膽堿的生理功能及RPC對圍產期奶牛的調控作用

■鄭 飛 李 冉 唐柯楠 劉大森

（東北農業大學動物科學技術學院，黑龍江哈爾濱150030）

膽堿（CHO）屬于水溶性B族維生素，俗稱維生素B4，但它并不是維生素，只是根據營養作用將其歸為維生素類，其在動物機體內也不是以輔酶的形式發揮作用，而是作為結構物質存在，是很多生理活性物質的重要組成成分，不管是人類還是畜禽，CHO都是機體所必需的營養物質。目前市場上主要是氯化膽堿添加劑加入動物飼料中，尤其在奶牛養殖行業中應用較為廣泛，有研究表明在奶牛日糧中添加CHO有利于奶牛圍產期健康，提高生產性能，防止疾病發生。但是隨著奶牛營養學研究的不斷發展，研究者發現氯化膽堿在奶牛體內有效利用率很低，由于奶牛瘤胃內存在大量的微生物，微生物將氯化膽堿快速降解，只有極少部分可以到達腸道后部被消化吸收，所以提出對CHO進行過瘤胃保護，制成過瘤胃膽堿（RPC）。

1 CHO的生理功能

動物飼料原料中包括的CHO形式有磷脂酰膽堿、甘油磷脂膽堿、游離膽堿、乙酰膽堿、鞘磷脂等，其中主要的是磷脂酰膽堿，占總膽堿的60%左右。而在動物體內CHO主要以乙酰膽堿、卵磷脂、溶血磷脂酰膽堿、膽堿縮醛磷脂、磷酸膽堿等狀態存在[1]。肝臟是CHO的主要代謝器官，CHO的代謝參與多種生理活動，在動物機體發揮重要作用，特別是在細胞信號傳導和脂質代謝過程中占有中心作用。

1.1 參與細胞膜磷脂的合成

細胞膜的主要成分之一就是磷脂，磷脂酰膽堿、溶血磷脂酰膽堿、鞘磷脂等都參與構成細胞膜，其中由CHO經過CDP-膽堿途徑生成的磷脂酰膽堿是細胞膜磷脂的重要組成成分，所以CHO在構成細胞膜完整性、維持細胞膜通透性、物質交換方面發揮重要作用。

1.2 參與乙酰膽堿合成

CHO在機體內膽堿乙酰化酶的催化作用下與乙酰輔酶A生成乙酰膽堿，乙酰膽堿作為一種神經遞質在神經系統中發揮重要功能，尤其在神經沖動傳導過程中乙酰膽堿是必需物質。有研究表明，在母體懷孕期間增加膽堿的攝入量可以促進胎兒腦部發育，并能改善后代的記憶功能[2]。也有研究報道，乙酰膽堿會促進機體腸道蠕動，進而影響營養物質的吸收[3]，說明膽堿也間接影響機體對營養物質的消化吸收。

1.3 作為甲基供體

CHO在動物機體的線粒體內被氧化成甜菜堿生成不穩定的甲基供體，甲基供體在機體內有很多重要作用。在肝臟中磷脂酰乙醇胺在磷脂酰乙醇胺N-甲基轉移酶的作用下接受甲基供體生成磷脂酰膽堿。并且機體內的同型半胱氨酸可接受甲基供體生成蛋氨酸，因此可以節約蛋氨酸的外源添加。此外有研究證明CHO的氧化產物甜菜堿對細胞的滲透壓有調節作用[4]。

1.4 參與脂肪代謝

極低密度脂蛋白（very low density lipoprotein,VLDL)的主要功能是在肝臟脂肪代謝中將甘油三酯（triglyceride，TG）轉運出去，運送到其他組織氧化供能。CHO在膽堿激酶的催化下發生磷酸化并通過CDP-膽堿途徑生成磷脂酰膽堿，而卵磷脂是磷脂酰膽堿的最小單位存在形式，卵磷脂是構成VLDL的主要成分之一，所以CHO在機體內間接參與脂肪的代謝及運輸過程，促進肝臟對脂肪酸的利用，加速肝臟中TG的輸出，防止脂肪肝的形成。

CHO在動物機體發揮多種重要功能，是必不可少的營養物質，但是當飼料中添加膽堿時會對飼料中其他的維生素有破壞作用，如對VA、VD、VK破壞較大，所以飼料中添加膽堿后要及時使用并盡量避免與易遭到破壞的物質同時混合使用[5]。

