FGF21与奶牛隐性酮病血清BHBA相关性分析

徐闯，于鑫，张琦，贺一博，李令政，赵相洋，陈爽，董志昊，黄宝银，吴正娇，刘明星，陈媛媛

（黑龙江八一农垦大学动物科技学院，大庆163319）

FGF21与奶牛隐性酮病血清BHBA相关性分析

徐闯，于鑫，张琦，贺一博，李令政，赵相洋，陈爽，董志昊，黄宝银，吴正娇，刘明星，陈媛媛

（黑龙江八一农垦大学动物科技学院，大庆163319）

为了分析黑龙江省某农场90头诊断为酮病的泌乳奶牛血清中FGF21与酮病相关性，应用ELISA试剂盒和生化分析仪测定奶牛血清中FGF21浓度以及酮病时主要血清指标，通过统计学分析FGF21与酮病相关性。结果表明隐性酮病时血清FGF21与BHBA呈正相关；临床酮病时血清FGF21与BHBA无相关性。结论FGF21可能成为调解奶牛隐性酮病的新因子，但需要扩大样本数进一步研究。

奶牛；成纤维细胞生长因子21；隐性酮病；β-羟丁酸

近年来，我国奶业持续健康发展，奶牛饲养规模不断扩大，奶业已成为我国畜牧业的支柱产业。2010年全国奶牛存栏总数达到1 260万头，奶类总产量达3 700万吨，我国已成为世界第三大奶业生产国。奶牛产业的健康发展与长期奶牛健康养殖关键科学问题基础研究是密不可分的［1-3］。国外学者将奶牛由妊娠后期（产前2～3周）转变为泌乳初期（产后2～3周）这一阶段称之为过渡期（transition period），以往称为围产期。围产期对奶牛的健康和生产性能极为重要。围产期奶牛能量代谢特点是：能量摄入减少而需求增加所致的能量负平衡。在泌乳初始阶段，高产奶牛的能量需求迅速增加4倍以上，这种需求会持续数周之久。因此，初始泌乳的数周内体内脂肪被大量动员，这种体内脂肪动员状态必须与能量需求和肝脏脂肪酸氧化能力保持一致，否者就会导致肝脏脂肪沉积，造成肝脏功能的损伤，例如肝脏葡萄糖异生功能。肝脏中脂肪沉积会严重影响临床酮病、亚临床酮病以及奶牛繁殖障碍性疾病。因此，奶牛成功度过围产期是非常重要的，这方面的研究主要围绕调控能量代谢的激素和营养信号。以往的研究集中在胰岛素（Ins）、胰高血糖素（Gn）、瘦蛋白（Lp）、生长激素（GH）、胰岛素样生长因子-1（IGF-1）和噻唑烷二酮（口服降糖药，通过增加外周组织对胰岛素的敏感性、改善胰岛素抵抗而降低血糖）等激素和调节因子上。最近发现一个新的调控因子，成纤维细胞生长因子21（fibroblast growth factor-21，FGF21）对小鼠能量负平衡状态下肝脏脂肪酸氧化能力和体内脂肪利用具有重要调节作用。FGF21是一种新的代谢调节因子，具有降糖，调节胰岛素水平，逆转脂肪肝变性的作用［4-6］。通过基因控制或食物诱导产生的肥胖小鼠中，FGF21处理能够显著降低小鼠体重和血糖的水平，同时还会减少肝脏和血清中的甘油三酯含量，然而，小鼠摄食量并无明显改变［7-8］。对肥胖的2型糖尿病患者每日注射LY，该工程化的药物是FGF21变构体。其临床测试结果显示，LY给药后能够显著改善四种脂质谱的水平，并降低患者体重至正常水平［9-10］。在饮食诱导肥胖、血糖和高甘油三酯水平情况下，FGF21对糖尿病老鼠具有保护作用。进一步的研究结果表明，动物注射FGF21后，导致能量消耗增加，脂肪利用和脂质排泄加快［11］。鉴于FGF21在人类和啮齿类动物代谢疾病中的重要作用，就FGF21在反刍动物代谢疾病中的相关性进行分析。

1 材料和方法

1.1 实验动物

奶牛均来自黑龙江某牛场，所有奶牛围产期TMR饲喂，奶牛间年龄、胎次差异无统计学意义。此外，其中患有乳腺炎，子宫炎，流产，由于药物导致的肝病，发热等疾病的奶牛被排除试验。

1.2 日粮营养成分组成

表1 牧场奶牛日粮组成及营养水平Table 1 Formula and nutritional levels of cow for herd

1.3 样品采集和处理

分离血清：所有奶牛均于早晨空腹抽取尾静脉血，不加抗凝剂，将采样试管置于冰盒之中，1 h之内被带回实验室，3 000 g·min-1离心15 min，分离血清（-20℃下保存备用）。

指标测定：FGF21使用RD牛成纤维细胞因子ELISA试剂盒，其余代谢指标分别在自动生化分析仪上进行测定。

数据分析：所有数据应用IBM SPSS19.0软件进行分析，计量资料用均数以x¯±s表示，组间均值差异显著性采用单因素方差统计分析，相关性分析采用Pearson直线相关性分析。P＜0.05为差异显著，P＜0.01为差异极显著。

2 结果

2.1 酮病发病率

由表2可知试验牧场（N=360）奶牛的血清样本中BHBA≥1.20 mmol·L-1的奶牛数为68头，隐性型酮病发病率为18.89%；血清样本中BHBA≥1.60 mmol·L-1的奶牛数为42头，临床型酮病发病率为11.67%。据国内文献报道酮病发病率应为15%～30%。

