酶發(fā)生功能障礙,造成線粒體損傷,氧脂產(chǎn)生過(guò)多極易引發(fā)氧化應(yīng)激,氧化功能的受損會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)肝臟脂質(zhì)積累和神經(jīng)酰胺的生成,這些代謝過(guò)程顯著影響肝臟健康。

2.1 β-氧化與肝臟健康

β-氧化是FA分子在線粒體或過(guò)氧化物酶體中被分解以產(chǎn)生乙酰輔酶A、NADH和還原型黃素腺嘌呤二核苷酸(FADH2)的過(guò)程,乙酰輔酶A進(jìn)入TCA,NADH和FADH2被電子傳遞鏈?zhǔn)褂肹33-35]。L-肉堿是β-氧化所需的關(guān)鍵酶,由2種?；D(zhuǎn)移酶組成,即肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶(carnitine palmityl transferase,CPT)和肉堿-酰基肉堿轉(zhuǎn)移酶(carnitine-acylcarnitine translocase,CACT),后者是蛋白質(zhì)線粒體載體家族的一員[35]。CPT1可催化細(xì)胞質(zhì)長(zhǎng)鏈酰基輔酶A和肉堿轉(zhuǎn)化為?；鈮A,CACT通過(guò)線粒體內(nèi)膜轉(zhuǎn)運(yùn)酰基肉堿,以換取游離的肉堿分子[35]。?；鈮A通過(guò)位于內(nèi)膜中的CPT2的作用重新轉(zhuǎn)化為線粒體內(nèi)酰基輔酶A,用于基質(zhì)中的β-氧化[35-38]。然而,過(guò)度的脂解也會(huì)使FA氧化受到嚴(yán)重的影響,在人類肥胖和2型糖尿病的研究中,?；鈮A作為脂質(zhì)誘導(dǎo)的線粒體功能障礙的生物標(biāo)志物受到了廣泛關(guān)注[39]。研究表明,在非反芻動(dòng)物來(lái)源的分化肌管中,C16∶0-肉堿抑制了胰島素刺激的蛋白激酶B(protein kinase B,Akt/PKB)激活和葡萄糖攝取,加入?；鈮A轉(zhuǎn)移酶抑制劑減少了棕櫚酸誘導(dǎo)的活性氧(reactive oxygen species,ROS)積累,這說(shuō)明?；鈮A會(huì)促進(jìn)氧化應(yīng)激,同時(shí)引發(fā)胰島素敏感性受損[40]。并且,在高脂飲食誘導(dǎo)的胰島素抵抗大鼠模型中也發(fā)現(xiàn)肝細(xì)胞線粒體呼吸受損[41]。

酰基肉堿在肝臟代謝中也起著重要作用,在人類醫(yī)學(xué)中許多非酒精性FLD患者在脂肪變性和脂肪性肝炎的發(fā)展過(guò)程中就出現(xiàn)了?；鈮A水平升高的現(xiàn)象[42]。并且,補(bǔ)充C14∶0-肉堿刺激了RAW 264.7巨噬細(xì)胞中腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)的表達(dá),說(shuō)明以炎癥形式(脂肪變性至脂肪性肝炎)發(fā)展的肝臟損傷由?；鈮A引起[43]。除了酰基肉堿,FA氧化障礙的另一個(gè)原因就是氧化關(guān)鍵酶的活性降低,在脂肪性肝炎的發(fā)展過(guò)程中還觀察到前期CPT1 mRNA表達(dá)量較高,但CPT1蛋白氧化導(dǎo)致活性蛋白量減少使CPT1活性降低,從而干擾線粒體氧化,導(dǎo)致肝臟疾病不斷發(fā)展[44]。同時(shí),Sirtuin 3(SIRT3)的表達(dá)下調(diào)也是造成線粒體氧化障礙的重要原因,參與FA肝臟β-氧化的?；o酶A脫氫酶是SIRT3翻譯后調(diào)節(jié)的靶點(diǎn),因此當(dāng)SIRT3表達(dá)下調(diào)時(shí)會(huì)造成FA氧化不完全,在許多FLD患者的肝臟中都會(huì)檢測(cè)到SIRT3功能受損[45-46]。在奶牛上的研究中也發(fā)現(xiàn),肝臟SIRT3的相對(duì)豐度在患有FLD的奶牛中較低[47]。奶牛體內(nèi)FA過(guò)度積累還可通過(guò)ROS-c-Jun氨基末端激酶(c-Jun amino-terminal kinase,JNK)/p38絲裂原活化蛋白激酶(p38 mitogen activated protein kinase,p38MAPK)途徑誘導(dǎo)線粒體功能障礙和胰島素抵抗,從而誘發(fā)脂肪性肝炎的產(chǎn)生[48]。這些研究表明,FA主要通過(guò)誘導(dǎo)肝臟線粒體功能障礙使β-氧化受損,脂質(zhì)積累加劇,誘導(dǎo)肝臟疾病發(fā)生發(fā)展。然而,對(duì)于這種情況奶牛機(jī)體也有其應(yīng)對(duì)機(jī)制,Schlegel等[49]發(fā)現(xiàn),泌乳早期奶牛體內(nèi)三甲基賴氨酸羥化酶、4-N-三甲基氨基丁醛脫氫酶、γ-丁基甜菜堿羥化酶1等肝臟中L-肉堿合成酶的基因表達(dá)增強(qiáng),這些變化可能為產(chǎn)后第一階段觀察到的肝臟L-肉堿含量增加提供了解釋,并被視為一種生理手段,為肝細(xì)胞提供足夠的L-肉堿,以在奶牛能量負(fù)平衡期間運(yùn)輸過(guò)量的NEFA。并且,Carlson等[50]研究表明,飼糧中補(bǔ)充L-肉堿可以刺激產(chǎn)后奶牛的棕櫚酸β-氧化,并降低肝臟TG含量,說(shuō)明在泌乳早期補(bǔ)充L-肉堿可改善線粒體功能,保護(hù)奶牛免受脂毒性影響,預(yù)防FLD發(fā)生。