2 CHO在奶牛體內的代謝特點

在目前的養殖行業中CHO有著較為廣泛的應用，尤其是在奶牛養殖中，CHO發揮著重要作用。正常情況下，奶牛體內可以以維生素B12和蛋氨酸為甲基供體合成CHO供機體利用，通常體內合成的CHO可滿足機體需要，但是處于圍產期的奶牛對CHO的需求量很大，必需外源添加。市場主要銷售的膽堿形式是氯化膽堿，該種形式如果添加在豬禽的日糧中可達到添加效果，但是由于奶牛具有特殊的瘤胃，瘤胃內生存著大量的微生物，在微生物的作用下大部分氯化膽堿會被快速分解為三甲胺，再進一步代謝為甲烷。另外還有極少的氯化膽堿在原蟲的作用下合成自身所需的磷脂酰膽堿并貯存，但由于大部分原蟲在瘤胃中自溶并消化，所以僅有極少的膽堿可進入消化道后部被消化吸收，導致膽堿在奶牛體內的利用效價很低，不能滿足圍產期奶牛的需要[6]。有部分研究者對此進行了試驗，Atkins等[7]研究結果證明，CHO在瘤胃內會迅速降解，降解率高達76.6%。Sharma等[8]研究發現，當奶牛每日氯化膽堿的飼喂量從23.5 g/d提高到325 g/d時，皺胃食糜中的CHO含量僅從1.17 g/d提高到2.48 g/d，超過300 g的CHO在瘤胃中被微生物降解。所以膽堿在奶牛體內的有效利用很低，為了提高其效價，需要對CHO進行有效保護。因此，研究者通過工藝加工研制出RPC，RPC可降低膽堿在瘤胃內的降解效率，最大程度的逃避瘤胃微生物的降解，當RPC到達小腸時，又能將膽堿釋放出來被小腸消化吸收。

3 奶牛圍產期生理特點

圍產期通常是指奶牛分娩前21 d（干奶后期）和分娩后21 d（泌乳初期），這段時期的奶牛生理狀況較為復雜，機體器官也發生特殊變化，很容易出現一些代謝性疾病。由于奶牛圍產前期胎兒體積快速增大及圍產后期發動泌乳都需大量能量，然而當奶牛進入圍產期時干物質采食量（dry matter intake，DMI）逐漸下降，至分娩時降至最低，產后DMI會有所提高，然而這一階段的DMI仍然無法滿足奶牛對能量的需求，故圍產期的奶牛常處于能量負平衡(negative energy balance，NEB)狀態而對奶牛健康造成危害。

為滿足圍產前期胎兒生長發育和圍產后期泌乳對能量的需要，奶牛進行自身代謝調控，如動員體脂分解，糖異生增加，脂肪合成減少等。其中最主要的方式是動員體脂分解，體脂分解產生大量的非酯化脂肪酸（non-esterified fatty acid，NEFA），釋放進入血液，隨著血液循環進入肝臟。在肝臟中NFEA有三種去路：①肝臟將NFEA完全氧化供能，生成二氧化碳和水；②肝臟將NFEA完全氧化的能力有限，當NEFA的濃度超出肝臟將其完全氧化的能力時，NEFA將被不完全氧化生成酮體，酮體主要包括乙酰乙酸、β-羥丁酸（beta hydroxybutyric acid，BHBA）和丙酮，酮體積累就會導致奶牛發生酮病；③進行酯化反應并產生TG，并和載脂蛋白結合以VLDL的形式轉運至乳腺組織為泌乳供能，但由于肝臟向外運送VLDL的能力有限，就會導致TG異常積累形成脂肪肝。脂肪肝和酮病不僅對肝臟的正常功能會產生直接影響，而且會降低奶牛的免疫力、繁殖力，泌乳性能也會隨著下降。

4 RPC在奶牛圍產期產生的作用效果

4.1 RPC對圍產期奶牛DMI的影響

奶牛的的DMI直接影響著產奶量，有研究表明，RPC可提高奶牛的DMI，但也報道說RPC對奶牛的DMI無影響。Lima等[9]在369頭泌乳牛的日糧添加RPC 15 g/d，結果表明，在產犢前添加RPC對奶牛DMI無影響，但是產犢后添加RPC可提高奶牛的DMI。Chung等[10]報道,在奶牛日糧中添加RPC后，可顯著提高奶牛的DMI。然而Piepenbrink等[11]在研究RPC對奶牛DMI影響的試驗時，結果卻顯示RPC對DMI無影響，試驗組與對照組相比并無差異。至今為止，RPC對DMI是否有影響還存在不同的觀點，還有待進一步深入研究。

4.2 RPC對圍產期奶牛生產性能的影響

圍產期前期奶牛的DMI降低，攝取能量不足，奶牛處于NEB，無法滿足奶牛的泌乳需要，對奶牛分娩后的泌乳性能產生很大影響。目前有較多研究表明，RPC可以提高圍產期奶牛的生產性能。Elek等[12]進行了為期60 d的試驗，給產前21 d和產后60 d的奶牛分別飼喂RPC 100 g/d和200 g/d，結果表明平均產奶量提高4.4 kg/d，乳蛋白含量有所增加，但不明顯。Chung等[13]在泌乳早期的奶牛日糧中分別添加0、25、50 g的RPC，其結果顯示隨著RPC添加量的增加，奶牛的產奶量逐漸增加。Pinotti等[14]給產前14 d至產后30 d的奶牛飼喂RPC 20 g/d，結果產乳量增加10%，但對乳成分沒有顯著影響。劉翔[15]給產前15 d至產后15 d的奶牛日糧中添加RPC，結果顯示添加20 g/d的奶牛產奶量顯著增加，對乳脂率等無顯著影響，而添加30 g/d的奶牛顯著提高產奶量、乳脂率、乳蛋白及總固形物。Erdman等[16]在產后的5～21周奶牛日糧中分別添加0%、0.078%、0.156%及0.234%（干物質基礎）的RPC，產奶量均有所提高，但是當日糧中同時添加4%的瘤胃非降解蛋白（UDP）時，隨著RPC添加水平的提高，乳蛋白濃度下降。丁文靜等[17]試驗結果表明，飼喂RPC對奶牛的產奶量及乳蛋白含量無顯著影響，而乳脂率隨著RPC添加量的增加顯著升高。以上研究中出現RPC對乳蛋白的影響結果不一致，這可能與日糧蛋白質水平有關系，低蛋白質水平的日糧中添加RPC更容易顯現效果。

