日粮精粗比对奶山羊PDV组织、肝脏中糖代谢的影响

姜发彬等

摘要：选择6只安装门静脉、肝静脉、股动脉、肠系膜静脉慢性血管瘘的健康泌乳中期西农萨能奶山羊作为试验动物，采用2×2交叉试验设计，每组3只，试验日粮由精饲料、粗饲料组成，比例分别为4 ∶6（高粗料组，HF）、6 ∶4（高精料组，HC）。结果表明，不同精粗比日粮条件下奶山羊门静脉、肝静脉、股动脉血浆中的葡萄糖浓度变化情况不同，其中HC组葡萄糖浓度的变化幅度略大，采食2 h达到最低值，4～6 h达到最大值； HR组变化较平缓，一般在采食后2 h达到最大值；HC组奶山羊门静脉、肝静脉、股动脉血浆中葡萄糖浓度均有所提高，但与HR组相比无显著差异。

关键词：日粮；精粗比；奶山羊；糖代谢

中图分类号： S827.5文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）02-0195-03

收稿日期：2014-10-10

基金项目：国家重点基础研究发展计划（编号：2011CB100802）。

作者简讯：姜发彬（1988—），男，福建沙县人，硕士研究生，主要从事反刍动物营养研究。E-mail：793750741@qq.com。

通信作者：庄苏，博士，副教授，主要从事反刍动物营养研究。E-mail：zhuangsu@njau.edu.cn。泌乳期是反刍动物重要的生理阶段，是1个高度耗能的过程，动物比平时需要更多的葡萄糖，只有少量葡萄糖是由小肠吸收而来，大多数葡萄糖来自肝脏的糖异生作用[1]。研究发现，动物所需的葡萄糖90%来自肝脏的糖异生作用[2]，最主要的生糖物质是瘤胃微生物发酵产生的丙酸，其余由甘油、氨基酸、乳酸转化而来。除了赖氨酸、亮氨酸外，几乎所有氨基酸都可生成葡萄糖[3]。门静脉排流组织（portal-drained viscera，PDV）是葡萄糖的主要代谢场所，其能量代谢占机体全身能量代谢的24%[4]，由消化道吸收的营养物质首先经PDV组织代谢，再由门静脉进入肝脏。泌乳期的反刍动物往往通过提高采食量或动用体内贮存来满足泌乳需要。随着机体采食量的提高，机体PDV组织大小、吸收能力也相应发生改变，肝脏糖异生也会随之加强。血浆中最重要的激素是胰岛素、胰高血糖素，其中胰高血糖素可刺激肝脏内磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PEPCK）基因转录，促进肝脏糖原分解，保证糖的连续合成，胰岛素可明显抑制此过程[5]。此外，胰岛素还能有效提高氨基酸在乳腺中的摄取效率，提高乳蛋白含量[6]。生长激素、胰岛素样生长因子（IGF-1）对体内蛋白、脂质代谢有重要的调控作用，也影响葡萄糖合成与氧化。目前国内关于糖代谢营养调控的研究较多，有的已深入到代谢葡萄糖层次[7-8]，但有关PDV组织、肝脏对糖代谢规律的研究较少。本试验在不同精粗比日粮条件下，通过血管瘘技术、血流量测定技术，探讨PDV组织、肝脏中葡萄糖及相关激素的变化，旨在为研究泌乳期反刍动物的糖代谢规律提供参考。

1材料与方法

1.1试验动物及日粮组成

选择6只平均体质量为60～65 kg、平均日产奶量相近的处于泌乳中期的西农萨能奶山羊作为试验动物。试验前分别在奶山羊门静脉、肝静脉、股动脉、肠系膜静脉上安装永久性慢性多血管瘘[9-10]。手术后动物恢复期为2周，待动物恢复正常后进行试验。试验期内每天用300 IU/mL肝素钠溶液进行2次血管瘘护理，确保血管瘘通畅。试验动物平均每只每次提供0.9 kg干物质日粮，每日饲喂2次。试验日粮参照美国NRC奶山羊饲养标准并结合我国奶山羊饲养标准配制，日粮成分及营养水平见表1。

1.2试验设计与饲养管理

采用2×2交叉试验设计，随机分为2组，每组3只。每个试验期21 d，预试期18 d，采样期3 d。奶山羊单笼饲养，自由饮水。每天分别于08：00、18：00饲喂、挤奶各1次。

