烟酸对肉牛瘤胃内乳酸浓度调控机制的研究

Lactic acid level is an important index for eveluating rumen function normal or not. Intake high level concentrate diet oftenly results in ruminal acidosis in ruminal animals. The project will investigate the effects of niacin and its antagonist (isoniazid) on lactate dehydrogenase (LDH) zymograms and activity, microbial growth rate and flora structure, Streptococcus bovis fermentaion type and metabolic change of lactic acid in vivo and in vitro, with the aim to reveal the plausible effects and mechanism of niacin and NAD on lactic acid concentration in rumen at the molecular level and the microbiological aspects. Then base on the primary results, another experiment was conducted to probe into the effect of niacin on fermentation indexes and nutrient degradability in connection with main dietary type of corn and straw in our country, and put forword the suitable inclusion level of niacin under high level of concentrate diet. The results will be useful to further interpret the occurrence mechanism of acute ruminal acidosis and the suitable inclusion level of niacin under special raising condition (high level of concentrate diet) in beef cattle, also have a theoretical value and practical significance for promoing ruminal animals production in China.

乳酸浓度是瘤胃功能正常与否的一个重要指标。反刍动物采食高精料日粮时常引起瘤胃乳酸浓度的升高，进而引发瘤胃酸中毒等疾病。本项目通过添加烟酸及烟酸拮抗物，结合体外、体内试验，采用qRT-PCR、Western blot和16S rRNA探针等技术，研究日粮烟酸水平对瘤胃内NAD水平、乳酸脱氢酶酶谱、瘤胃微生物菌群结构、牛链球菌代谢，以及瘤胃内乳酸发酵和糖酵解的影响，以期从生物化学与微生物学角度，探讨烟酸及其合成产物NAD影响及调控瘤胃内乳酸浓度的可能机制。并在此基础上，针对我国农区以玉米和作物秸秆为主的日粮类型，研究不同水平烟酸对肉牛高精料日粮瘤胃发酵指标及养分降解率的影响。预期研究结果将有助于我们进一步了解瘤胃酸中毒等疾病的发生机制并提出有效防制措施，初步得到肉牛在饲喂高精料日粮条件下烟酸的需要量及适宜添加范围，对促进我国现代反刍动物生产具有重要的理论价值和实践意义。

乳酸浓度是瘤胃酸中毒发生的重要指标。本项目通过体内和体外试验，研究了高精料日粮 添加烟酸及其拮抗物，对瘤胃内NAD(H)水平、乳酸脱氢酶活性及酶谱、瘤胃微生物菌群结构、主要乳酸产生菌牛链球菌的代谢、以及瘤胃内乳酸发酵的影响。结果表明高精料条件下，添加烟酸后NAD+浓度不变或提高，NADH浓度提高，降低了NAD+/NADH比值，对乳酸脱氢酶酶谱没有影响，降低乳酸脱氢酶活性，降低了乳酸的产量。揭示烟酸可能是通过提供更多的辅酶NAD+（最终都被还原为NADH而表现为NADH提高），调控乳酸脱氢酶活性来减少乳酸的生成。烟酸还刺激了瘤胃原虫的增殖，增加对淀粉颗粒的吞噬，改变瘤胃细菌菌群结构，抑制乳酸产生菌S. bovis的增殖，抑制丁酸产生菌增殖，减少瘤胃丁酸、乳酸的过度产生，避免瘤胃pH过度下降。烟酸拮抗物也有降低乳酸浓度的作用，其机制不明。. 课题组还通过体内和体外试验，验证了在肥育肉牛高精料日粮中添加烟酸，可提高瘤胃内微生物蛋白（MCP）含量，促进氨氮的产生和总挥发性脂肪酸（TVFA）的生成，减少乳酸的生成，减缓瘤胃pH值的下降，稳定瘤胃内环境。烟酸可提高养分瘤胃降解率和表观消化率，提高血清中非酯化脂肪酸（NEFA）浓度以及生长激素（GH）浓度，促进肉牛生长。并提出了在肉牛高精料日粮中（精料比例80%以上），烟酸的适宜添加范围为800mg/kg，且效果主要体现在试验前期。. 该项目首次研究了烟酸和细胞内辅酶NAD（H）与瘤胃内乳酸蓄积的关系，探讨了烟酸调控瘤胃代谢的可能机制，提出了高精料日粮中烟酸的适宜添加量。研究结果有助于我们进一步了解瘤胃酸中毒等疾病发生的机制并提出有效防制措施以及寻找安全的饲料添加剂提供参考，对促进我国现代反刍动物生产具有一定的理论价值和实践意义。