基于体脂肪和蛋白质零沉积的生长猪维持代谢呼吸熵形成机理

More than 50% of the net energy requirement was used for maintaining consumption. The efficiency of fat and protein deposition which came from metabolic energy has a great discrepancy.The present study indicates that the maintenance energy requirement was higher when determined by the classical fasting method than the regression method.Quantifying the amount of the maintenance energy has long been the most challenging scientific problem to the establishment of a net energy requirement standard for pigs.The project uses an open reflux respiration room, initially as a way to calculate the interaction effect of the internal and external sources of energy based on the status which none body fat or protein in growing pigs was deposited.And the key technologies including respiration calorimetry, metabolomics, target tissue enzymology were used, according to the individually physiological function of pigs, the exchange of carbon and oxygen in respiratory system, changes in biochemistry of blood and urine, and the energy transformation of targeted lipid and protein tissues, to gain a deep understanding of the variation between RQ and the metabolic substrates including NEFA, ketone, urea, and creatinine when non-deposition of body fat and protein is occurred.Under these circumstances, the study reveals the variation of the sensitive metabolic indicators of the body's energy consumption and molecular mechanism of energy metabolism. The study will provide a theoretical basis for the establishment of the precise measurement of maintenance energy requirement in growing pigs.

维持能量消耗占猪总净能需要的50%以上，且代谢能用于脂肪和蛋白质的沉积效率差异大，本项目组研究亦证实经典绝食法比回归法测定的维持净能值高。现有技术方法测定维持能耗的不确定性，已成为猪净能体系研究的重点科学难题。本研究依托猪开放回流呼吸测热室关键设备，以生长猪体脂肪和体蛋白质零沉积状态下内源和外源能量物质互作效应为切入点，利用呼吸测热、代谢组学和靶组织酶学等关键技术，针对猪个体生理机能、呼吸系统碳氧交换、血液和尿液生化以及靶脂肪和蛋白组织能量物质转化，纵深研究机体在脂肪和蛋白质零沉积时，能量物质关键代谢产物NEFA、酮体、尿素和肌酐等与呼吸熵（RQ）同步变异规律，结合胰岛素、饥饿素、NADPH和泛素活化酶等关键功能因子的联动调控作用，揭示生长猪在体脂肪和蛋白质零沉积的维持代谢状态下机体能量消耗的敏感指标参数映变规律及能量物质呼吸代谢的分子作用机制，为生长猪维持能量消耗的精准度量提供理论依据。

维持能量需要是净能体系的重要参数之一，精确测定猪维持能量需要是提高饲料原料净能值测定准确性的必要前提。猪摄食饲粮获取的能量首先用于满足维持能量需要。维持能量包括维持机体基本功能、维持体温和必要生理活动等的能量需求，维持状态下机体在组织器官水平没有能量的净增加或减少。生长猪维持能量需要的测定受到猪本身机能状况、采食量、日粮营养组成及水平和环境条件等多种因素的影响。因此，本研究依托猪开放回流呼吸测热室关键设备，以生长猪维持状态下内源和外源能量物质互作效应为切入点，利用呼吸测热和代谢组学等关键技术，从不同层次研究生长猪维持代谢的形成机制。首先，通过测定生长猪绝食产热量，证明绝食法测定的绝食产热量要高于回归法。其次，通过绝食时间对生长猪产热量和血浆代谢组的影响的研究，结果发现生长猪在绝食状态下产热量和呼吸熵的下调主要是通过改变亚油酸代谢和氨基酸代谢实现的，同时，相比绝食48h，绝食24h更适合来研究生长猪维持能量支出的代谢组成。再次，通过不同采食水平回归测定生长猪维持能量需要为782 kJ/kg BW0.6·d-1，同时生长猪在维持状态下机体蛋白质仍沉积，而体脂肪处于分解状态。第四，通过维持代谢能摄入不同时间对生长猪血浆代谢组的影响研究，发现生长猪维持代谢能摄入4-8天，其血浆差异代谢物的浓度保持相对稳定。最后，基于前面试验的结果，探索反映生长猪维持代谢状态的代谢标志物，鉴定出16种差异代谢物，主要参与的代谢通路有亚油酸代谢，丙氨酸、天门冬氨酸和谷氨酸代谢及色氨酸代谢通路，这揭示了生长猪维持代谢及其呼吸熵形成是一个涉及多个生化代谢途径的复杂过程。本项目从产热和呼吸熵的整体角度和小分子代谢角度综合研究了生长猪维持代谢状态下的主要代谢通路构成，进而从整体代谢水平阐明了生长猪维持代谢及其呼吸熵形成的调控机理，为系统理解生长猪能量代谢规律提供理论依据，有助于促进我国以净能技术体系为基础新的饲养标准建立，提高猪对饲料能量物质的利用率。