1.3样品采集及测定

1.3.1样品采集每个试验期的最后1 d用5 mL抗凝真空采血管于动物采食前及采食后2、4、6、8 h分别从门静脉、肝静脉、股动脉血管采集血液。将采集的血样置于冰盒中冷藏送回实验室，4 000 r/min 4 ℃下离心10 min制备血浆样，将血浆样置于-20 ℃冰箱中保存备用。

1.3.2指标测定所用试剂购自上海科华生物工程股份有限公司。血浆经试剂处理后用全自动生化分析仪（荷兰威图科学公司）测定葡萄糖浓度。采用Elisa试剂盒（南京建成生物工程研究所）测定胰岛素与胰高血糖素浓度。采用放射免疫分析药盒（北京北方生物技术研究所）测定生长激素浓度。采用酶联免疫检测试剂盒（北京瑞格博科技发展有限公司）测定IGF-1浓度。葡萄糖流量：采样当天从肠系膜瘘管灌注对氨酸马尿酸用于测定门静脉、肝静脉、股动脉血流速度，并根据各血液中葡萄糖浓度计算其在肝脏及内脏组织的代谢情况。

1.4数据处理

采用SPSS 16.0软件分析数据，结果以“平均值±标准误”表示。

2结果与分析

2.1不同精粗比日粮条件下奶山羊血浆葡萄糖浓度的动态变化

由图1可见，动物采食后，HC日粮组门静脉、肝静脉、股动脉血浆中葡萄糖浓度均呈先降低再升高再降低的趋势，且均在采食后2 h达到最低值。HC日粮组门静脉、股动脉血浆葡萄糖在采食后4 h达到最大值，肝静脉约在采食后6 h达到最大值。HF日粮组血浆葡萄糖浓度变化较平稳，门静脉、肝静脉中葡萄糖浓度在采食后2 h达到最大或较大值，股动脉中在采食后4 h达到最大值。2种日粮条件下，门静脉、肝静脉血浆葡萄糖浓度的相关性分别为y=-471.38x3+3 394.9x2-8 142.4x+6 505.9，r2=0.833 4；y=-17.054x3+141.05x2-386.3x+353.27，r2=0.931 5。

2.2不同精粗比日粮对奶山羊血浆中葡萄糖浓度均值、流量均值的影响endprint

由表2可见，2种日粮条件下，奶山羊门静脉、肝静脉、股动脉血浆葡萄糖浓度均值均无显著性差异，但HC组数值大于HF组。2种日粮条件下，葡萄糖浓度均值均表现为肝静脉>门静脉>股动脉。2种日粮条件下，葡萄糖表观门静脉流量、净肝脏释放量、净内脏产出量均无显著性差异，以HF较高，且均值为正，说明PDV组织、肝脏及外周组织均表现为葡萄糖的净吸收。HF组、HC组的净肝脏释放量（net hepatic release）、表观门静脉流量（apparent portal vein flux）之差分别是0.26、0.13 mmol/min，说明HC组奶山羊肝脏中异生的葡萄糖更多。表2不同精粗比日粮对奶山羊血浆中葡萄糖浓度及流量均值的影响

试验组葡萄糖浓度均值（mmol/L）葡萄糖流量均值（mmol/min）门静脉肝静脉 股动脉 表观门静脉流量 净肝脏释放量 净内脏产出量 HF2.43±0.242.70±0.252.40±0.250.24±0.080.73±0.210.85±0.19 HC2.81±0.212.98±0.202.78±0.200.11±0.080.47±0.200.64±0.18P值0.240.390.150.270.370.41

