圍產(chǎn)期是奶牛生產(chǎn)周期中最關(guān)鍵的階段，其特點(diǎn)是免疫系統(tǒng)的損害，多數(shù)奶牛在圍產(chǎn)期間都要經(jīng)歷肝臟功能下降和嚴(yán)重的氧化應(yīng)激，造成細(xì)胞損傷，隨后出現(xiàn)慢性炎癥反應(yīng)。蛋氨酸作為奶牛的第一限制性氨基酸，最近的多項(xiàng)研究均強(qiáng)調(diào)了其在免疫代謝上的潛力。本文從氧化應(yīng)激、肝臟功能、炎癥狀態(tài)和中性粒細(xì)胞吞噬作用四個(gè)方面，分析了圍產(chǎn)期補(bǔ)充蛋氨酸對(duì)奶牛免疫狀態(tài)的影響。



氨基酸是合成所有蛋白質(zhì)的基礎(chǔ)營養(yǎng)物質(zhì)。目前已經(jīng)證明有少數(shù)氨基酸，在支持多種代謝途徑中也是至關(guān)重要的。例如，蛋氨酸（Met）有助于多種途徑，包括為許多轉(zhuǎn)甲基反應(yīng)提供一個(gè)甲基[1]。此外，除亮氨酸（Leu）和賴氨酸（Lys）外，其他氨基酸可以作為糖代謝的前體；所有氨基酸都可以轉(zhuǎn)化為脂肪酸，或在氧化為二氧化碳時(shí)作為直接的能量來源[2,3]。當(dāng)體內(nèi)氨基酸滿足蛋白質(zhì)合成的需要時(shí)，這些代謝需要是否完全得到滿足尚不清楚。

由于Met的多重作用，近年來已經(jīng)有多個(gè)研究評(píng)估了瘤胃保護(hù)蛋氨酸在圍產(chǎn)期使用的效果。從產(chǎn)前幾周開始并持續(xù)到產(chǎn)后幾周給奶牛補(bǔ)充瘤胃保護(hù)Met，可以提高泌乳早期、泌乳期的牛奶產(chǎn)量和乳中各成分產(chǎn)量[4,5]，并改善中性粒細(xì)胞功能[4,6]。在圍產(chǎn)期補(bǔ)充瘤胃保護(hù)Met減少了各種氧化應(yīng)激反應(yīng)[6]，這可能是其改善免疫功能的部分原因。Met在免疫代謝方面的作用可能部分是由于其作為甲基供體的作用，以及它通過激活S-腺苷蛋氨酸在轉(zhuǎn)甲基反應(yīng)中的作用實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)镾-腺苷蛋氨酸參與了一百多個(gè)代謝反應(yīng)[7]。另外，圍產(chǎn)期奶牛補(bǔ)充瘤胃保護(hù)Met也可能對(duì)犢牛的免疫系統(tǒng)產(chǎn)生積極的表觀遺傳效應(yīng)[8]。

本文從氧化應(yīng)激、肝臟功能、炎癥狀態(tài)和中性粒細(xì)胞吞噬作用四個(gè)方面探討給圍產(chǎn)期奶牛額外添加蛋氨酸，對(duì)其免疫狀態(tài)的影響，為過瘤胃Met在奶牛生產(chǎn)中的應(yīng)用提供參考。


氧化還原平衡是動(dòng)物健康和免疫的基礎(chǔ)。氧化應(yīng)激被定義為氧化劑和抗氧化劑之間的嚴(yán)重失衡，這是由于對(duì)營養(yǎng)和能量的需求增加而導(dǎo)致的活性氧代謝物（ROM）產(chǎn)生的結(jié)果，特別是在圍產(chǎn)期前后，大多數(shù)奶牛在泌乳早期經(jīng)歷了自由基產(chǎn)生和抗氧化劑消除之間的長期不平衡[9]，經(jīng)常會(huì)造成細(xì)胞損傷，隨后出現(xiàn)慢性炎癥反應(yīng)。由于產(chǎn)犢的影響，奶牛在圍產(chǎn)期經(jīng)歷了采食量和營養(yǎng)需求的巨大變化，以及激素水平和代謝狀態(tài)的改變，加上日糧營養(yǎng)濃度波動(dòng)對(duì)瘤胃的影響，奶牛圍產(chǎn)期管理無疑已經(jīng)成為所有牧場管理關(guān)注的焦點(diǎn)。圍產(chǎn)期的特點(diǎn)就是活性氧代謝物（ROM）的產(chǎn)生增加，其積累可能耗盡細(xì)胞內(nèi)的抗氧化劑，如谷胱甘肽（GSH），并引起氧化應(yīng)激，從而導(dǎo)致大量的組織損傷[10,11]。

GSH是體內(nèi)最豐富的內(nèi)源性抗氧化劑，因?yàn)樗哂星宄齊OM和自由基的能力。因此，GSH的濃度已被用作各種氧化應(yīng)激相關(guān)疾病的生物標(biāo)志物[12~14]。而蛋氨酸代謝循環(huán)中產(chǎn)生的高半胱氨酸正是谷胱甘肽合成的底物[15]。

