過瘤胃膽堿在圍產奶牛日糧中應用的研究進展

譚子璇，吳兵，嚴欣茹，萬宇

（四川吉隆達生物科技集團有限公司，四川德陽618302）

高產奶牛在圍產期（產犢前3周至產犢后3周），其能量需求因哺乳和其他激素變化而增加時，易患代謝疾病[1]，在這個過程中部分奶牛會處于能量負平衡，奶牛通過調動脂肪儲備來適應能量負平衡，脂肪被氧化后向三羧酸循環提供部分氧化的脂肪酸，產生酮體，酮體的產生是奶牛對能量負平衡的正常適應，但脂肪組織中過量的酮體和脂肪酸的循環會增加脂肪肝和酮病的風險[2]。而分娩前后的負能量和營養平衡所造成的代謝應激極大提高了奶牛在泌乳前幾周時，代謝和傳染性疾病的發生，而泌乳后期出現的各種疾病也與圍產期的代謝損傷有關[3]。值得注意的是，即使在沒有嚴重感染或其他疾病的情況下，分娩前后的代謝壓力也可能損害奶牛的生產和繁殖性能。因此，評估分娩前后的代謝狀況有助于診斷奶牛場的營養管理相關問題。利用肝臟健康指數、血漿白蛋白、血漿膽固醇、血漿膽紅素等指標對診斷奶牛場營養管理有重要指導意義，如Trevisi研究表明，高肝臟健康指數的奶牛從妊娠到哺乳期的過渡更平穩[4]。

膽堿是人類和畜禽所必需的營養物質，對合成卵磷脂非常重要，是從肝臟輸出甘油三酯的極低密度脂蛋白膜的關鍵，同時也是機體內甲基供體之一，由膽堿提供的甲基可以與體內半胱氨酸結合形成蛋氨酸[2]，對改善圍產期奶牛能量負平衡具有明顯效果。而膽堿直接應用于反芻動物日糧，會導致85%～95%的膽堿被瘤胃微生物降解，到達小腸被吸收利用的膽堿很少，不能滿足奶牛對膽堿的需要[5]。因此，開展RPC的應用研究具有十分重要的意義。前人研究中指出，RPC在圍產期奶牛日糧中應用，能顯著提高奶牛的生產性能，對能量代謝、瘤胃微生物區系具有改善作用[6-7]。劉翔等研究中，在奶牛日糧中以30 g·d-1的標準添加RPC，發現奶牛能量負平衡狀態得到改善，產后采食量提高3.83%，產后60 d的乳脂率和乳蛋白率顯著提高[8]。對于圍產期奶牛而言，膽堿的補充至關重要，適宜的膽堿形式的使用，能顯著提高膽堿的生物學利用率。

1 圍產奶牛代謝特點

在圍產期，奶牛會經歷幾種影響免疫和生產功能的生理變化，尤其是奶牛日采食量下降將導致能量平衡變為負值，脂肪組織中儲存的甘油三酯被動員，導致游離脂肪酸增加。這些游離脂肪酸能被乳腺吸收用于乳汁合成，被肝臟氧化，或在肝臟中被酯化成甘油三酯[9]。與非反芻動物一樣，酯化甘油三酯以極低密度脂蛋白形式從肝臟輸出，但與其他物種相比，圍產期奶牛的這一生理過程的速度有限[10]，將直接導致肝臟中甘油三酯的形成速率高于其輸出速率，甘油三酯在肝臟內沉積，導致脂肪肝形成，影響圍產期奶牛生產性能。由于磷脂酰膽堿是合成極低密度脂蛋白的必需原料，當日糧中膽堿缺乏的同時，牛奶合成蛋氨酸的需要量增加，這將可能限制極低密度脂蛋白的合成。