2.3不同精粗比日粮对奶山羊肝静脉血浆相关激素的影响

由表3可见，2种日粮对奶山羊肝静脉血浆中胰岛素、胰高血糖素、生长激素、胰岛素样生长因子浓度无显著影响，HC组均高于HF组。

3结论与讨论

反刍动物具有很强的调节血液葡萄糖浓度的能力，能维持血液葡萄糖相对稳定。孙海洲等报道，随着进入十二指肠淀粉量的增加，绵羊门静脉、颈动脉、肝静脉血糖浓度不断上升，但差异不显著[13]。汪水平等发现，饲喂4种不同精粗比日粮的奶牛颈静脉血糖浓度无显著性差异[14]。本研究表明，2种精粗比日粮条件下，奶山羊门静脉、肝静脉、股动脉血浆中的葡萄糖含量均未出现显著差异，与以上结果一致。在2种日粮条件下，葡萄糖浓度随采食时间的变化趋势不同，这可表3不同精粗比日粮对奶山羊肝静脉血浆激素浓度的影响能与日粮中非结构性碳水化合物含量有关。葡萄糖的表观门静脉净流量值受许多因素影响，如泌乳、日粮精粗比例等。若此值是负的，表示PDV组织对葡萄糖的净吸收或净利用量；若是正值，表示PDV组织对葡萄糖的净释放量。研究发现，PDV组织中葡萄糖代谢与丙酸、乙酸、氨基酸代谢存在相关关系[15]。牛真胃灌注丙酸时，生长期的牛PDV组织利用的葡萄糖量减少[16]。本试验表明，在不同精粗比日粮条件下，奶山羊葡萄糖表观门静脉净流量、净肝脏释放量及净内脏产出量并没有显著差异，但HF日粮组数值较高。高粗料组生糖氨基酸浓度高于高精料组，会加快HF组的糖异生[17]。另外，不同精粗比日粮下瘤胃产生的乙酸/丙酸比例不同，导致机体代谢对葡萄糖的需求量不同[18]。胰岛素、胰高血糖素是调节血糖浓度最主要的2种激素。胰岛素促进葡萄糖、乙酸、氨基酸到达外周组织，从而促进蛋白质、脂质合成。胰高血糖素不仅可以增加肝脏葡萄糖的输出，还可以增加肝脏对氨基酸的摄入，有利于糖异生。葡萄糖、胰岛素水平在某一程度上反映了动物的代谢状况[19]。本试验结果表明，HC日粮组胰岛素、胰高血糖素浓度均高于HF日粮组，葡萄糖浓度升高可以刺激胰岛素分泌，胰岛素浓度升高降低了血糖浓度，进一步刺激了胰高血糖素分泌。Ahren等试验表明，注射胰高血糖素可以提高血浆葡萄糖水平，胰高血糖素也能直接刺激B细胞胰岛素的分泌，从而间接通过增加葡萄糖浓度来刺激胰岛素分泌[20]。生长激素是调节动物生长发育、三大代谢过程的重要因子，虽然不直接参与糖代谢调节，但它可以改变组织对糖代谢的敏感性[21]。高产奶牛由于乳腺的泌乳作用，对能量的需要量可增至原来的4倍左右，这种代谢的适应是血浆中关键激素变化与特殊组织对激素应答的结果[22]。只有当动物仅摄入维持日粮或机体处于能量负平衡状态下，生长激素才能刺激脂解作用，在正能量平衡条件下，生长激素主要通过减少脂质的合成来减少脂肪的堆积[23]。生长激素还可以间接作用于肝脏及外周组织等合成IGF-1。IGF-1有诱导细胞分化、促进DNA合成及细胞分裂的作用，从而促进蛋白合成。研究发现，生长激素、IGF-1可能单独通过影响调控乳蛋白合成的关键激酶来影响酪蛋白的合成[24]。另外，胰岛素不仅可以促进肝脏中IGF-1的合成，也能增加肝脏、脂肪组织中生长激素受体蛋白的数量，进而调控生长激素作用的信号通路[25]。张桂芳等研究发现，不同精粗比日粮对奶牛生长激素无显著影响[17]。文静等研究发现，等能条件下，高精料低质粗料组的生长激素浓度比低精料优质粗料组高，但差异不显著[26]。本试验表明，在等能等氮条件下，HC组中生长激素浓度、IGF-1水平比HF组高，但差异不显著。葡萄糖的代谢受PEPCK、果糖-1，6-磷酸酶、葡萄糖-6-磷酸酶等几种酶的直接调控。本研究表明，不同精粗比日粮条件下奶山羊门静脉、肝静脉、股动脉血浆中的葡萄糖浓度变化情况不同，其中HC组葡萄糖浓度的变化幅度略大，采食后2 h达到最低值，4～6 h达到最高值。 HR组变化较平缓，一般在采食后2～4 h达到最大值。HC组奶山羊门静脉、肝静脉、股动脉血浆中葡萄糖浓度均值均有所提高，但与HR组相比无显著差异。HR组奶山羊PDV、肝脏释放的葡萄糖较多。不同精粗比日粮对奶山羊血浆中葡萄糖代谢相关的激素如胰岛素、胰高血糖素、生长激素、IGF-1浓度有影响。

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