2.2 氧化脂質(zhì)與肝臟健康

肝臟是FA氧化的主要部位,在奶牛圍產(chǎn)期大量脂肪組織被動(dòng)員,FA在肝臟中積累,一部分用于TG及神經(jīng)酰胺的合成,一部分則用于β-氧化。而二酰甘-O-酰基轉(zhuǎn)移酶(diacylglycerol-O-acyltransferase,DGAT)可以促進(jìn)FA向TG轉(zhuǎn)化,TG可合成極低密度脂蛋白后輸出肝臟,一旦DGAT被抑制會(huì)使大量FA進(jìn)入線粒體氧化,使線粒體過(guò)載導(dǎo)致大量ROS的產(chǎn)生和線粒體損傷[51-52]。這種現(xiàn)象被稱為氧化應(yīng)激的脂毒性疾病,與非反芻動(dòng)物的胰島素抵抗和非酒精性FLD的發(fā)展非常相似[53]。持續(xù)的ROS產(chǎn)生激活A(yù)kt/PKB信號(hào)級(jí)聯(lián),抑制胰島素刺激的胰島素受體底物激活。反過(guò)來(lái),胰島素抵抗可能會(huì)增加肝臟內(nèi)脂質(zhì)含量,從而促進(jìn)單純性脂肪變性(即非炎癥表型)。然而,氧化應(yīng)激也可能促進(jìn)庫(kù)普弗細(xì)胞活化,激活氧化還原敏感的轉(zhuǎn)錄因子,包括核因子-κB(nuclear factor-kappa B,NF-κB),并上調(diào)促炎因子TNF-α的表達(dá)。炎癥性脂肪性肝炎的特征還表現(xiàn)在還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶和細(xì)胞色素P450(CYP450)表達(dá)的上調(diào),這會(huì)進(jìn)一步降低抗氧化能力并促進(jìn)肝細(xì)胞損傷[53]。ROS聚積還會(huì)造成肝臟中FA去飽和不完全和過(guò)氧化增強(qiáng),引起n-3長(zhǎng)鏈多不飽和FA耗竭[54]。

奶牛圍產(chǎn)期的功能失調(diào)引起的炎癥狀態(tài)是奶牛極易患病的基礎(chǔ)[4],這種狀態(tài)與氧脂的產(chǎn)生也密切相關(guān)。氧化脂質(zhì)主要是通過(guò)環(huán)氧合酶(COX)、脂氧合酶(LOX)和CYP450途徑對(duì)多不飽和FA進(jìn)行酶代謝形成的[55]。研究表明,在圍產(chǎn)期奶牛的血漿和牛奶中以及患有嚴(yán)重大腸桿菌感染的乳腺炎奶牛的牛奶中都檢測(cè)到了含有CYP450衍生的氧脂[56-57],說(shuō)明在奶牛最容易感染疾病的時(shí)期,CYP450衍生的氧脂可能發(fā)揮著關(guān)鍵作用。此外,除了酶的作用促使氧脂生成,大量ROS的積累會(huì)促進(jìn)氧化應(yīng)激,增強(qiáng)脂肪組織的脂解,加劇脂質(zhì)氧化從而生成氧脂[7]。研究表明,圍產(chǎn)期奶牛體內(nèi)ROS水平增加,總抗氧化能力下降,而脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物大量積累[58-60]。同時(shí),脂肪組織釋放的FA也用于肝臟β-羥丁酸的產(chǎn)生,可通過(guò)ROS介導(dǎo)的p38MAPK激活來(lái)促進(jìn)肝細(xì)胞凋亡[61]。此外,FA的大量積累可通過(guò)觸發(fā)炎癥的ROS依賴性機(jī)制,在肝細(xì)胞中誘導(dǎo)NF-κB通路的激活[62]。這些發(fā)現(xiàn)都表明氧化應(yīng)激與FLD的病理機(jī)制有關(guān)。氧脂通常伴隨著ROS產(chǎn)生,這也說(shuō)明氧脂與FLD的發(fā)展可能存在關(guān)聯(lián)。然而,關(guān)于氧脂對(duì)奶牛肝臟的直接影響目前還未有報(bào)道,需要進(jìn)一步研究。

