N-氨甲酰谷氨酸对奶牛抗氧化性能及激素的影响

赵相洋，钟友刚

(中国农业大学动物医学院，北京 海淀 100193)

我国现有奶牛存栏量约450万头，75%以上品种为荷斯坦奶牛，全国奶牛产奶总量约为3 210万吨[1]。降低饲料成本是提升经济效益的关键。N-氨甲酰谷氨酸(N-carbamylglutamate，NCG)分子式为C6H10N2O5，属于内源性精氨酸补充剂，现代制备工艺改进为以谷氨酸等为原料,经过亲核加成反应,重结晶制得[2]。NCG具有性质稳定以及经济成本相对较低等优点，具有大范围推广和实用的意义。高产奶牛由于较快的生产管理节奏及其生理特性易发生氧化应激。奶牛在氧化应激状态时，乳腺组织中抗氧化功能参与重要的防御机制，乳房炎相关疾病的病理变化与花生四烯酸等炎性因子表达增强有关[3]。奶牛体内含有大量抗氧化活性酶类如血清谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione-peroxidase，GSH-Px)等，可主动结合并清除自由基。饲料添加剂可使得动物血清抗氧化指标有较明显的提高，增强机体对自由基的抗性[4]。在胚胎发育的调控中，胰岛素(Insulin，INS)以及生长激素(Growth hormone，GH)都发挥着不可或缺的作用；此类激素对奶牛的生产繁育，以及经济动物产品品质改善有广泛的实用意义[5-6]。

1 材料与方法

1.1 主要试剂 NCG，购自亚太兴牧北京科技有限公司；GSH-Px测定试剂盒，购自南京建成生物工程研究所；总抗氧化能力(Total antioxidant capacity，A-TOC)检测试剂盒、丙二醛(Malondialdehyde，MDA)检测试剂盒，均购自北京碧云天生物技术有限公司；促乳素(Prolactin，PRL)、INS、GH试剂盒，均购自北京北方生物技术研究所有限公司。

1.2 主要仪器 酶标检测仪，购自美国伯腾仪器公司；放射免疫计数器，购自西安核仪器厂；离心机，购自美国 Corning 公司。

1.3 试验动物 试验动物均来自天津梦得奶牛场，年龄在1～4岁，选用牛场体重、胎次、产奶天数相近的健康、繁殖机能正常荷斯坦雌性奶牛60头。

1.4 试验方法

1.4.1 试验设计 荷斯坦奶牛60头,随机分为4组，每组15头，编号具体到每头牛；基础饲料以家畜禽营养标准(National research council nutrient requiremenys of poultry，NRC)奶牛营养需要为参照，配制全混合日粮(Total mixed ration，TMR)。试验圈内放养，每日9：00或14：00奶牛出栏挤奶后，采食时将各组称量好重量的NCG粉末混匀于饲料中任其采食，自由饮水。对照组饲喂基础TMR，试验组分别为NCG 15 g/d组(饲喂基础TMR并添加NCG 15 g/d)，NCG 20 g/d组(饲喂基础TMR并添加NCG 20 g/d)，NCG 25 g/d组(饲喂基础TMR并添加NCG 25 g/d)。从配种前30天起到配种后30天进行分组饲喂，为期60 d。

1.4.2 血清激素及抗氧化指标的测定 试验动物饲喂NCG后，分别于0、30 d和60 d尾静脉采血，共计3次采样，每次血样5.0 mL各2管，立即3 500～4 000 r/min离心5 min，分离血清，根据血清质量筛选出180个样本。采用比光法检测0 d与60 d血清样本，使用比光法试剂盒检测血清中MDA、A-TOC等抗氧化指标；用放射免疫分析法对0、30 d和60 d血清样本进行PRL、GH、INS含量的测定。

1.5 统计分析 本试验结果用平均数±标准误的形式表示，应用统计软件SPSS(Version17.0,chicago,USA)进行单因素 ANOVA 检验及卡方分析，选择最小差异性显著法(Least significant difference,LSD)进行显著性分析。

2 结果

2.1 饲喂NCG对奶牛血清抗氧化指标的影响 如表1所示，与对照组相比，NCG 15 g/d组GSH-Px升高13 U/dL，总抗氧化能力升高2.47 U/mL，均存在显著差异(P<0.05)；MDA含量低于对照组，但差异不显著。与对照组相比，NCG 25 g/d组GSH-Px提高20 U/dL，总抗氧化能力提高1.06 U/mL，均差异显著(P<0.05)；与对照组相比，丙二醛浓度略升高，但差异不显著(P>0.05)；当NCG添加剂量为20 g/d时，A-TOC、GHS-Px浓度最高，MDA浓度最低。综上所述，不同浓度NCG饲喂60 d，NCG 20 g/d组的抗氧化指标显著高于对照组及其他剂量试验组。表明NCG对奶牛的抗氧化应激指标呈剂量相关性，每头牛添加 20 g/d NCG能够有效提高奶牛抗氧化能力。

