饲粮添加L－精氨酸或N－氨甲酰谷氨酸对经产母猪繁殖性能及血液参数的影响

江雪梅 吴 德* 方正锋 谯仕彦 林 燕 车炼强

(1.四川农业大学动物营养研究所，动物抗病营养教育部重点实验室，雅安 625014;2.中国农业大学动物科技学院，国家饲料工程技术研究中心，北京 100193)

母猪繁殖性能是集约化猪场生产成绩的一个关键指标，近年来国内外研究发现，饲粮中添加L－精氨酸能提高母猪的繁殖性能［1－2］。精氨酸是动物体内的一种重要的碱性氨基酸，在许多代谢过程中发挥重要作用［3－4］。研究发现，饲粮添加L－精氨酸能提高母猪窝活仔数，但不影响仔猪初生个体重。N－氨甲酰谷氨酸(N-carbamylglutamate，NCG)是N－乙酰谷氨酸(N-acetylglutamate，NAG)的代谢稳定类似物［5］。NAG是精氨酸内源性合成途径中的必需辅助因子氨甲酰磷酸合成酶 －1(CPS-1)的变构激活剂［6］。同时，NCG 不会被细胞质中降解酶分解，容易进入细胞线粒体发挥作用［6］，激活 CPS-1，促进精氨酸的内源合成。但将NCG直接添加在母猪饲粮中对其繁殖性能的影响还未见报道。本试验旨在研究经产母猪整个妊娠期饲粮中添加NCG或L－精氨酸对母猪繁殖性能的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料

L－精氨酸盐酸盐和 L－丙氨酸(纯度均≥98.5%)购于北京嘉康源科技有限公司，NCG(有效含量为50%)由国家饲料工程技术研究中心提供。

1.2 试验动物及分组

选择120头胎次(3～4胎)和体重相近的长白×约克杂交母猪，随机分为3组:对照组、0.1%NCG组和1%L－精氨酸组，每组40头母猪，每头母猪为1个重复。母猪配种当天计为妊娠第0天，从妊娠第0天开始给母猪分别饲喂各组试验饲粮，直到分娩(约114 d)。

1.3 试验饲粮

妊娠母猪饲粮参照NRC(1998)推荐的营养需要量并做适当调整配制。对照组饲喂添加1.7%L－丙氨酸的饲粮，0.1%NCG 组饲喂添加0.1%NCG的饲粮，1%L－精氨酸组饲喂添加1%L－精氨酸盐酸盐的饲粮。选择L－丙氨酸作为对照是由于L－丙氨酸不参与精氨酸的代谢并在猪体内广泛代谢［7－8］。L－精氨酸和NCG的添加剂量参照Mateo等［4］在妊娠母猪上的试验剂量和口服NCG的剂量制定［9－10］。妊娠期饲粮组成及营养水平见表1。

表1 饲粮组成及营养水平(风干基础)Table 1 Composition and nutrient levels of diets(air-dry basis) %

1.4 饲养管理及样品采集

试验在四川省资阳市生源生猪专业合作社进行。母猪妊娠期平均饲喂量为2.4 kg/d，分为2次饲喂(07:00和17:00)。按照猪场常规的清洁和消毒制度定时清扫猪圈和消毒，并保证舍内清洁干燥、通风良好、温度适宜。每组选择10头体况相近的母猪，在妊娠第0、30、60和90天，采食后2 h［11］耳缘静脉采血10 m L于灭菌的肝素钠抗凝管中，血液样品即刻离心，将血浆分装于EP管中，于－20℃冻存，用于测定血浆氨基酸、尿素、总一氧化氮合酶(TNOS)、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、一氧化氮(NO)和氨浓度。