2.3 FA的衍生物——神經(jīng)酰胺與肝臟健康

鞘脂由鞘氨醇?jí)A基骨架(即D-紅-鞘氨醇)和通過(guò)酰胺鍵連接的FA組成。鞘脂的結(jié)構(gòu)多種多樣,但它們的從頭合成始于部分由絲氨酸棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶和神經(jīng)酰胺合成酶(ceramide synthase,CerS)控制的神經(jīng)酰胺。絲氨酸棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶控制棕櫚酰輔酶A和絲氨酸的縮合,產(chǎn)生3-酮二氫鞘氨醇。CerS異構(gòu)體將第2個(gè)FA(通常是飽和的)連接到鞘氨醇上,合成神經(jīng)酰胺前體二氫神經(jīng)酰胺[63](圖2)。例如,CerS6和CerS2分別參與哺乳動(dòng)物中高度豐富的C16∶0-神經(jīng)酰胺和C24∶0-神經(jīng)酰胺的生成[64]。神經(jīng)酰胺可以通過(guò)葡糖基神經(jīng)酰胺合酶作用,形成鞘糖脂,并最終形成神經(jīng)節(jié)苷脂,后者可被鞘磷脂合酶轉(zhuǎn)化為鞘磷脂或被神經(jīng)酰胺激酶磷酸化,或者被神經(jīng)酰胺酶降解以形成鞘氨醇和FA[65]。在人類[66]和奶牛[67]體內(nèi),神經(jīng)酰胺主要存在于低密度脂蛋白中;并且,神經(jīng)酰胺與極低密度脂蛋白的結(jié)合隨著禁食而增加[66]。神經(jīng)酰胺因其在人類2型糖尿病、非酒精性FLD和心血管疾病進(jìn)展中的作用而受到關(guān)注。在奶牛的研究中也觀察到,神經(jīng)酰胺會(huì)降低奶牛的全身胰島素敏感性及葡萄糖的攝取,加速脂解,并促進(jìn)葡萄糖及FA向肝臟和乳腺的分配[6,68]。

CoA:輔酶A coenzyme A;SPT:絲氨酸棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶 serine palmitoyl transferase;CerS:神經(jīng)酰胺合成酶 ceramide synthase。圖2 神經(jīng)酰胺的合成途徑Fig.2 Pathway of ceramide synthesis[69]

神經(jīng)酰胺對(duì)胰島素敏感性的影響是多方面的。神經(jīng)酰胺可通過(guò)引導(dǎo)胰島β細(xì)胞凋亡來(lái)發(fā)揮其效應(yīng),細(xì)胞凋亡效應(yīng)的部分原因是增強(qiáng)了新生神經(jīng)酰胺的合成。早期研究表明,長(zhǎng)鏈FA可通過(guò)從頭合成神經(jīng)酰胺誘導(dǎo)β細(xì)胞凋亡[70]。隨后的研究發(fā)現(xiàn),神經(jīng)酰胺主要通過(guò)阻止Akt/PKB的激活來(lái)抑制胰島素的作用。具體來(lái)說(shuō),神經(jīng)酰胺可通過(guò)蛋白磷酸酶2A加速Akt/PKB上2個(gè)重要的Akt/PKB殘基的去磷酸化來(lái)發(fā)揮作用[71-72],或者也可以通過(guò)刺激其在PH結(jié)構(gòu)域中的抑制性殘基上的磷酸化來(lái)阻斷Akt/PKB向膜的易位,這種機(jī)制需要神經(jīng)酰胺驅(qū)動(dòng)的蛋白激酶Cζ與小窩結(jié)構(gòu)域的結(jié)合[73-74]。在誘導(dǎo)胰島素抵抗的同時(shí)神經(jīng)酰胺還可進(jìn)一步誘導(dǎo)肝臟疾病的發(fā)展。在肝臟中神經(jīng)酰胺主要通過(guò)調(diào)節(jié)固醇調(diào)節(jié)原件結(jié)合蛋白-1(sterol regulatory element-binding protein-1,SREBP-1)的表達(dá)誘導(dǎo)TG合成、破壞線粒體的呼吸能力以及阻斷Akt/PKB磷酸化增強(qiáng)糖異生等來(lái)誘導(dǎo)肝臟脂肪變性[75-77]。

