影響奶牛瘤胃內(nèi)激素分泌與菌群變化的因素

摘要：目前發(fā)現(xiàn)腸道激素可以通過生物節(jié)律調(diào)節(jié)機體腸道的消化吸收，還能通過腸道菌群進一步調(diào)節(jié)機體的免疫原性。但是反芻動物的消化吸收主要是在瘤胃進行，關(guān)于反芻動物瘤胃中激素和其他微生物之間的關(guān)聯(lián)作用還少有研究。奶牛作為最常見的反芻動物之一，通過研究其瘤胃內(nèi)激素和微生物的關(guān)系和特性對促進奶牛健康生產(chǎn)具有重要意義。因此，為了探究瘤胃內(nèi)激素分泌和菌群之間的變化，本文通過對影響激素分泌的光暗節(jié)律和生物節(jié)律因素進行了分析探討，同時對奶牛瘤胃中激素分泌和菌群之間的關(guān)系進行了概述，這為促進反芻動物瘤胃中激素分泌和腸道微生物之間的聯(lián)系提供了參考，也對促進奶牛的健康養(yǎng)殖和發(fā)展也具有重要意義。

關(guān)鍵詞：瘤胃；激素；腸道菌群；生物節(jié)律

近年來，針對腸道菌群治療疾病的研究越來越多，腸道菌群也被認(rèn)為是機體調(diào)節(jié)機體健康的重要組成部分。但此類研究往往集中在人或者老鼠中，針對反芻動物菌群的作用研究較少。反芻動物主要通過瘤胃中的微生物消化飼料中的碳水化合物和含氮物質(zhì)，同時還能夠合成蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物來滿足自身需求[1]。所以，瘤胃中的微生物和反芻動物的生長、繁殖、消化吸收和生產(chǎn)性狀等息息相關(guān)。奶牛是養(yǎng)殖較為廣泛的反芻動物之一，是提供優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的重要來源，因此保證奶牛的產(chǎn)奶量和奶品質(zhì)量就顯得十分重要[2]。研究發(fā)現(xiàn)，瘤胃中菌群可能受到瘤胃內(nèi)激素的調(diào)節(jié)，而瘤胃中激素的分泌量及特點就對奶牛的生產(chǎn)性狀起到重要作用[3]。目前發(fā)現(xiàn)奶牛的生長、生產(chǎn)性狀可能受到體內(nèi)的褪黑激素、生長激素和促乳素等激素的調(diào)控，但瘤胃內(nèi)激素和腸道菌群之間關(guān)系的相關(guān)研究較少。所以，探索奶牛瘤胃內(nèi)的激素分泌和腸道菌群的變化對促進奶牛的綠色健康養(yǎng)殖具有重要意義。

1 光暗周期和激素分泌的關(guān)系

在機體的激素調(diào)節(jié)中發(fā)現(xiàn)，幾乎所有的生命體都具有自身獨特的晝夜節(jié)律，又被稱為生物節(jié)律或者生物鐘，而這晝夜節(jié)律就和光照和黑暗周期的變化有關(guān)。這是因為哺乳類動物調(diào)控晝夜節(jié)律的中樞位于下丘腦視交叉上核，光照的變化規(guī)律就會刺激該部位，從而促使生物體的生理機能改變，適應(yīng)外界環(huán)境[4]。光照變化還能通過刺激光敏感視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞，傳遞各類信號，調(diào)節(jié)并刺激激素的分泌。Rhind等[5]認(rèn)為，季節(jié)性的光暗周期變化能夠通過調(diào)節(jié)瘦素、促乳素或者胰島素等物質(zhì)進入大腦中調(diào)節(jié)進食的食欲中樞，從而改變其飲食習(xí)慣。Roy等[6]研究發(fā)現(xiàn)，水牛體內(nèi)促乳素的分泌受到光照周期的影響，而促乳素不僅能夠?qū)Ψ雌c動物大腦對代謝、免疫和各種行為進行調(diào)控，還對牛的身高、體尺和體長等表型形狀發(fā)生干預(yù)。同時光暗周期的長短還會對反芻動物的繁育起到影響，這是因為光照能夠影響機體內(nèi)松果體分泌褪黑激素的效率，而褪黑激素則能夠抑制體內(nèi)促性腺激素、促卵泡激素和促黃體生成激素。

對于奶牛來說，在泌乳期增加光照時長有助于提高產(chǎn)奶性能，這可能是因為長時間的光照能夠促進機體促乳素的分泌，同時抑制褪黑激素的分泌，而這兩種激素一種能夠影響產(chǎn)奶量，一種影響奶牛的生物鐘習(xí)慣，從而影響體內(nèi)其他激素的調(diào)節(jié)，并進一步影響奶的營養(yǎng)價值。Miller等[7]則在奶牛獲得長時間光照的基礎(chǔ)上與牛生長激素進行了聯(lián)合使用，相比正常奶牛，單獨增加長時間光照的奶牛的產(chǎn)奶量增加了1.9 kg/d，而添加了牛生長激素的奶牛產(chǎn)奶量增加了5.8 kg/d，而在長時間光照的基礎(chǔ)上又添加了牛生長激素的奶牛產(chǎn)奶量增加了5.9 kg/d，這說明光照時間增長能夠一定程度上增加奶牛的產(chǎn)奶量。Auchtung等[8]研究也發(fā)現(xiàn)，在干奶期給予奶牛不同時間的光照條件，發(fā)現(xiàn)其促乳素分泌和促乳素受體的mRNA表達存在差異，且發(fā)現(xiàn)在干奶期提供短時光照而在泌乳期提高長時光照能夠使奶牛產(chǎn)量的提升達到最大化。