1.5 测定指标及方法

1.5.1 母猪繁殖性能

记录产仔数、活仔数、弱仔数(仔猪初生个体重＜900 g的为弱仔)、初生个体重，计算弱仔率和初生窝重。

1.5.2 血浆氨基酸浓度的测定

血浆氨基酸浓度采用日立L－8800氨基酸自动分析仪(日本日立公司)测定。取0.3 m L血浆样品与10%磺基水杨酸按1∶3比例稀释，混匀，12 000 r/m in离心30 m in，取上清液过滤装瓶上机测定。

1.5.3 血浆尿素浓度的测定

采用TMS1024i全自动生化分析仪(日本东京贸易公司)测定，所用试剂购于迈瑞生化试剂有限公司。

1.5.4 血浆 TNOS、iNOS、NO、氨浓度的测定

采用相应的试剂盒(南京建成生物工程研究所)测定，操作按试剂盒说明进行。

1.6 数据分析

试验期间有少量母猪空怀或流产，因此对照组、0.1%NCG组和1%L－精氨酸组进入统计的母猪头数分别为36、37和37头。数据先用Excel作初步统计，采用SPSS 16.0软件进行重复数不等的方差分析，处理间的差异采用F检验，百分数采用χ2检验。除百分数以外，所有数据均以平均值±标准差表示，以P＜0.05作为差异显著性评判标准。

2 结果

2.1 饲粮添加L－精氨酸或NCG对母猪繁殖性能的影响

由表2可知，与对照组相比，1%L－精氨酸组窝产活仔数提高了1.15头(P＜0.05)，弱仔率降低了 50%(P ＜0.05)，初生窝重提高了 1.88 kg(P＜0.05);0.1%NCG 组窝产活仔数提高了0.55头(P ＞0.05)，仔猪初生窝重提高了 1.39 kg(P ＜0.05)，初生个体重提高了 70 g(P ＞0.05)。1%L－精氨酸组与0.1%NCG组间繁殖性能无显著差异(P ＞0.05)。

表2 饲粮添加L－精氨酸或NCG对母猪繁殖性能的影响Table 2 Effects of dietary L-arginine or NCG on reproductive performance of gestating sows

2.2 饲粮添加L－精氨酸或NCG对母猪血浆氨基酸浓度的影响

由表3可知，与对照组相比，1%L－精氨酸组和0.1%NCG组妊娠第0天母猪血浆氨基酸浓度无显著差异(P＞0.05);1%L－精氨酸组妊娠第30天和第60天血浆鸟氨酸和精氨酸以及第90天血浆苯丙氨酸、脯氨酸、鸟氨酸和精氨酸浓度显著升高(P＜0.05);0.1%NCG组妊娠第90天血浆亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸和瓜氨酸浓度显著升高(P＜0.05)，精氨酸浓度提高了 31%(P=0.084)。与1%L－精氨酸组相比，0.1%NCG 组妊娠第30天血浆精氨酸、妊娠第60天血浆鸟氨酸和精氨酸、妊娠第90天血浆精氨酸浓度显著降低(P＜0.05)，妊娠第90天血浆脯氨酸浓度显著提高(P＜0.05)。妊娠第30、60和90天，对照组丙氨酸浓度显著高于0.1%NCG组和1%L－精氨酸组(P＜0.05)，其他血浆游离氨基酸浓度各组间无显著差异(P ＞0.05)。

表3 饲粮添加L－精氨酸或NCG对妊娠第0、30、60和90天母猪血浆氨基酸浓度的影响Table 3 Effects of dietary L-arginine or NCG on plasma am ino acid concentrations of sow s on d 0，30，60 and 90 of gestation μmol/L

2.3 饲粮添加L－精氨酸或NCG对母猪血浆TNOS、iNOS和NO浓度的影响

由表4可知，与对照组相比，1%L－精氨酸组和0.1%NCG组妊娠第0天母猪血浆中TNOS、iNOS和NO浓度均无显著差异(P＞0.05)，妊娠第30、60和90天母猪血浆NO浓度均显著升高(P＜0.05);0.1%NCG组妊娠第90天母猪血浆中TNOS和iNOS的浓度显著提高(P＜0.05);1%L－精氨酸组妊娠第90天母猪血浆中TNOS浓度显著提高(P＜0.05)。1%L－精氨酸组与0.1%NCG组间母猪血浆中 TNOS、iNOS和 NO浓度无显著差异(P＞0.05)。