近年來(lái),奶牛鞘脂生物學(xué)的研究有所擴(kuò)展。血漿神經(jīng)酰胺和葡糖神經(jīng)酰胺濃度在妊娠期到哺乳期的過(guò)渡期間逐漸增加,主要體現(xiàn)在產(chǎn)前肥胖和產(chǎn)后高NEFA的奶牛中[68,78]。在圍產(chǎn)期,代謝應(yīng)激奶牛的產(chǎn)后肝臟C24∶0神經(jīng)酰胺濃度隨著肝臟脂質(zhì)的積累而逐漸增加,所有奶牛的骨骼肌組織和血漿低密度脂蛋白(LDL)組分中C16∶0神經(jīng)酰胺的濃度都會(huì)增加,與產(chǎn)前體況無(wú)關(guān)[67,78]。在荷斯坦奶牛中靜脈注射TG乳液,或限制飼喂以提高循環(huán)總FA含量的試驗(yàn)中,Davis等[79]和Rico等[69]也分別觀察到神經(jīng)酰胺的循環(huán)濃度和肝臟神經(jīng)酰胺供應(yīng)增加。飼糧中添加棕櫚酸增加了泌乳中期奶牛的血漿和肝臟神經(jīng)酰胺濃度[80]。用從頭合成抑制劑(肉豆蔻素)處理犢牛原代脂肪細(xì)胞卻可以防止細(xì)胞內(nèi)神經(jīng)酰胺在棕櫚酸孵育后的積聚[6],說(shuō)明組織對(duì)飽和FA吸收的增加很可能推動(dòng)了奶牛體內(nèi)神經(jīng)酰胺的從頭合成。神經(jīng)酰胺循環(huán)濃度與循環(huán)總FA含量呈正相關(guān),與奶牛全身胰島素敏感性呈負(fù)相關(guān)[68,78-79]。Rico等[68]的研究也表明超重奶牛更易產(chǎn)生胰島素抵抗及神經(jīng)酰胺積累,而神經(jīng)酰胺也極有可能參與了奶牛胰島素抵抗的病理發(fā)展,而產(chǎn)前高能飼喂也會(huì)進(jìn)一步使脂肪組織中神經(jīng)酰胺積累,肝臟中鞘磷脂積累,促使奶牛發(fā)生不同程度的胰島素抵抗[81]。Rico等[69]發(fā)現(xiàn),奶牛靜脈注射TG使其肝臟中TG含量增加了4倍,肝臟中神經(jīng)酰胺合酶2的mRNA表達(dá)量增加了60%,而肝臟神經(jīng)酰胺濃度隨之增加,促進(jìn)了肝臟脂肪變性。這些研究都表明,由FA衍生的神經(jīng)酰胺在奶牛胰島素抵抗和FLD發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。

3 小 結(jié)

圍產(chǎn)期奶牛依靠營(yíng)養(yǎng)代謝中完善的生理生化功能來(lái)滿足機(jī)體需要。如今,FA被公認(rèn)為具有生物活性的信號(hào)分子,對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的產(chǎn)生和利用有重要影響。FA在肝臟中的營(yíng)養(yǎng)分配與圍產(chǎn)期奶牛的肝臟健康息息相關(guān),在過(guò)度脂解的情況下,肝臟中FA除了生成TG沉積外還極易生成神經(jīng)酰胺發(fā)揮脂毒性作用,危害肝臟健康;而大量FA氧化也會(huì)造成線粒體損傷,加劇脂質(zhì)積累;同時(shí),過(guò)度的氧化反應(yīng)易產(chǎn)生ROS,使氧脂的生成增加,造成氧化應(yīng)激的進(jìn)一步發(fā)展。未來(lái)應(yīng)進(jìn)一步研究FA的β-氧化和氧脂對(duì)奶牛糖、脂代謝的影響,揭示氧脂的產(chǎn)生及其在奶牛肝臟中的作用機(jī)制;同時(shí)深入研究神經(jīng)酰胺對(duì)奶牛肝臟的影響及作用機(jī)制,進(jìn)一步優(yōu)化奶牛肝臟疾病的預(yù)防策略,改善圍產(chǎn)期奶牛健康。