表2 牧场奶牛酮病发病率Table 2 The incidence of ketosis in herd

2.2 酮病诊断结果

BHBA＞1.2 mmol·L-1作为诊断奶牛酮病标准，如果奶牛血清中BHBA＞1.6 mmol·L-1，且表现明显临床症状，被诊断为临床酮病组；如果1.2 mmol·L-1＜BHBA＜1.6 mmol·L-1，且没有明显临床症状，被诊断为隐性酮病组；BHBA＜1.2 mmol·L-1且没有任何临床症状表现，作为健康组。在诊断的酮病奶牛中隐性型酮病奶牛30头，临床型酮病奶牛30头，并选择健康奶牛30头作为对照进行后续实验。

2.3 单因素方差分析

不同类型酮病FGF21与酮病代谢指标，90例奶牛分为三组，其中临床酮病30例，隐性酮病30例，健康牛30例，3组牛群胎次、年龄相近（见表3）。

表3 三组奶牛群FGF21及血清主要检测指标的比较Table 3 Comparison of FGF21 and serum indexes among three groups

表4 不同组群FGF21代谢指标与酮病指标的相关性分析Table 4 Correlation analysis of BHBA with serum FGF21 and other parameters

2.4 Person直线相关性分析

3组牛群的血清FGF21与酮病代谢指标（见表4）。隐性酮病组血清FGF21与BHBA呈正相关；临床酮病组血清FGF21与BHBA无相关性。

3 讨论

奶牛酮病的重要检测手段是通过测定血中酮体含量，这也是国际公认的检测手段。实验通过测定该牧场奶牛血中BHBA含量后进行数据统计该牧场A（N=360）奶牛的血清样本中BHBA≥1.20 mmol·L-1的奶牛数为68头，隐性型酮病发病率为18.89%；血清样本中BHBA≥1.60 mmol·L-1的奶牛数为42头，临床型酮病发病率为11.67%。据国内文献报道酮病发病率应为15%～30%。所以该牧场发病率略高于所报道的水平，这可能与该牧场的饲养管理以及饲料成分有关。

目前，有关奶牛FGF21的研究国内外甚少。国外最近报道指出围产期奶牛血液中FGF21在妊娠后期几乎检测不到FGF21，分娩时达到高峰，然后稳定在较低水平，而在泌乳早期长期保持高浓度。在奶牛泌乳后期采用限饲方法诱导奶牛能量代谢负平衡情况下，奶牛分娩时血浆FGF21水平同样长期显著升高，这表明奶牛能量缺乏是导致泌乳早期奶牛血浆FGF21升高的重要因素，同样说明了FGF21与围产期奶牛能量代谢调控的密切关系。

研究通过分析血清FGF21与奶牛酮病主要代谢指标因子相关性，结果发现隐性酮病时血清FGF21与BHBA呈正相关，这说明在隐性酮病时，FGF21具有重要的调解作用；但临床酮病时血清FGF21与BHBA无明显相关性，FGF21在包括肝脏、脂肪组织和中枢神经系统等多个组织中都有表达［12-13］，在正常生理状态下，血液循环中的FGF21都源于肝脏的分泌［14］。我们推测这可能由于血清中FGF21来源于肝脏分泌，当发生临床酮病时肝功能收到严重损害，影响了FGF21分泌，因此临床酮病时FGF21与血清中BHBA无明显相关性，FGF21在临床酮病中的作用还应该进一步深入研究。通过对奶牛血液中FGF21与奶牛酮病时重要中间代谢产物（尤其是BHBA）水平含量相关性分析，表明FGF21可能会成为调节奶牛隐性酮病的一个重要因子，因此继续深入研究FGF21在奶牛酮病中的作用机制，能够为早期监测诊断和防治奶牛隐性酮病，减少奶牛养殖业的损失奠定理论基础和实践依据。

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Correlation Analysis of Fibroblast Grow th Factor 21 Levels and β-hydroxybutyric Acid in Dairy Cattle Serum w ith Subclinical Ketosis

Xu Chuang，Yu Xin，Zhang Qi，He Yibo，Li Lingzheng，Zhao Xiangyang，Chen Shuang，Dong Zhihao，Huang Baoyin，W u Zhengjiao，Liu M ingxing，Chen Yuanyuan
（College of Animal Science and Technology，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319）

To analyze the quantitative relationship between serum FGF21 concentration and β-hydroxybutyric acid（BHBA）in dairy cattle with ketosis，90 cows were enrolled in the study with low milk yield and abnormal glucose metabolism diagnosed ketosis. FGF21 concentrations were measured using RD Bovine Fibroblast Growth Factor ELISA kit on automatic biochemistry and other serum indicators were directly determined by automatic biochemistry.Serum FGF21 increased progressively with the increase of BHBA.Serum FGF21 levels were positively correlated with BHBA level especially in cows with subclinical ketosis.Serum FGF21 might be a potential regulator which could reflect the energy metabolism in dairy cattle with subclinical ketosis.

dairy cattle；fibroblast growth factor21；subclinical ketosis；β-hydroxybutyric acid

S856.5

A

1002-2090（2016）03-0032-04

10.3969/j.issn.1002-2090.2016.03.007

2015-03-28

黑龙江省大学生创新创业项目；国家自然科学基金项目（31372625）；国家科技支撑项目（2013BAD21B01）。

徐闯（1979-），男，副教授，吉林大学毕业，现主要从事动物内科学方面的研究工作。