4.3 RPC對圍產期奶牛血漿生化指標的影響

4.3.1 RPC對圍產期奶牛血漿中NEFA指標的影響

圍產期處于NEB狀態的奶牛，會動用較多的體脂來緩解能量不足，然而大量的NEFA隨血液進入肝臟，會加重奶牛肝臟對脂肪代謝的負擔，進而危害奶牛健康，增加患脂肪肝和酮病的風險，所以如果能降低血液中NEFA的含量，可以減少奶牛患病的風險。Pinotti等[18]進行了為期45 d的奶牛飼喂試驗，試驗組每日飼喂50 g的RPC，對照組不添加，結果顯示泌乳前期RPC能顯著降低血漿中的NEFA含量。劉翔等[15]研究證明給圍產期奶牛添加RPC 20 g/d的試驗組，能顯著降低血液中NEFA的含量，而添加30 g/d的能極顯著降低NEFA的含量。鄭家三等[19]也證明RPC能顯著降低圍產期奶牛血漿NEFA含量。以上研究證明，RPC在降低圍產期奶牛血漿NEFA含量上具有明顯的作用，緩解了奶牛圍產期NEB，有利于奶牛健康。

4.3.2 RPC對圍產期奶牛血漿中BHBA指標的影響

BHBA是奶牛肝臟中NEFA不完全氧化產物的主要成分之一，而BHBA的濃度是判斷奶牛酮病的重要指標，資料顯示奶牛血漿BHBA濃度大于1.20 mmol/l則被歸類為酮病[20]，所以降低BHBA的含量，可以有效預防奶牛酮病的發生。張繼慧[21]研究結果可以看出飼喂RPC后，在產后第24 h及第一個月內能明顯降低奶牛體內BHBA含量，并結合該研究中血糖指標和奶產量綜合考慮，在產后24 h至1周內，飼喂20 g/d RPC組BHBA含量低于對照組及其它組，血糖水平高于其他組，產奶量也明顯高于對照組及其他組，這表明圍產期奶牛體內BHBA含量降低時脂肪供能效率提高，血糖水平得以提高，能量供應充足提高了產奶量。Elek等[22]從產前第21 d直至產犢期間，試驗組的日糧中補充RPC 100 g/d，有效CHO是25 g，并在產后至第60 d內補充RPC 200 g/d，有效CHO為50 g，并在產犢當日及產后第21 d采集血液，結果顯示RPC降低了血漿中BHBA的含量。

4.3.3 RPC對圍產期奶牛血漿中VLDL指標的影響

VLDL主要是由TG、膽固醇、卵磷脂與載脂蛋白B-100在肝臟中的內質網上合成[23]，它主要功能是將肝臟中的TG運輸出去，運送到其他組織供能，如送至乳腺為泌乳提供能量。圍產期奶牛脂肪動員產生的大量NEFA進入肝臟被合成TG，故需要較多的VLDL將其運出肝臟，否則會影響肝臟功能，使能量代謝受阻，危害奶牛健康。RPC是合成卵磷脂的組成部分，所以RPC是合成VLDL的必需原料。Piepenbrink等[24]結果顯示RPC有提高VLDL合成速度的可能。Goselink等[25]研究證明，在日糧中添加RPC可以促進VLDL的合成。Cooke等[26]在患有脂肪肝的圍產期奶牛日糧中添加RPC，研究表明飼喂RPC組奶牛的血漿中VLDL的濃度顯著高于對照組。故在圍產期奶牛飼糧中加入RPC可促進VLDL的合成，促進TG運出肝臟，促進肝臟脂肪酸氧化和運輸，減少TG積聚，緩解肝臟代謝壓力，有利于機體能量平衡，提高圍產期奶牛健康。

5 小結

CHO是動物機體保持正常生理功能的必需營養物質，它在細胞中轉化成各種形式參與機體多種生理功能的運轉。而圍產期是奶牛的特殊生理階段，由于特殊的生理需要，會對機體代謝造成一定的影響，常使奶牛處于NEB狀態，而這一時期的良好過渡對奶牛后期泌乳性能、繁殖能力以及使用年限都有較大的影響，所以實際生產中管理者要對這一階段進行特殊飼養管理。綜上所述，在奶牛日糧中添加RPC，有利于圍產期奶牛的健康，防止脂肪肝和酮病等疾病發生，提高奶牛生產性能。所以生產中可結合實際情況合理使用，增加奶牛養殖效益。