反芻動物通過糖異生合成葡萄糖的原料主要來源于瘤胃微生物分解碳水化合物后產生的以丙酸為主的揮發性脂肪酸[11]。盡管膽堿在正常情況下并不缺乏，但懷孕和哺乳等生理狀態會大大增加對膽堿的需求，并且由于磷脂酰膽堿是極低密度脂蛋白形成的關鍵，增加從肝臟動員肝甘油三酯的生理條件也可能增加對膽堿的需求。

2 膽堿在奶牛體內的消化吸收

2.1 膽堿的消化

反芻動物攝入的游離膽堿主要來源是日糧中固有的游離膽堿及由卵磷脂解離得到的游離膽堿，而游離的膽堿在瘤胃中由于瘤胃微生物的降解作用，存在時間短，且能有效攝入的游離膽堿不足日糧的1%[12]。游離膽堿經過甲烷進一步降解形成中間產物三甲胺，微生物再利用三甲胺的N-甲基基團產生甲烷排出[11]。而極少量未被降解的膽堿，也將被瘤胃原蟲以磷脂酰膽堿的形式利用，參與其細胞膜的合成過程并成為細胞膜組分，直至瘤胃原蟲死亡后，卵磷脂再次被動物機體消化吸收，后腸道是膽堿的主要吸收場所，但最后進入后腸道的膽堿極少[13]。因此RPC的應用顯得尤為重要，過瘤胃率一般能達到75%以上。

2.2 膽堿的吸收和轉運

腸道降解是反芻動物日糧中膽堿吸收的主要方式，因此未被瘤胃微生物降解的膽堿進入小腸，小腸中微生物將這部分膽堿降解為三甲胺或者被吸收，卵磷脂在小腸細胞腔被水解為游離膽堿后吸收為溶血卵磷脂[14]。膽堿是重要的甲基供體之一，通過在機體內氧化為甜菜堿來提供甲基；膽堿作為卵磷脂的重要組成部分，作為低密度脂蛋白的一部分，參與肝臟脂肪代謝和轉運，促進肝臟中脂肪的運輸，達到預防脂肪肝的作用[15]。同時這種促脂質作用對改善奶牛分娩后的產奶量有積極影響[16]。

3 過瘤胃膽堿在圍產期奶牛日糧中的應用

3.1 采食量

由于圍產期奶牛特殊的生理特性，尤其在泌乳初期容易出現干物質采食量（Dry matter intake，DMI）下降，因此攝入營養物質及能量可能不足，造成能量負平衡，劉翔等在圍產期奶牛日糧中分別添加了0、20、30 g·d-1的RPC，經過74 d飼養試驗發現，三組圍產期奶牛的產后DMI均高于產前，相較于對照組，30 g·d-1組的產前和產后DMI分別提高了6.09%和3.93%，對于實際生產具有十分重要的指導意義[8]。鄭家三等在圍產期奶牛日糧中每天添加10 g RPC，結果表明，奶牛產后10～40 d的DMI提高1.10%～2.76%[17]。馬晨等在每頭圍產期奶牛日糧中每天添加25 g RPC，42 d后發現產后1周至產后8周的DMI提高了3.27%～14.28%[18]。綜上所述，RPC在日糧中的應用，對圍產期奶牛產后DMI的提高具有明顯效果，這可能是由于RPC對非酯化脂肪酸有降低作用，同時提高血糖濃度[19]。

3.2 泌乳性能

在奶牛產后日糧中補充膽堿能提高產奶量和乳脂率。作為甲基供體之一的膽堿，部分可在奶牛體內轉化為蛋氨酸，進而提高乳蛋白含量；同時膽堿是脂蛋白的重要成分之一，奶牛體內脂類是以脂蛋白的形式進行運輸，而在圍產期奶牛的日糧中補充膽堿對于脂蛋白合成有促進作用，從而促使脂類能從肝臟和脂肪組織轉運至乳腺合成入乳脂，達到提高乳脂率的效果[20]。

