奶牛在围产期可能经历氧化应激,引起围产期奶牛机能紊乱,导致相关的疾病发生,如乳房炎、子宫内膜炎、胎衣不下、真胃移位及酮病等。如何提高围产期的抗氧化能力和缓解奶牛围产期的免疫抑制是奶牛生产上亟待解决的问题,也是当前研究的热点和难点。
铬作为动物必需微量元素之一,其生物学作用也日益受到重视。研究表明,铬能够降低畜禽应激反应。但由于对铬的研究起步较晚,相对于其他元素,人们对铬的了解还很少,在动物饲粮配制时,基本上未对铬的含量予以考虑,而且各国对铬的需要量还未有统一标准。研究结果也并非一致。
对奶牛围产期前后,奶牛需要铬的量多少及酵母铬作为营养添加剂的研究少有报道。尤其是地域差异、牧草差异和不同奶牛场的饲养管理方法不同。
为此,本试验以酵母铬为原料,系统研究不同剂量铬对围产前期奶牛抗氧化功能的影响,旨在为奶牛业科学应用铬制剂提供参考。
1 材料与方法
1.1 实验动物
选取20头处于干奶期(产前4周),体况评分相近(3.25~3.75),胎次相近(3~4胎),预产期相近的中国荷斯坦奶牛。
1.2 试验设计
试验采用完全随机区组设计,随机分为4组,每组5头奶牛。对照(铬含量1.70g/kg干物质(DM))组:饲喂基础日粮;2.4g/d组(铬含量1.90mg/kg DM):饲喂基础日粮+酵母铬2.4g/d;4.8g/d组(铬含量2.10mg/kg DM):饲喂基础日粮+酵母硒4.8g/d;7.2g/d组(铬含量2.50mg/kg DM):饲喂基础日粮+酵母铬7.2g/d,所用的酵母铬(商品名:博善酵母培养物———有机铬,英文名称:
HCR1000)铬≥1 000ppm(由广州市博善生物饲料有限公司提供)。实验牛集中饲养于同一栋棚舍式拴系牛舍中,试验期为3周,预饲期1周,从预产前4周(产前28d)开始,持续到分娩当天。
1.3 饲养管理
实验牛按牛场常规饲养管理程序进行。试验组和对照组饲喂配制相同的全混合日粮(TMR),奶牛每天采食12.3kg(干物质重),日粮组成及营养水平见表1,牛只全天自由采食。试验各组根据施加的处理不同,饲喂不同水平的酵母铬。
每日酵母铬平均分3份,分3次饲喂,每天分早(6:00)、中(13:00)、晚(20:00)3次给料。酵母铬与适量TMR日粮混合进行饲喂,以保证准确采食。
1.4 样品的收集与处理
分别在产前14、7d和分娩当天,尾静脉采集血液10mL,3 000r/min离心15min,分离制得血清,-20℃冷冻保存。测定血清中谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、总抗氧化能力(T-AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)的活力和丙二醛(MDA)的含量和激素皮质醇和胰岛素的含量。
1.5 检测指标及方法
饲料中DM、粗蛋白(CP)、中性 洗涤 纤维 (NDF)、酸性洗涤纤 维 (ADF)、钙(Ca)、磷(P)的含量,采用实验室常规方法测定,具体操作方法见《饲料分析与质量检测技术》。
检测GSH-Px活力采用比色法;SOD活力采用羟胺法;T-AOC采用比色法;MDA含量采用TBA法(详细测定方法参见南京建成生物工程研究所试剂盒说明书)。
皮质醇和胰岛素的含量,采用电化学发光法测定(送检大庆油田总医院),并通过血糖浓度计算胰岛素活性(胰岛素活性=血糖浓度/胰岛素浓度)。
1.6 数据处理
试验数据采用SAS9.0统计软件中的ANOVA程序进行方差分析,采用Duncan氏方法对各组间平均数进行多重比较,数据以x-±s的形式表示。【表1】
2 结果
2.1 奶牛血清抗氧化酶活力和丙二醛含量的变化
酵母铬对奶牛血清抗氧化能力和丙二醛含量的影响见表2。日粮中添加酵母铬提高了牛SOD、T-AOC和GSH-Px活力;降低了过氧化产物MDA的含量。
在不同的时间点,添加酵母铬使牛血清中SOD活力有不同程度增强,随着酵母铬添加量的提高,SOD表现先升高后降低的趋势。产前14d时,各组间差异不显着(P>0.05);产前7d时,各组血清中SOD活力升高,且随着添加量增加表现为先升高后降低,试验2组与对照组比较差异显着(P<0.05);分娩当天,各组血清中SOD活力继续升高,试验2组与对照组比较差异显着(P<0.05)。