在奶牛產(chǎn)前28d，補(bǔ)充占干物質(zhì)采食量0.09%的瘤胃保護(hù)蛋氨酸，奶牛血漿中的總谷胱甘肽和還原谷胱甘肽的濃度更高（P<0.01），證明奶牛經(jīng)歷的氧化應(yīng)激變少[6]。谷胱甘肽具有消除自由基和解毒等重要功能。肝臟中產(chǎn)生的谷胱甘肽可以在肝臟組織內(nèi)使用，也可以輸出到血液循環(huán)中幫助調(diào)節(jié)全身的氧化應(yīng)激。另外還有其他試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在奶牛圍產(chǎn)期添加過瘤胃蛋氨酸可以清除體內(nèi)活性氧代謝物（ROM）[16~18]。

同時(shí)，Batistel等[6]研究證明，添加瘤胃保護(hù)蛋氨酸，可提高奶牛血漿中β-胡蘿卜素和維生素E的濃度（P<0.02）。而Sun在2016年的一篇研究中，同樣觀察到維生素E濃度的升高[17]。在補(bǔ)充過瘤胃蛋氨酸的奶牛血漿中，發(fā)現(xiàn)在產(chǎn)后7~21d內(nèi)維生素E濃度增加了106%[18]。已經(jīng)有研究證明補(bǔ)充維生素E可降低奶牛胎衣不下的發(fā)生率。有研究表明，補(bǔ)充1000IU/d維生素E可減少30%的臨床乳房炎，補(bǔ)充4000IU/d可減少80%的臨床乳房炎[19]。這些研究結(jié)果也解釋了圍產(chǎn)期補(bǔ)充蛋氨酸降低奶牛產(chǎn)后子宮炎和乳房炎發(fā)病率的原因。

目前普遍認(rèn)為，奶牛在熱應(yīng)激期間產(chǎn)后胎衣不下的發(fā)病率會(huì)顯著升高，主要是由于熱應(yīng)激期間奶牛氧化應(yīng)激加劇所致。很多牧場和飼料廠家會(huì)選擇在熱應(yīng)激期間提高圍產(chǎn)期奶牛日糧中的維生素E和硒元素水平。而鑒于蛋氨酸在抗氧化應(yīng)激方面的作用，可以給牧場緩解圍產(chǎn)期奶牛熱應(yīng)激提供一個(gè)全新的方案。


在圍產(chǎn)期，肝臟的代謝活動(dòng)大幅度增加，這在很大程度上幫助滿足了泌乳所需的營養(yǎng)。據(jù)估計(jì)，在產(chǎn)前3周，葡萄糖需求量為1.2kg/d；在產(chǎn)后3周，當(dāng)牛奶產(chǎn)量約為36kg/d時(shí)，肝臟的葡萄糖生成量增加到3kg/d[20,21]。肝臟也是機(jī)體動(dòng)員體脂肪，轉(zhuǎn)運(yùn)和氧化非酯化脂肪酸所必需的臟器。因此，具有最佳肝臟功能的奶牛能夠更有效地克服圍產(chǎn)期的應(yīng)激狀態(tài)，并表現(xiàn)出更輕的炎癥反應(yīng)及更少的氧化和代謝壓力[10,22]。

圍產(chǎn)期的奶牛經(jīng)歷了肝臟功能的下降，同時(shí)炎癥和氧化應(yīng)激增加[11,22]。血漿中的生物標(biāo)志物，如膽固醇和對(duì)氧磷酶（PON）等，已被成功用于評(píng)估分娩前后奶牛的肝臟功能[10,22,23]。肝臟或腸道中合成的脂蛋白的疏水核心需要膽固醇[24]，作為促脂劑，給奶牛補(bǔ)充蛋氨酸可以通過刺激極低密度脂蛋白的生成和輸出，幫助清除肝臟中的脂質(zhì)[25]。對(duì)氧磷酶（PON）于肝臟中合成，之后釋放到血流中，有助于保護(hù)低密度脂蛋白（LDL）和高密度脂蛋白（HDL）免受脂質(zhì)過氧化的影響[26]。數(shù)據(jù)表明，產(chǎn)后血漿中PON濃度高的奶牛（平均=92U/mL）與PON濃度低的奶牛（平均=54.3U/mL）相比，產(chǎn)奶量更高[22]。

有研究表明，從產(chǎn)前21d到產(chǎn)后30d，補(bǔ)充了占干物質(zhì)采食量0.08%的瘤胃保護(hù)蛋氨酸的奶牛，血漿中PON的濃度整體高于沒有補(bǔ)充蛋氨酸的奶牛[18]。而在該作者另一篇研究中同樣監(jiān)測到，補(bǔ)充Met的奶牛血漿中PON濃度更高（94.9與85.1U/mL），可以支持奶牛肝臟健康狀況更好，因此可以生產(chǎn)更多的牛奶[27]。Batistel同樣證明添加蛋氨酸可以提高血漿中膽固醇和對(duì)氧磷酶濃度[6]。


