过瘤胃胆碱在围产奶牛日粮中应用的研究进展

谭子璇，吴兵，严欣茹，万宇

（四川吉隆达生物科技集团有限公司，四川德阳618302）

高产奶牛在围产期（产犊前3周至产犊后3周），其能量需求因哺乳和其他激素变化而增加时，易患代谢疾病[1]，在这个过程中部分奶牛会处于能量负平衡，奶牛通过调动脂肪储备来适应能量负平衡，脂肪被氧化后向三羧酸循环提供部分氧化的脂肪酸，产生酮体，酮体的产生是奶牛对能量负平衡的正常适应，但脂肪组织中过量的酮体和脂肪酸的循环会增加脂肪肝和酮病的风险[2]。而分娩前后的负能量和营养平衡所造成的代谢应激极大提高了奶牛在泌乳前几周时，代谢和传染性疾病的发生，而泌乳后期出现的各种疾病也与围产期的代谢损伤有关[3]。值得注意的是，即使在没有严重感染或其他疾病的情况下，分娩前后的代谢压力也可能损害奶牛的生产和繁殖性能。因此，评估分娩前后的代谢状况有助于诊断奶牛场的营养管理相关问题。利用肝脏健康指数、血浆白蛋白、血浆胆固醇、血浆胆红素等指标对诊断奶牛场营养管理有重要指导意义，如Trevisi研究表明，高肝脏健康指数的奶牛从妊娠到哺乳期的过渡更平稳[4]。

胆碱是人类和畜禽所必需的营养物质，对合成卵磷脂非常重要，是从肝脏输出甘油三酯的极低密度脂蛋白膜的关键，同时也是机体内甲基供体之一，由胆碱提供的甲基可以与体内半胱氨酸结合形成蛋氨酸[2]，对改善围产期奶牛能量负平衡具有明显效果。而胆碱直接应用于反刍动物日粮，会导致85%～95%的胆碱被瘤胃微生物降解，到达小肠被吸收利用的胆碱很少，不能满足奶牛对胆碱的需要[5]。因此，开展RPC的应用研究具有十分重要的意义。前人研究中指出，RPC在围产期奶牛日粮中应用，能显著提高奶牛的生产性能，对能量代谢、瘤胃微生物区系具有改善作用[6-7]。刘翔等研究中，在奶牛日粮中以30 g·d-1的标准添加RPC，发现奶牛能量负平衡状态得到改善，产后采食量提高3.83%，产后60 d的乳脂率和乳蛋白率显著提高[8]。对于围产期奶牛而言，胆碱的补充至关重要，适宜的胆碱形式的使用，能显著提高胆碱的生物学利用率。

1 围产奶牛代谢特点

在围产期，奶牛会经历几种影响免疫和生产功能的生理变化，尤其是奶牛日采食量下降将导致能量平衡变为负值，脂肪组织中储存的甘油三酯被动员，导致游离脂肪酸增加。这些游离脂肪酸能被乳腺吸收用于乳汁合成，被肝脏氧化，或在肝脏中被酯化成甘油三酯[9]。与非反刍动物一样，酯化甘油三酯以极低密度脂蛋白形式从肝脏输出，但与其他物种相比，围产期奶牛的这一生理过程的速度有限[10]，将直接导致肝脏中甘油三酯的形成速率高于其输出速率，甘油三酯在肝脏内沉积，导致脂肪肝形成，影响围产期奶牛生产性能。由于磷脂酰胆碱是合成极低密度脂蛋白的必需原料，当日粮中胆碱缺乏的同时，牛奶合成蛋氨酸的需要量增加，这将可能限制极低密度脂蛋白的合成。

反刍动物通过糖异生合成葡萄糖的原料主要来源于瘤胃微生物分解碳水化合物后产生的以丙酸为主的挥发性脂肪酸[11]。尽管胆碱在正常情况下并不缺乏，但怀孕和哺乳等生理状态会大大增加对胆碱的需求，并且由于磷脂酰胆碱是极低密度脂蛋白形成的关键，增加从肝脏动员肝甘油三酯的生理条件也可能增加对胆碱的需求。

2 胆碱在奶牛体内的消化吸收

2.1 胆碱的消化

反刍动物摄入的游离胆碱主要来源是日粮中固有的游离胆碱及由卵磷脂解离得到的游离胆碱，而游离的胆碱在瘤胃中由于瘤胃微生物的降解作用，存在时间短，且能有效摄入的游离胆碱不足日粮的1%[12]。游离胆碱经过甲烷进一步降解形成中间产物三甲胺，微生物再利用三甲胺的N-甲基基团产生甲烷排出[11]。而极少量未被降解的胆碱，也将被瘤胃原虫以磷脂酰胆碱的形式利用，参与其细胞膜的合成过程并成为细胞膜组分，直至瘤胃原虫死亡后，卵磷脂再次被动物机体消化吸收，后肠道是胆碱的主要吸收场所，但最后进入后肠道的胆碱极少[13]。因此RPC的应用显得尤为重要，过瘤胃率一般能达到75%以上。