2 生物節(jié)律和激素分泌的關(guān)系

生物節(jié)律也會影響機體的生物特性，當(dāng)生物節(jié)律紊亂后會導(dǎo)致代謝紊亂和肥胖，而生物節(jié)律又受到節(jié)律因子的調(diào)節(jié)。Hu等[9]對反芻動物中相關(guān)節(jié)律因子進行了研究，發(fā)現(xiàn)節(jié)律因子Period 2蛋白與奶牛的泌乳性能密切相關(guān)，將Period 2基因的表達抑制后發(fā)現(xiàn)乳腺上皮細(xì)胞對牛奶酪蛋白的合成增加。Wang等[10]研究發(fā)現(xiàn)圍產(chǎn)期奶牛的乳腺和肝臟等組織中相關(guān)節(jié)律因子的表達有所差異，這可能是導(dǎo)致奶牛生產(chǎn)性狀出現(xiàn)差異的原因。高健等[11]發(fā)現(xiàn)生物節(jié)律因子基因的表達和蛋白的分泌與瘤胃上皮細(xì)胞揮發(fā)性脂肪酸的吸收有關(guān)。林蓉金等[12]發(fā)現(xiàn)睡眠剝奪能通過PI3K/AKT信號通路來影響機體內(nèi)下丘腦和垂體中生物鐘基因的表達，從而調(diào)節(jié)性激素的分泌。睡眠作為生物鐘的一個重要特性，對維持機體的健康十分重要，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)睡眠節(jié)律紊亂，發(fā)生睡眠量增多或者減少的時候會引起多種疾病，例如高血壓、糖尿病、氧化應(yīng)激、中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性病變、癌癥和抑郁焦慮等。Yang等[13]研究發(fā)現(xiàn)，節(jié)律因子mPer2能夠通過調(diào)節(jié)飲食紊亂來改變其機體的代謝，當(dāng)該因子表達被抑制后，其糖皮質(zhì)激素的分泌被降低，導(dǎo)致肥胖。

3 瘤胃激素和瘤胃菌群的關(guān)系

瘤胃是奶牛機體內(nèi)消化吸收的主要部位，其中存在大量的微生物，能夠分解攝入的飼料和營養(yǎng)物質(zhì)，發(fā)酵合成微生物蛋白質(zhì)和揮發(fā)性脂肪酸。這兩種物質(zhì)能夠在體內(nèi)參與糖異生、三羧酸循環(huán)等代謝活動，從而為機體提供維持能量和生產(chǎn)能量，所以瘤胃吸收代謝能力直接影響奶牛的生長及生產(chǎn)性能。Agarwal等[14]發(fā)現(xiàn)一定濃度的睪酮、五碳胃泌素可以促進微生物的生長和代謝。同時，還有大量研究發(fā)現(xiàn)體內(nèi)的微生物能夠促進機體促性腺激素、胰高血糖素、絨促性素等物質(zhì)。牟英玉[15]對高產(chǎn)奶牛與低產(chǎn)奶牛瘤胃微生物菌群進行分析時，發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)奶牛瘤胃液中普雷沃氏菌屬含量顯著低于低產(chǎn)奶牛瘤胃液中的含量。Vom等[16]也發(fā)現(xiàn)機體內(nèi)的性激素可以雙向調(diào)節(jié)和介導(dǎo)宿主和腸道微生物，且機體的晝夜節(jié)律是影響這些激素分泌的主要原因。Zhu等[17]研究發(fā)現(xiàn)褪黑激素能夠?qū)⒔Y(jié)腸炎中的擬桿菌門的相對豐度由58.93%降低至41.63%，且上調(diào)了厚壁菌門的相對豐度，從而降低了炎癥。同時還有認(rèn)為產(chǎn)奶性能越強的奶牛，其瘤胃中的纖維降解菌的數(shù)量越多，這說明產(chǎn)奶性能可能和該菌的數(shù)量和活性相關(guān)。

通過上述研究中發(fā)現(xiàn)，泌乳奶牛中瘤胃微生物與節(jié)律激素在生物節(jié)律下對宿主的調(diào)控可看出，瘤胃中的節(jié)律激素在調(diào)節(jié)反芻動物宿主和微生物之間可能互作介質(zhì)來發(fā)揮作用。

4 結(jié)論

總之，奶牛作為反芻動物，消化系統(tǒng)相比哺乳動物具有一定的特殊性，其消化吸收主要發(fā)生于瘤胃中的微生物，所以微生物菌群與激素的調(diào)節(jié)反應(yīng)則是影響奶牛機體健康的重要因素。掌握奶牛激素分泌的特性和瘤胃微生物直接的關(guān)系不僅能夠為研究奶牛宿主和瘤胃微生物調(diào)節(jié)機制的研究提供參考，還能夠更加深入地了解奶牛生長及生產(chǎn)相關(guān)的調(diào)節(jié)機制，有利于生產(chǎn)實踐，促進奶牛養(yǎng)殖業(yè)的健康和快速發(fā)展，對反芻動物生長發(fā)育的機制研究也具有重要意義。

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收稿日期：2023-07-19

作者簡介：木熱吉古麗·熱西提（1973.05— ），女，新疆吐魯番人，維吾爾族，中級獸醫(yī)師，大學(xué)專科，主要從事檢疫工作。