劉翔等研究表明，在圍產期奶牛日糧中添加30 g·d-1的RPC分別能顯著提高產后45 d和60 d的產奶量25.26%和24.41%[8]；顯著提高產后15 d、30 d、60 d牛奶的的乳脂率0.47%左右；產后15～60 d乳蛋白率顯著提高0.62%～0.92%；產后15 d乳糖率顯著提高2.65%。鄭家三等研究發現日糧中每天添加20 g RPC奶牛產后10～40 d的產奶量極顯著提高5.86%～6.86%[17]。Amrutkar等在每頭奶牛產期40 d至產后120 d每天日糧中添加54 g RPC，結果表明產奶量、乳成分（脂肪、蛋白質及乳糖）均有顯著提高和改善，乳中膽堿濃度也較高[21]；值得注意的是，乳中不飽和脂肪酸與單不飽和脂肪酸含量提高。Erdman等在奶牛產后5～21周的日糧中分別每天添加0、0.078%、0.156%及0.234%的RPC發現，對奶牛DMI并無顯著影響，但產奶量比對照組提高了1～2.2 kg·d-1；添加量為0.078%的牛奶中乳脂率呈下降趨勢，但在增加了添加量后，乳脂率提高至與對照組相當的水平[22]。史杰選擇了年齡、胎次、體重等相近的健康荷斯坦奶牛[6]，分別在其產前3周至產后3周每頭奶牛日糧中添加RPC 20 g·d-1和40 g·d-1，結果表明，與對照組相比，產后1周至12周，20 g·d-1的產奶量提高了4.23%～13.13%，40 g·d-1的產奶量提高了7.20%～17.07%。由上述研究可見，每頭圍產期奶牛飼日糧中每天添加20～60 g的RPC，對其產奶量及乳成分具有明顯改善作用。

3.3 能量代謝

膽固醇是血清脂蛋白的一個組成部分，血清中的濃度可以反映整個脂蛋白的濃度[23]，血尿素水平可反映肝功能，因為肝細胞中甘油三酯（Triglycer?ide，TG）的浸潤增加會降低肝臟的尿潴留能力，從而降低血清尿素濃度[24]。處于能量負平衡狀態的圍產期奶牛，以動員體脂供能作為調節自身代謝的主要方式，脂肪分解將釋放大量的未酯化氨基酸（Non-esterified fatty acid，NEFA），進入肝臟的NE?FA濃度超過肝臟完全氧化能力時，NEFA將部分氧化供能產生酮體，酮體累積易產生酮病，同時還可能發生酯化反應，增加肝臟TG濃度，與非反芻動物一樣，酯化TG可以作為VLDL從肝臟輸出，但與其他動物相比，反芻動物的這一過程速度有限，因此可能形成脂肪肝[10]；RPC在奶牛日糧中添加，能夠通過促進脂肪酸的β-氧化，提高NEFA完全氧化的能力，因此，NEFA和β-羥丁酸（Beta-hy?droxybutyric acid，BHBA）也是常見能量代謝指標[24]。