2.2 胆碱的吸收和转运

肠道降解是反刍动物日粮中胆碱吸收的主要方式，因此未被瘤胃微生物降解的胆碱进入小肠，小肠中微生物将这部分胆碱降解为三甲胺或者被吸收，卵磷脂在小肠细胞腔被水解为游离胆碱后吸收为溶血卵磷脂[14]。胆碱是重要的甲基供体之一，通过在机体内氧化为甜菜碱来提供甲基；胆碱作为卵磷脂的重要组成部分，作为低密度脂蛋白的一部分，参与肝脏脂肪代谢和转运，促进肝脏中脂肪的运输，达到预防脂肪肝的作用[15]。同时这种促脂质作用对改善奶牛分娩后的产奶量有积极影响[16]。

3 过瘤胃胆碱在围产期奶牛日粮中的应用

3.1 采食量

由于围产期奶牛特殊的生理特性，尤其在泌乳初期容易出现干物质采食量（Dry matter intake，DMI）下降，因此摄入营养物质及能量可能不足，造成能量负平衡，刘翔等在围产期奶牛日粮中分别添加了0、20、30 g·d-1的RPC，经过74 d饲养试验发现，三组围产期奶牛的产后DMI均高于产前，相较于对照组，30 g·d-1组的产前和产后DMI分别提高了6.09%和3.93%，对于实际生产具有十分重要的指导意义[8]。郑家三等在围产期奶牛日粮中每天添加10 g RPC，结果表明，奶牛产后10～40 d的DMI提高1.10%～2.76%[17]。马晨等在每头围产期奶牛日粮中每天添加25 g RPC，42 d后发现产后1周至产后8周的DMI提高了3.27%～14.28%[18]。综上所述，RPC在日粮中的应用，对围产期奶牛产后DMI的提高具有明显效果，这可能是由于RPC对非酯化脂肪酸有降低作用，同时提高血糖浓度[19]。

3.2 泌乳性能

在奶牛产后日粮中补充胆碱能提高产奶量和乳脂率。作为甲基供体之一的胆碱，部分可在奶牛体内转化为蛋氨酸，进而提高乳蛋白含量；同时胆碱是脂蛋白的重要成分之一，奶牛体内脂类是以脂蛋白的形式进行运输，而在围产期奶牛的日粮中补充胆碱对于脂蛋白合成有促进作用，从而促使脂类能从肝脏和脂肪组织转运至乳腺合成入乳脂，达到提高乳脂率的效果[20]。

刘翔等研究表明，在围产期奶牛日粮中添加30 g·d-1的RPC分别能显著提高产后45 d和60 d的产奶量25.26%和24.41%[8]；显著提高产后15 d、30 d、60 d牛奶的的乳脂率0.47%左右；产后15～60 d乳蛋白率显著提高0.62%～0.92%；产后15 d乳糖率显著提高2.65%。郑家三等研究发现日粮中每天添加20 g RPC奶牛产后10～40 d的产奶量极显著提高5.86%～6.86%[17]。Amrutkar等在每头奶牛产期40 d至产后120 d每天日粮中添加54 g RPC，结果表明产奶量、乳成分（脂肪、蛋白质及乳糖）均有显著提高和改善，乳中胆碱浓度也较高[21]；值得注意的是，乳中不饱和脂肪酸与单不饱和脂肪酸含量提高。Erdman等在奶牛产后5～21周的日粮中分别每天添加0、0.078%、0.156%及0.234%的RPC发现，对奶牛DMI并无显著影响，但产奶量比对照组提高了1～2.2 kg·d-1；添加量为0.078%的牛奶中乳脂率呈下降趋势，但在增加了添加量后，乳脂率提高至与对照组相当的水平[22]。史杰选择了年龄、胎次、体重等相近的健康荷斯坦奶牛[6]，分别在其产前3周至产后3周每头奶牛日粮中添加RPC 20 g·d-1和40 g·d-1，结果表明，与对照组相比，产后1周至12周，20 g·d-1的产奶量提高了4.23%～13.13%，40 g·d-1的产奶量提高了7.20%～17.07%。由上述研究可见，每头围产期奶牛饲日粮中每天添加20～60 g的RPC，对其产奶量及乳成分具有明显改善作用。

3.3 能量代谢

胆固醇是血清脂蛋白的一个组成部分，血清中的浓度可以反映整个脂蛋白的浓度[23]，血尿素水平可反映肝功能，因为肝细胞中甘油三酯（Triglycer⁃ide，TG）的浸润增加会降低肝脏的尿潴留能力，从而降低血清尿素浓度[24]。处于能量负平衡状态的围产期奶牛，以动员体脂供能作为调节自身代谢的主要方式，脂肪分解将释放大量的未酯化氨基酸（Non-esterified fatty acid，NEFA），进入肝脏的NE⁃FA浓度超过肝脏完全氧化能力时，NEFA将部分氧化供能产生酮体，酮体累积易产生酮病，同时还可能发生酯化反应，增加肝脏TG浓度，与非反刍动物一样，酯化TG可以作为VLDL从肝脏输出，但与其他动物相比，反刍动物的这一过程速度有限，因此可能形成脂肪肝[10]；RPC在奶牛日粮中添加，能够通过促进脂肪酸的β-氧化，提高NEFA完全氧化的能力，因此，NEFA和β-羟丁酸（Beta-hy⁃droxybutyric acid，BHBA）也是常见能量代谢指标[24]。