表1 饲喂不同浓度NCG奶牛血清抗氧化指标Table 1 Serum antioxidant indexes of cows fed with different concentrations of NCG

2.2 饲喂NCG对奶牛血清激素含量的影响

2.2.1 对血清PRL的影响 如表2所示，NCG 15 g/d组奶牛血清PRL显著高于对照组及其他浓度饲喂组，血清PRL含量为(198.21±15.42)μIU/mL(P<0.01)，表明添加NCG 15 g/d有利于奶牛PRL的生成。添加NCG剂量为20 g/d时，血清PRL浓度低于对照组16 μIU/mL，差异不显著(P>0.05)；NCG 25 g/d组血清PRL略低于对照组，但不存在显著差异(P>0.05)。结果表明，添加15 g/d NCG 能够有效提高奶牛血清PRL浓度。

2.2.2 对血清GH的影响 如表2所示，NCG 20 g/d组在60 d，血清GH浓度为(1.03±0.04)ng/mL，显著高于对照组(P<0.01)，表明添加 20 g/d有利于奶牛生长激素的生成。添加NCG剂量为25 g/d 时，血清GH比对照组高出0.22 ng/mL，差异显著(P<0.05)。NCG 15 g/d组血清PRL浓度比对照组低0.03 ng/mL，但不存在显著的差异(P>0.05)；表明添加20 g/d NCG能够有效提高奶牛血清GH浓度。

2.2.3 对血清INS的影响 如表2所示，NCG 20 g/d组在60 d时，血清INS极显著高于对照组(P<0.01)；NCG 25 g/d组，60 d时高于对照组0.22 μIU/mL，差异显著(P<0.05)。表明添加 20 g/d、25 g/d有利于奶牛血清INS的生成。NCG 15 g/d组血清INS浓度，与对照组相比较偏低，且存在显著的差异(P<0.05)；综上所述，添加20 g/d NCG 能够最有效提高奶牛血清INS浓度。

表2 饲喂NCG对奶牛血清激素含量的影响Table 2 Effect of feeding NCG on serum hormone content of cows

3 讨论

综上所述，奶牛基础日粮中添加NCG能够有效增加奶牛的抗氧化应激能力，效果呈剂量相关性，添加20 g/d NCG时效果相对最佳。奶牛基础日粮中添加NCG能够有效提高奶牛生长激素、促乳素、胰岛素的分泌，添加20 g/d NCG时，综合效果最佳。

本试验中，NCG提高动物抗氧化能力的机制，一方面可能由于促进了精氨酸内源性生成，进一步生成下游产物NO，中和了血清中的ROS氧自由基发挥作用；同时，精氨酸对于抑制脂质氧化，也能直接发挥功效。这2种作用机制都能有效的降低血清中的氧化性物质，使得原有的抗氧化酶等成分消耗减少，总抗氧化能力提高。不同时间段奶牛抗氧化指标的变化规律与秦敏等研究相符[7]，且添加剂的使用对其有明显改善。NCG对抗氧化能力的影响具有剂量相关性，可能由于NO在机体中本身就存在，不断地生成和利用循环使得NO的含量处于平衡，而机体消耗NO的能力有限。在饲料中添加NCG，已被证实在小鼠中能够提高小鼠的生长性能[8]。精氨酸对精子在体成熟和发育具有一定作用，能缓解生精细胞的不良应激[9]。添加20 g/d NCG 能够最有效提高奶牛血清GH和INS浓度，对比陈六生等的试验结果[10]，泌乳作用与之相符。

NCG奶牛泌乳的作用可能是通过促进GH、INS、PRL分泌发挥的。除此之外，也可能由于NCG的间接产物NO能通过影响血管内皮系统，改善乳房组织血液灌流和血管通透性发挥的。在一定浓度范围内，此类激素的分泌与泌乳以及育肥增重存在明显的正相关性[11]。对于不同激素分泌的影响，添加NCG最佳剂量有一定差别。正常情况下，由于胚胎着床和胚胎早期发育主要在配种后42 d以内，在胚胎着床阶段，妊娠对母体养分需求急剧升高，胚胎的平均丢失率高达30%以上[12-13]。此外，在多胎动物中会使子宫容量不足引发流产。在围产期以及妊娠等特殊时期，应当注重营养的调控，合理变更精料配比及使用添加剂[14]。

N-氨甲酰谷氨酸目前主要集中于应用性研究，现阶段对NCG的研究尚处于基础阶段，虽然大量试验已经证实了NCG具有一定的临床效果和实用意义，但其发挥作用的具体分子机制有待深入研究，相关研究有助于与兽医产科、经济动物营养等细分领域之间理论相互结合。