低氮日粮对育成绒山羊钙代谢相关生化指标的影响

金 鹿，娜美日嘎，孙海洲，桑 丹，李胜利，张春华，张崇志，任晓萍，珊 丹，凌树礼(内蒙古自治区农牧业科学院 动物营养与饲料研究所，内蒙古自治区草食动物营养科学重点实验室，呼和浩特 010031)

钙(Ca)是动物体内极为重要的一种常量矿物质元素，参与动物体骨骼和牙齿的构成，参与神经调节，维持血液、肌肉、细胞膜的正常功能，保持酶的活性[1]。Ca2+稳恒是动物的各项生理活动(如肌肉的收缩、信号传递、骨质的沉积、细胞更新)正常进行的基础[2]。已有研究表明，单胃动物中Ca的稳态与日粮蛋白质等营养素的摄入水平紧密相关。Orwoll等[3]和Kerstetter等[4]报道，降低日粮中蛋白水平，会减少人和小鼠小肠内Ca的吸收量。同单胃动物相比，反刍动物氮的利用效率是非常低的，仅为20%～30%，其70%～80%的饲粮氮随粪尿排出体外，但由于其特有的内源尿素氮周转机制能够合成瘤胃微生物蛋白进而降低日粮蛋白的水平。面对现在蛋白质饲料原料成本高且资源相对紧缺的形势，当前反刍动物低氮减排技术的重要内容，就是充分利用反刍动物内源尿素氮周转规律来提高氮利用率，开发低氮型日粮，建立和完善经济与环境友好型集成技术。在现有的草食动物健康养殖的模式下，反刍动物在低氮日粮条件下，其钙吸收模式的调控与单胃动物是否存在差异，已成为当前各国学者关注的焦点[5]。目前国内外关于动物机体Ca代谢的研究大多数集中于鼠和人等单胃动物上，有关反刍动物的研究报道较少。因此，本试验以阿尔巴斯白绒山羊育成羊为研究对象，探究低氮日粮对其生长性能及钙代谢相关生化指标的影响。

1 材料与方法

1.1 试验设计

从4月龄育成母羊中选择日龄相近(120±5)d的阿尔巴斯白绒山羊30只进行试验。采用完全随机试验设计，按体重将30只绒山羊随机分为3组，即低氮组(CP：7.5%)、中氮组(CP：10.5%)和高氮组(CP：13.5%)，每个处理组10只羊。其中，蛋白质水平和钙水平的设定分别参照本研究的前期基础樊艳华[6]和赵智力[7]中的研究结果。试验基础饲粮配制参照NRC(2007)饲养标准，其饲粮组成及营养水平见表1。

表1 基础饲粮及营养水平(风干基础)Table 1 Composition and nutrient levels of diets (air-dry basis)

1.2 动物饲养管理

所有试验羊自由采食，自由饮水，每个处理组环境条件及饲养管理均保持一致。试验羊只单独饲养，并由专人负责。试验预饲期为15 d，正饲期为42 d。

1.3 测试项目及方法

1.3.1 生产性能的测定 记录各处理组中试验羊的采食量，并于每周周末称量试验羊的体重，并计算整个试验期的氮和钙的平均日采食量、平均日增重。

1.3.2 血液和尿液中生理生化指标的测定 于正式试验开始后的第21天和第42天，从试验羊的颈静脉采血10 mL装于涂有肝素纳的离心管中，在4 ℃ 3 000 r/min离心15 min制备血浆样本，-20 ℃冷冻保存备用；于正式试验的第42 d从试验羊的膀胱中收集尿液，留取10 %于-20 ℃保存备用。样品中总蛋白、白蛋白、钙、尿素的含量通过全自动生化分析仪进行测定；胰岛素样生长因子-1(insulin-like growth factor-1，IGF-1)、生长激素、甲状旁腺素(parathyroid hormone，PTH)、骨化三醇、肌酐的含量测定采用ELISA法测定，具体操作过程按照试剂盒说明书进行；骨化二醇的含量测定采用放射免疫法，送往北京华英生物有限公司进行测定。

1.3.3 尿素和钙排泄率的测定 正式试验结束后，测定试验羊的血液和尿中的钙、肌酐、尿素的浓度，并通过以下公式来计算尿素和钙的排泄率(fractional excretion，FE)[8]。

FE尿素=(肌酐(血浆)×尿素(尿中))/(肌酐(尿中)×尿素(血浆))

FE钙=(肌酐(血浆)×钙(尿中))/(肌酐(尿中)×钙(血浆))

1.4 数据分析

试验数据处理采用Excel表格计算，数据处理采用 SAS 9.0软件的 ANOVA进行单因素方差分析，用Duncan氏法进行多重比较。试验结果以P<0.05作为差异显著判断标准，以P<0.01作为差异极显著判断标准。