表4 饲粮添加L－精氨酸或NCG对母猪血浆TNOS、iNOS和NO浓度的影响Table 4 Effects of dietary L-arginine or NCG on the concentrations of plasma TNOS，iNOS and NO of sows on d 0，30，60 and 90 of gestation

2.4 饲粮添加L－精氨酸或NCG对母猪血浆尿素和氨浓度的影响

由表5可知，与对照组相比，1%L－精氨酸组和0.1%NCG组妊娠第0天和第30天母猪血浆尿素和氨浓度无显著差异(P＞0.05)，妊娠第60天血浆尿素浓度显著降低(P＜0.05);1%L－精氨酸组妊娠第60天和第90天、0.1%NCG组妊娠第90天血浆氨浓度显著降低(P＜0.05)。与1%L－精氨酸组相比，0.1%NCG组妊娠第0、30和90天血浆尿素和氨浓度无显著差异(P＞0.05)，但妊娠第60天血浆尿素浓度显著降低(P ＜0.05)。

3 讨论

本试验研究表明，在妊娠母猪饲粮中添加L－精氨酸和NCG能改善经产母猪的繁殖性能，提高活仔数和初生窝重，精氨酸的改善作用尤为明显。作为子宫内环境最主要的影响因素，母体营养对胎儿生长发育和存活率至关重要［12］。因此，给母体提供适宜的营养，包括足量的氨基酸，对胚胎的生长发育非常重要［13］。精氨酸是猪胚胎中最丰富的氮载体，也是胚胎组织中储存最丰富的氨基酸之一［14］。NCG作为精氨酸内源合成途径中关键酶CPS-1的有效激活剂，能促进精氨酸的内源合成。研究发现，在妊娠母猪饲粮中添加精氨酸盐酸盐不影响母猪体重和背脂厚度，窝活仔数增加2头，初生窝重增加 24%［3］。Ramaekers 等［15］在妊娠第14～28天给母猪饲喂添加1%L－精氨酸的饲粮，活产仔数增加1头。在大鼠妊娠前期或整个妊娠期添加L－精氨酸使窝产仔数提高了3头［16］。Berard等［17］在妊娠第 14 ～28 天给母猪饲喂添加1%精氨酸的饲粮使妊娠第70天胎儿数目从9.3头提高到 13.0头。叶帅等［18］在母猪妊娠后期饲粮中添加1%精氨酸，也提高了窝产活仔数。然而上述文献和本试验均发现，精氨酸对初生个体重无显著影响，但由于精氨酸能显著提高窝产仔数，因此显著提高了初生窝重。

表5 饲粮添加L－精氨酸或NCG对母猪血浆尿素和氨浓度的影响Table 5 Effects of dietary L-arginine or NCG on the concentrations of plasma urea and ammonia of sows on d 0，30，60 and 90 of gestation