处于能量负平衡的围产奶牛血糖浓度较低，但在李生祥研究报道表明，在围产期奶牛日粮中添加60 g·d-1的RPC，显著提高奶牛整个围产期的血糖浓度；分别极显著降低产后7～21 d NEFA浓度和BHBA浓度21.83%和13.86%；整个围产期添加组与对照组的TG浓度没有显著差异，但极低密度脂蛋白浓度（Very low density lipoprotein，VLDL）显著提高，这是由于胆碱是VLDL合成的前体物[25]。马晨等在围产期奶牛日粮中分别添加25 g·d-1和50 g·d-1的RPC，对奶牛产前1周至产后2周的能量代谢指标进行观测发现，添加组的奶牛血糖浓度有升高趋势；产后2周时50 g·d-1组的血浆胆固醇含量显著高于对照组（31.91%），25 g·d-1组的TG含量显著提高33.33%；产后1周时25 g·d-1组BHBA浓度显著降低22.95%；产后1周和产后2周时，25 g·d-1组NEFA浓度分别比对照组极显著降低48.48%和47.83%[18]。而Zahra等研究中，围产奶牛日粮中RPC的添加 对BHBA、NEFA浓度无显著 影 响[23]。Hartwell等研究中发现，在含有低水平（4%DM）不可降解淀粉的围产期奶牛日粮中添加12 g·d-1 RPC，可降低产犊时NEFA浓度，但对TG并无显著影响[26]。Leiva等发现奶牛日粮中添加50～100 g·d-1 RPC饲喂45 d后，血浆BHBA浓度由5.37 mg·dL-1提高至5.59 mg·dL-1，胰岛素极显著提高49.20%，但对血糖浓度与NEFA浓度并无显著影响，胰岛素的升高可能是由于胰岛素敏感度降所导致，胰岛素敏感度改变是围产期常见的症状，这与奶牛脂肪肝的发病率呈正相关[27]。刘翔等研究中则发现，饲粮中添加20和30 g·d-1 RPC，极显著提高了奶牛产后某些时间点的血糖浓度（5.06%～8.31%）、VLDL浓度（3.37%～14.26%）及TG含量（2.33%～4.76%），显著降低NEFA（12.52%～29.89%）和BHBA浓度（10.52%～14.97%）[9]。RPC在围产期奶牛中的应用，对改善奶牛能量代谢具有积极作用，尤其是在降低产犊前后的NEFA浓度，NEFA、BHBA、TG等指标都是反映能量代谢的主要指标，并且具有一定的相关性。但可能因RPC品种、含量、动物状况不同，导致部分研究中未表现出能量代谢指标的改善。

3.4 其他健康指标

在目前针对RPC在奶牛养殖中应用的研究中，除对采食量、泌乳性能、能量代谢等指标观测外，也有部分研究对其它健康指标进行相关测定，也对探究RPC在奶牛饲粮中作用机理具有指导性意义。吴文旋等在奶牛饲粮中添加40 g·d-1的RPC，36 d后对抗氧化性能指标进行测定发现，相关指标并无显著差异[28]。Zhou等针对RPC对围产期奶牛免疫代谢的影响的研究中，对血浆肌酐水平（血浆肌酐水平被用作评估围产期身体肌肉分解代谢的间接指标）、炎症的急性期蛋白（肝脏白蛋白作为阴性的急性期蛋白的一种，通常在炎症过程中减少，并且可以作为评估奶牛炎症状态的生物标志物）、抗氧化应激等相关进行测定；结果表明，围产期奶牛日粮中添加60 g·d-1的RPC，显著降低血浆肌酐5.58%，表明肌肉动员程度较高，可能与围产期奶牛胰岛素敏感度的改变有关；炎症的急性期蛋白含量也并未出现显著差异[29]；与吴文旋研究结果一致的是RPC的添加对抗氧化性能没有显著影响。由上述研究可见，RPC的使用，对奶牛抗氧化性能及免疫性能并无不利影响。

4 结论

围产期奶牛由于其特殊的生理特性，对胆碱的需要量提高，同时由于瘤胃微生物对胆碱的分解，使得RPC的使用尤为重要，能够有更多的胆碱到达小肠被吸收利用。大量的研究已经表明，RPC在围产期奶牛日粮中的应用，对于提高奶牛的DMI、泌乳性能及改善能量代谢具有十分积极的作用。而为了更深的探究其机理，也有学者围绕RPC对围产期奶牛的其它健康指标的影响进行研究，就目前结果来看，对奶牛抗氧化性能及免疫性能并无副作用及不利影响。胆碱在预防围产期奶牛的脂肪肝及酮病方面有显著效果，但RPC在围产期奶牛养殖中的应用也受到产品质量、动物状态、饲喂时间、日粮组成等多方面因素的影响，对于RPC在围产期奶牛中稳定发挥及作用机制仍需进一步研究。