處于能量負平衡的圍產奶牛血糖濃度較低，但在李生祥研究報道表明，在圍產期奶牛日糧中添加60 g·d-1的RPC，顯著提高奶牛整個圍產期的血糖濃度；分別極顯著降低產后7～21 d NEFA濃度和BHBA濃度21.83%和13.86%；整個圍產期添加組與對照組的TG濃度沒有顯著差異，但極低密度脂蛋白濃度（Very low density lipoprotein，VLDL）顯著提高，這是由于膽堿是VLDL合成的前體物[25]。馬晨等在圍產期奶牛日糧中分別添加25 g·d-1和50 g·d-1的RPC，對奶牛產前1周至產后2周的能量代謝指標進行觀測發現，添加組的奶牛血糖濃度有升高趨勢；產后2周時50 g·d-1組的血漿膽固醇含量顯著高于對照組（31.91%），25 g·d-1組的TG含量顯著提高33.33%；產后1周時25 g·d-1組BHBA濃度顯著降低22.95%；產后1周和產后2周時，25 g·d-1組NEFA濃度分別比對照組極顯著降低48.48%和47.83%[18]。而Zahra等研究中，圍產奶牛日糧中RPC的添加 對BHBA、NEFA濃度無顯著 影 響[23]。Hartwell等研究中發現，在含有低水平（4%DM）不可降解淀粉的圍產期奶牛日糧中添加12 g·d-1 RPC，可降低產犢時NEFA濃度，但對TG并無顯著影響[26]。Leiva等發現奶牛日糧中添加50～100 g·d-1 RPC飼喂45 d后，血漿BHBA濃度由5.37 mg·dL-1提高至5.59 mg·dL-1，胰島素極顯著提高49.20%，但對血糖濃度與NEFA濃度并無顯著影響，胰島素的升高可能是由于胰島素敏感度降所導致，胰島素敏感度改變是圍產期常見的癥狀，這與奶牛脂肪肝的發病率呈正相關[27]。劉翔等研究中則發現，飼糧中添加20和30 g·d-1 RPC，極顯著提高了奶牛產后某些時間點的血糖濃度（5.06%～8.31%）、VLDL濃度（3.37%～14.26%）及TG含量（2.33%～4.76%），顯著降低NEFA（12.52%～29.89%）和BHBA濃度（10.52%～14.97%）[9]。RPC在圍產期奶牛中的應用，對改善奶牛能量代謝具有積極作用，尤其是在降低產犢前后的NEFA濃度，NEFA、BHBA、TG等指標都是反映能量代謝的主要指標，并且具有一定的相關性。但可能因RPC品種、含量、動物狀況不同，導致部分研究中未表現出能量代謝指標的改善。

3.4 其他健康指標

在目前針對RPC在奶牛養殖中應用的研究中，除對采食量、泌乳性能、能量代謝等指標觀測外，也有部分研究對其它健康指標進行相關測定，也對探究RPC在奶牛飼糧中作用機理具有指導性意義。吳文旋等在奶牛飼糧中添加40 g·d-1的RPC，36 d后對抗氧化性能指標進行測定發現，相關指標并無顯著差異[28]。Zhou等針對RPC對圍產期奶牛免疫代謝的影響的研究中，對血漿肌酐水平（血漿肌酐水平被用作評估圍產期身體肌肉分解代謝的間接指標）、炎癥的急性期蛋白（肝臟白蛋白作為陰性的急性期蛋白的一種，通常在炎癥過程中減少，并且可以作為評估奶牛炎癥狀態的生物標志物）、抗氧化應激等相關進行測定；結果表明，圍產期奶牛日糧中添加60 g·d-1的RPC，顯著降低血漿肌酐5.58%，表明肌肉動員程度較高，可能與圍產期奶牛胰島素敏感度的改變有關；炎癥的急性期蛋白含量也并未出現顯著差異[29]；與吳文旋研究結果一致的是RPC的添加對抗氧化性能沒有顯著影響。由上述研究可見，RPC的使用，對奶牛抗氧化性能及免疫性能并無不利影響。

4 結論

圍產期奶牛由于其特殊的生理特性，對膽堿的需要量提高，同時由于瘤胃微生物對膽堿的分解，使得RPC的使用尤為重要，能夠有更多的膽堿到達小腸被吸收利用。大量的研究已經表明，RPC在圍產期奶牛日糧中的應用，對于提高奶牛的DMI、泌乳性能及改善能量代謝具有十分積極的作用。而為了更深的探究其機理，也有學者圍繞RPC對圍產期奶牛的其它健康指標的影響進行研究，就目前結果來看，對奶牛抗氧化性能及免疫性能并無副作用及不利影響。膽堿在預防圍產期奶牛的脂肪肝及酮病方面有顯著效果，但RPC在圍產期奶牛養殖中的應用也受到產品質量、動物狀態、飼喂時間、日糧組成等多方面因素的影響，對于RPC在圍產期奶牛中穩定發揮及作用機制仍需進一步研究。