妊娠母猪氨基酸摄入不足会导致胎盘和胎儿血浆精氨酸浓度降低［13］。本试验中，饲粮添加L－精氨酸显著提高了母猪血浆中精氨酸及其代谢产物(鸟氨酸和脯氨酸)的浓度;饲粮添加NCG使妊娠第90天母猪血浆精氨酸浓度提高了31%，且显著提高了母猪血浆中瓜氨酸和脯氨酸的浓度。事实上，猪胎盘上精氨酸酶的活性非常有限，因此，母体其他组织中精氨酸经由精氨酸酶途径转化成鸟氨酸和脯氨酸，以及猪胎盘中脯氨酸代谢产生鸟氨酸显得非常重要［19］。瓜氨酸是精氨酸内源合成过程中一个重要的氨基酸。Wu等［19］在体内和体外试验中发现，在小肠上皮细胞培养液中添加2 mmol/L NCG，由谷氨酰胺和脯氨酸合成的瓜氨酸分别提高了7.7和0.6倍。由于在整个妊娠期均对试验母猪进行限饲，即各组间母猪采食量一致，因此可以说明血浆中氨基酸浓度的提高并不是由于提高了饲粮蛋白质的摄入。精氨酸是机体内包括胎盘和胎液NO合成的唯一前体物，而脯氨酸和鸟氨酸则是胎盘和胎液合成多胺的主要前体物。同时精氨酸还能通过雷帕霉素靶蛋白(m TOR)和Toll样受体4(TLR4)信号途径促进肠上皮细胞内蛋白质周转以及细胞增殖［20］。重要的是，妊娠饲粮添加精氨酸或NCG并没有影响母猪血浆中赖氨酸和组氨酸的浓度，这与之前在妊娠母猪和泌乳母猪上的研究结果一致［3－4］。因此，饲粮添加精氨酸或NCG能通过提高精氨酸及其代谢相关氨基酸的浓度，促进机体NO和多胺的产生。本试验中，饲粮添加NCG提高了妊娠第90天母猪血浆亮氨酸和苯丙氨酸的浓度，说明NCG可能会影响机体其他氨基酸的代谢，具体原因有待进一步研究。

精氨酸在NOS的催化下生成NO，细胞液中L－精氨酸的浓度是限制NO合成的关键因素;血管平滑肌产生iNOS的限速因子也是精氨酸的浓度。妊娠母猪氨基酸摄入不足会导致胎盘NOS活性降低［21］。NO是内皮细胞合成最重要的血管活性物质，它不但有强大的扩张血管作用，而且有抑制血小板聚集、平滑肌细胞增生、单核细胞黏附和黏附分子表达的作用，同时它可直接激活可溶性鸟苷酸环化酶(sGC)，被激活的sGC立即将二磷酸鸟苷(GDP)转化为环磷酸鸟苷(cGMP)，产生的cGMP最终参与到心血管扩张这一核心生理过程中［22］。本试验研究发现，饲粮添加L－精氨酸或NCG均能有效提高母猪血浆中TNOS、iNOS和NO的浓度，特别是在妊娠后期提高幅度增加。因此，精氨酸能通过提高循环中NO的浓度，促进胎盘血管发生并增加胎盘血流量［22］，在促进胎盘发育的同时为胎儿在子宫中的发育提供大量的营养素［19］，为妊娠期胚胎发育提供最适的子宫环境。

尿素是非反刍动物氨基酸代谢的主要终产物。以往研究发现，母猪血浆尿素的浓度是整个机体对氮有效利用率的指示物［23］。因此，本试验中精氨酸组和NCG组血浆尿素浓度降低说明母体对饲粮氨基酸的利用增加，这与前人在妊娠［3］、泌乳［8］和新生仔猪［24］饲粮中添加精氨酸的试验结果一致。精氨酸缺乏的标志是血浆氨浓度提高，而血浆氨浓度过高会导致胚胎和胎儿死亡。在人类临床医学中，NCG常被用来治疗酸血症引起的血浆氨浓度过高［25］。本试验发现，饲粮添加L－精氨酸或NCG可以有效降低母猪血浆氨浓度，特别是在妊娠中后期，而此时正是胎儿快速发育时期，说明L－精氨酸或NCG在提高氮利用的同时，能避免血浆氨浓度过高的发生，促进胎儿的发育。

4 结论

①在经产母猪整个妊娠期饲粮中添加1%L－精氨酸显著提高了窝产活仔数和初生窝重;添加0.1%NCG显著提高了初生窝重，改善了仔猪初生个体重。

②在经产母猪整个妊娠期饲粮中添加1%L－精氨酸或0.1%NCG提高了母猪血浆中相应氨基酸、TNOS、iNOS和NO的浓度，有效降低了血浆尿素和氨的浓度，提高机体对氮的利用，从而改善母猪的繁殖性能。

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