在發(fā)生炎癥期間，肝臟產(chǎn)生的白蛋白通常會(huì)減少，并作為一個(gè)有效的生物標(biāo)志物來評(píng)估奶牛的炎癥狀態(tài)[10,22,28]。考慮到白蛋白與非酯化脂肪酸以及膽紅素結(jié)合后的解毒功能，補(bǔ)充Met的奶牛體內(nèi)白蛋白的濃度更高，可能有助于緩解圍產(chǎn)期的炎癥[29,30]。另外還有其他試驗(yàn)均觀察到類似的結(jié)果[6,18,27]。有人認(rèn)為，在添加蛋氨酸的情況下，炎癥狀態(tài)的改善意味著外周組織消耗的白蛋白的數(shù)量降低，更多的氨基酸可用于糖代謝和肝臟蛋白的合成[28]。

腦磷脂的濃度在炎癥期間可能會(huì)增加，如在圍產(chǎn)期就會(huì)因炎癥反應(yīng)而增加[28]。而在補(bǔ)充Met的奶牛血漿中檢測到腦磷脂降低了10.7%，這在產(chǎn)前10d更為明顯，可以認(rèn)為是補(bǔ)充Met減少了產(chǎn)后促炎因子IL-6的合成，后者可能對(duì)肝臟產(chǎn)生了影響，有效減少了腦磷脂的產(chǎn)生[16]，說明補(bǔ)充蛋氨酸改善了圍產(chǎn)期奶牛的炎癥狀態(tài)。


蛋氨酸本身無法改變奶牛的免疫狀態(tài)。然而，蛋氨酸的代謝物，如?；撬?、GSH和同型半胱氨酸可以提高奶牛的免疫調(diào)節(jié)能力[31]。例如，已經(jīng)有研究證明，?；撬岬难a(bǔ)充增強(qiáng)了中性粒細(xì)胞的吞噬和殺菌能力[32]。中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞吞噬能力受損，以及對(duì)病原體的氧化爆裂反應(yīng)是免疫反應(yīng)受損的直接指標(biāo)，導(dǎo)致宿主的細(xì)菌感染風(fēng)險(xiǎn)增加[33]。

在引入有絲分裂素的試驗(yàn)中，對(duì)于每天補(bǔ)充30g瘤胃保護(hù)Met的泌乳中期奶牛，T淋巴細(xì)胞增殖更多[34]。給圍產(chǎn)期奶牛補(bǔ)充蛋氨酸，可使其獲得更強(qiáng)的血液中性粒細(xì)胞殺菌能力，證明Met在奶牛圍產(chǎn)期的免疫反應(yīng)中具有重要作用[4]。補(bǔ)充蛋氨酸的奶牛血液中更強(qiáng)的中性粒細(xì)胞吞噬作用和氧化爆裂反應(yīng)表明其免疫系統(tǒng)狀態(tài)更好[6,18]。


本文總結(jié)了近10年來多篇添加蛋氨酸對(duì)奶牛干物質(zhì)采食量影響的研究報(bào)道。添加蛋氨酸對(duì)奶牛產(chǎn)前采食量影響的研究中，僅有Potts等[35]、Sun等[17]和Ordway等[36]的研究中奶牛產(chǎn)前的日采食量有下降的趨勢(shì)，分別下降0.5kg、0.06kg和0.4kg，但差異均未達(dá)顯著水平。而Alharthi等[8]、Batistel等[6]、Batistel等[5]、Zhou等[18]和Ardalan等[37]的研究中，均證明圍產(chǎn)期添加過瘤胃蛋氨酸對(duì)奶牛產(chǎn)前的日采食量有提高作用，分別提高了1.3kg、1.2kg、1.2kg、1.1kg和0.8kg，提升效果顯著。

關(guān)于添加蛋氨酸對(duì)奶牛產(chǎn)后采食量的影響也有較多的研究報(bào)道。Potts等[35]、Batistel等[5]、Zhou等[18]、Sun等[17]、Osorio等[4]、Ardalan等[37]和Ordway等[36]的研究結(jié)果中，均證明圍產(chǎn)期添加過瘤胃氨基酸對(duì)奶牛產(chǎn)后的日采食量有明顯的提升效果，分別提高了1.2kg、1.6kg、2kg、1kg、2.1kg、1.4kg和0.9kg。


綜上所述，由于肝臟功能、炎癥和氧化應(yīng)激的變化，補(bǔ)充蛋氨酸的奶牛，在圍產(chǎn)期的免疫代謝狀態(tài)有了明顯的改善，這種免疫狀態(tài)的改善，很有可能是添加蛋氨酸的奶牛在產(chǎn)前產(chǎn)后采食量有明顯提高的根本原因。而采食量的提高又為圍產(chǎn)期奶牛迅速走出能量負(fù)平衡，提高繁殖效率提供了更多的可能。

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