2 结果与分析

2.1 低氮日粮对绒山羊生产性能的影响

由表2可知，中氮组和低氮组与高氮组相比，氮日摄入量显著降低(P<0.05)，分别由13.7 g/d降低到10.7 g/d和7.8 g/d，分别降低21.89和43.06个百分点，但对钙的日摄入量无显著影响(P>0.05)。从平均日增重来看，各处理组不论是阶段性的平均日增重(1～3周、4～6周)，还是整个试验期的平均日增重差异均不显著，在数值上均以高氮组最高(P>0.05)。

表2 低氮日粮对绒山羊生产性能的影响Table 2 Effect of low nitrogen diet on performance of cashmere goats

2.2 低氮日粮对绒山羊血液生理生化指标的影响

由表3得出，在试验的各个阶段，蛋白水平对血浆中总蛋白、白蛋白和骨化二醇含量均无显著的影响 (P>0.10)，在数值上均以高氮组最高。生长激素含量随着蛋白水平的升高而降低，但各个组之间差异不显著(P>0.10)。在试验第21天时，中氮组与高氮组相比，显著降低了血浆中骨化三醇的含量，并提高了PTH的含量(P<0.05)；低氮组与高氮组相比，血浆中钙、骨化三醇和IGF-1含量显著降低，甲状旁腺素的含量显著升高(P<0.05)。在试验第42天时，中氮组和低氮组均显著降低了血浆中钙和IGF-1的含量，显著提高了PTH的含量(P<0.05)。

表3 低氮日粮对绒山羊钙代谢相关生化指标的影响Table 3 Effects of low nitrogen diet on biochemical indexes related to calcium metabolism in cashmere goats

2.3 低氮日粮对绒山羊尿素和钙的排泄率影响

由表4 可以看出，低氮组与高氮组相比，血浆和尿中的钙和尿素含量显著降低，肌酐含量显著升高(P<0.05)。从尿素和钙的排泄率来看，低氮组和中氮组均显著降低(P<0.05)。

表4 低氮日粮对绒山羊尿素和钙的排泄率的影响Table 4 Effect of low nitrogen diet on fractional excretion of urea and calcium in cashmere goats

3 讨 论

3.1 低氮日粮对绒山羊生产性能的影响

在育成羊培育过程中，日粮蛋白质水平对育成羊的生长发育起着十分重要的作用，直接影响到育成羊后期最大生产性能的发挥。本试验结果表明，试验羊的平均日增重随着日粮蛋白水平的升高而增加，在数值上以高氮组最高，但各个处理组差异不显著。关于蛋白水平对羊只日增重的研究报道结果也不尽一致。周玉香等[9]指出，舍饲滩羊日粮蛋白质水平低至营养需要量的2/3与1/2时，日增重呈下降的趋势。Titi等[10]研究表明，给Awassi羔羊和黑山羊饲喂 12 % 、14%、16%和18%蛋白水平的饲料，其中16%和18%蛋白水平的羔羊具有最大的日增重和最终体重。然而，崔晓鹏等[11]研究发现,随着蛋白水平增高，藏山羊日增重反而下降。路永强[12]报道,哺乳羔羊早期育肥的效果受日粮蛋白质含量的影响，日增重随蛋白质含量的增加显著增加，但当蛋白质含量达到23%时，日增重随蛋白含量的继续升高而呈下降趋势。候鹏霞等[13]研究发现,补饲18%蛋白水平日粮羔羊的日增重显著高于15%和21%蛋白水平。这与本试验的研究结果不尽相同，造成结果不一致的原因一方面可能是与试验动物的品种差异、羊的饲喂阶段以及饲喂期的长短不同有关，另一方面可能是由于上述试验中高蛋白组蛋白水平过高会引起其他营养素不平衡，引起营养代谢病，而且伴随腹泻症状，进而影响采食量，导致日增重下降。

