日粮能量水平对围产期奶牛肝脏糖异生的分子调控机制

Using high or low energy diet of dry period cows has been the international research hotspot and debate focus, but the effect of dietary energy levels and glucose precursor on hepatic gluconeogenesis adaptability and regulation mechanism were seldom researched, and regulatory mechanism is not clear. Cows with different energy level diets (feeding transition diets（1.61 Mcal/kg，DM） from 30, 20, 10 or 0 d before expected parturition separately) in dry period as model animals, after parturition, all cows received same postpartum diet. Liver and adipose tissue were sampled via puncture biopsy, screened differentially expressed mRNA of samples with cDNA microarray between diet energy levels; and then, using PCR to detect the expression abundance of differentially expressed mRNA including liver pyruvate carboxylase, phosphoenolpyruvate carboxylase kinase and adipose tissue hormone-sensitive lipsase, leptin, insulin receptor, and to analyze the molecular regulation mechanism, revealing the molecular regulation mechanism of periparturient cows' liver gluconeogenesis and adipose tissue mobilization. The objective of this study was to provide theoretical basis and practical parameters for identify periparturient cows' energy needs and the regulation of hepatic gluconeogenesis, and to prevent postpartum metabolic disorders.

奶牛干奶期采用高能还是低能饲喂一直是国际上研究的热点和争论焦点，但日粮能量水平及糖异生前体物对肝脏糖异生能力的适应性和调控机制研究还较少，调控机制还不明确。本课题以干奶期饲喂不同能量水平日粮（预产期前30、20、10和0 d开始饲喂过渡期日粮（1.61 Mcal/kg，DM））的奶牛为模型动物，利用肝脏和脂肪活体穿刺取样、cDNA芯片技术筛选肝脏和体脂表达差异mRNA，再通过实时或半定量PCR技术，检测表达差异mRNA及肝脏丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶和体脂激素敏感酯酶、瘦素、胰岛素受体mRNA的表达丰度，分析其分子调控机制，揭示围产期奶牛肝脏糖异生和脂肪代谢的内在规律，为确定围产期奶牛能量需要和调控肝脏糖异生，防止产后代谢紊乱提供理论依据和实践参数。

本研究在总结前人的研究基础上，结合现代分子生物学技术和国际上先进的奶牛自动饲喂系统、奶牛活体肝穿刺等技术，从以下四个方面探究围产前期日粮能量水平对奶牛能量代谢和瘤胃适应性等方面的影响，（1）围产前期日粮能量水平对奶牛DMI、泌乳性能、能量供需平衡及代谢、瘤胃发酵参数和菌群数量、母牛和犊牛免疫力和抗氧化力的影响；（2）围产前期添加丁酸钠和丙酸钙对奶牛瘤胃发酵参数、能量代谢和泌乳性能、母牛和犊牛免疫力和抗氧化力的影响；（3）围产前期日粮能量水平及泌乳早期补饲膨化大豆对围产期奶牛能量平衡、健康状况和生产性能的影响。为指导围产期奶牛日粮管理提供理论基础和实践指导，破解我国高产奶牛营养代谢病发生率高、奶牛生产寿命短的急迫性产业难题。结果显示，围产前期饲喂高能日粮提高了奶牛产前的DMI和泌乳初期的乳脂含量，降低了乳糖含量。饲喂低能日粮有利于控制产前的NEI，减缓了产前的DMI降低幅度，提高了产后的DMI和奶产量。围产前期饲喂低能日粮提高了产前的血浆NEFA浓度和产后的血糖浓度，降低了产后的血浆NEFA和BHBA浓度；提高了泌乳初期肝脏PC mRNA的表达丰度，降低了皮下脂肪组织HSL mRNA的表达丰度，有利于缓解产后能量供需负平衡。围产前期的低能日粮降低了产前瘤胃液丙酸和丁酸浓度以及产琥珀酸丝状杆菌数量；提高了泌乳初期瘤胃液VFA浓度，降低了瘤胃液pH值，对SARA的风险几率增高，瘤胃的适应性降低。产前高能日粮提高了奶牛产前的免疫力和初乳IgG浓度，但降低了产后的免疫力和血浆T-AOC浓度。日粮能量水平对初生犊牛的免疫力和抗氧化力没有影响。在围产前期日粮中添加丁酸钠和丙酸钙提高了奶牛分娩当天的DMI，提高了产犊前的瘤胃液TVFA浓度和丁酸浓度，泌乳前4周的平均奶产量提高了1.0 ~ 1.2 kg/d，对缓解产后的能量供需负平衡有一定作用。在围产前期日粮中添加丁酸钠和丙酸钙有助于改善奶牛围产期的抗氧化力，但对奶牛免疫力没有影响。围产前期日粮中添加丁酸钠和丙酸钙对初生犊牛的免疫力和抗氧化力没有影响。产前饲喂中能或低能日粮并在产后补饲膨化大豆可以在一定程度上缓解围产期奶牛的能量负平衡状况，改善健康水平并提高生产性能。