3.2 低氮日粮对绒山羊钙代谢相关生化指标

动物机体中胃肠道吸收和肾脏重吸收过程是维持Ca稳态的最主要因素，受到如PTH和 1,25-二羟基维生素 D3(1,25(OH)2D3，即骨化三醇)等激素的调节[14]。单胃动物的研究中表明，Ca的稳态也会受到日粮蛋白质摄入水平的影响。Gaffney-Stomberg等[15]发现，大鼠饲喂低蛋白日粮后，降低了血浆中的1,25(OH)2D3浓度并且减少了小肠对Ca的吸收。Kerstetter等[4]发现给人供给0.7 g Pr/kg/d限制性蛋白与2.1 g Pr/kg/d高蛋白食物后相比，由于小肠中Ca的吸收减少，导致了低尿症的发生。然而，目前在反刍动物的研究报道却较少。本研究结果表明，尽管反刍动物具有有效的内源尿素氮周转机制，日粮中氮摄入量的减少仍旧影响了断奶羔羊机体中钙的稳态，血浆中Ca2+浓度显著降低。在本试验中，低氮组与高氮组相比，氮的日摄入量减少了43.06 %，由此导致血浆中尿素的水平也显著下降，这与樊艳华[6]和Schroder[16]报道的结果相一致，因为血浆中的尿素浓度是衡量机体中氮摄入量的一个重要指标。Muscher和 Huber[17]研究表明，给育成山羊饲喂低氮日粮后，血浆中的尿素水平与血浆中Ca2+浓度之间呈正线性相关。此外，本试验中血浆中骨化三醇的浓度也随着日粮蛋白的降低而降低。由于血浆中骨化三醇浓度降低，导致肠道中钙的吸收减少，与单胃动物类似，这个过程是依赖于骨化三醇调控的[18]，因此这也是本试验低氮组血浆中Ca2+水平显著降低的原因之一。

本试验研究也证实，低氮组与高氮组相比，血浆中IGF-1显著降低。据已有研究报道，降低的IGF-1浓度不仅会使肾小球滤过率(glomerular filtration rate, GFR)降低，也会导致肾血流量减少[19]。不论是肾小球滤过率降低还是肾血流量减少，均能够导致肾脏1-α-羟化酶活性降低，进而减少骨化二醇向骨化三醇的转化[20]。研究表明，IGF-1浓度降低也会直接导致1-α-羟化酶活性降低，进而影响骨化三醇的浓度。Prince等[21]在人上的研究发现，GFR和血浆骨化三醇浓度之间存在相关性[21]。本试验中低氮组血浆中骨化三醇水平显著降低，这很可能是由于GFR降低导致的，这与大鼠的实验结果一致[3]。此外，Muscher和 Huber[8]在山羊的研究中观察到血浆中骨化三醇浓度与尿素水平之间存在正相关关系。由此可以推测，肾功能的下降和低氮日粮的摄入都会减少骨化三醇的合成[22]，进而降低血浆中钙的含量。

此外，本试验中，低氮组血浆中骨化三醇浓度降低的同时PTH含量显著增加，这与Kerstetter等[23]在人上研究的结果相同。PTH是由甲状旁腺主细胞合成和分泌的，对于维持体内钙的稳态不可或缺。这种稳态主要是通过位于甲状旁腺细胞表面的钙敏感受体(calcium sensitive receptor，CaSR)来介导的，CaSR能够通过感受血钙浓度的细微变化而调节甲状旁腺分泌和释放PTH来调节钙离子流入和流出细胞。当血浆中Ca2+浓度升高时，CaSR被活化,从而抑制甲状旁腺分泌PTH[24]。Brown等[25]在大鼠中的研究表明，骨化三醇浓度降低后会对CaSR产生抑制，从而导致甲状旁腺分泌更高的PTH，这也可能是造成本试验低氮组中PTH显著升高的另外一个原因。然而，本试验中未对CaSR的表达进行测定，有待于更进一步的深入研究。

3.3 低氮日粮对绒山羊尿素和钙的排泄率影响

本试验结果得出，低氮组和中氮组与高氮组相比，肾脏中尿素的排泄率显著下降，由此可见，这是断奶羔羊利用内源尿素再循环合成瘤胃微生物蛋白的一种氮节约机制。据Eriksson[19]和Valtonen[20]报道，当山羊机体中氮的摄入量减少时，肾脏中尿素排泄率降低是肾脏的尿素保护机制，此时GFR会下降约60 %。GFR下降，肾小管钙的重吸收增加，尿钙排泄减少[21]，这与本试验的研究结果相一致。本试验中尽管未对GFR进行测定，但在大鼠的研究中表明，IGF-1浓度降低可以介导GFR下降[22]。另一方面，由本试验低氮组中血浆肌酐水平显著增加可以推断出GFR会明显降低，因为血浆中肌酐的浓度变化主要由肾小球的滤过能力即GFR来决定的。此外，动物机体由于较高的肌肉周转，肌酐会从肌肉中逐渐释放出来，因此尿中的肌酐浓度也相应的随之升高[8]。较高的肌肉蛋白周转能够为饲喂低氮日粮的山羊提供更多的尿素氮合成，进而提高对瘤胃微生物的氮供应。

4 小 结

日粮蛋白水平能够影响育成羊机体钙的稳态，但对其生产性能未造成影响。低氮组通过降低了IGF-1和骨化三醇的浓度，进而减少了血浆中钙的水平。