随着分娩的临近,各组T-AOC活力不断提高,产前14、7d各添加组随着添加剂量的增加而增加,分娩当天,T-AOC活力随着添加量的增加先升高后降低;产前14d时,试验3组与对照组比较差异显着(P<0.05);产前7d时,试验3组与对照组比较差异显着(P<0.05);分娩当天,各组T-AOC继续提高,试 验2组 与 对 照 组 比 较 差 异 极 显 着 (P<0.01)。
添加酵母铬在不同的时间点GSH-Px活力变化各异,7d和分娩当天随着酵母铬添加量的提高,GSH-Px活力出现先升高后降低的趋势,而在产前14d,GSH-Px活力相对稳定。产前7d时,试验1组与对照组差异极显着(P<0.01),试验2组和试验3组与对照组比较差异显着(P<0.05);分娩当天,试验1、2组与对照组差异表现为极显着(P<0.01)和显着(P<0.05)。
产前14d,随 着 酵 母 铬 添 加 量 的 增 加,血 清MDA含量呈下降趋势,产前7d和分娩当天,除试验2组外,各组血清MDA含量不断增加。产前14d时,试验3组与其他各组差异显着(P<0.05);产前7d时,试验2组与对照组比较差异显着(P<0.05);分娩当天,试验2组与对照组比较差异极显着(P<0.01)。【表2】
2.2 激素的变化
酵母铬对奶牛皮质醇和胰岛素活性的影响见表3。酵母铬降低了皮质醇含量。
产前14d时,各组血清皮质醇含量保持稳定,组间差异不显着(P>0.05);产前7d,对照组血清皮质醇含量升高,其他各添加组皮质醇含量降低,4.8g/d组与对照组比较差异显着(P<0.05);分娩当天,除试验1、3组外,各组血清皮质醇含量继续降低,其中,对照组升高最多,试验2组血清皮质醇含量降低较多,且与对照对照组差异极显着(P<0.01)。
酵母铬提高了胰岛素活性。产前14d,各组胰岛素浓度保持稳定;分娩当天,添加各组胰岛素浓度均低于对照组,但差异不显着(P>0.05);随着分娩的临近,各组胰岛素浓度呈现降低的趋势。产前14d,各组血糖浓度保持稳定,随着分娩临近,血糖浓度缓慢升高,分娩当天急剧升高,产前7d和分娩当天,添加组血糖浓度均低于对照组,各组间差异均不显着(P>0.05)。产前14d,各组血清胰岛素活性保持相对稳定,组间差异不显着(P>0.05);分娩当天,随着酵母铬添加量的增加,血清胰岛素活性呈先升高后降低的趋势,各组间差异不显着(P>0.05);产前7d,各添加组血清胰岛素活性均高于对照组,且无显着性差异(P>0.05)。【表3】
3 讨论
围产期奶牛易出现能量负平衡,是奶牛能量代谢性疾病的高发期。肝脏会对能量的负平衡产生代谢性适应,其中非酯化脂肪酸(NEFA)的氧化作用加强,导致了活性氧簇(ROS)的增多,促进氧化应激的发生。
奶牛在妊娠晚期和分娩早期产生氧化应激,在分娩前后血清中NEFA和ROS水平提高了。
有研究表明,酵母铬可以抵抗奶牛热应激,能提高热应激期奶牛产奶量,使奶牛血液甘油三酯、尿素氮和总胆固醇水平都有下降趋势。但对于酵母铬在围产期奶牛抗氧化应激方面的作用研究较少。
本试验选用SOD、T-AOC和GSH-Px,来反映机体的抗氧化能力;选择MDA来反映机体内脂质过氧化反应的程度,同时间接地反映出细胞受损伤的程度。研究表明,酵母铬添加组SOD、T-AOC和GSH-Px活力与对照组比较均有不同程度的提高。
随着添加量的增加,7.2g/d组除T-AOC外,出现了反常现象,即4.8g/d组效果最好。奶牛在围产期的内分泌状态发生明显改变,从而为分娩和泌乳做好充分的准备。围产期奶牛的氧化应激状态,释放大量糖皮质激素,其中皮质醇是一种重要的糖皮质激素,能够抑制细胞分裂素和抗体的产生,抑制淋巴细胞功能的发挥及白细胞的生长增殖,从而对机体免疫系统产生抑制作用。在奶牛热应激期添加酵母铬(0.80mg/kg精料),能降低奶牛血清皮质醇含量,但组间差异不显着。给受运输应激的阉犊牛补充酵母铬,使血清免疫球蛋白水平上升,皮质醇浓度下降。热应激期,在猪日粮中添加吡啶羧酸铬,使血清皮质醇含量降低,维持在非应激水平,使猪的糖原和蛋白分解不会加强,从而改善了猪的生产性能。
本试验研究表明,随着分娩的临近,对照组血清皮质醇浓度大幅度提高,说明机体正面临着广泛的应激,皮质醇的增加又加剧了应激的程度;而在围产前期添加不同剂量的酵母铬,降低了血清皮质醇含量。本试验研究结果与张龙涛等和张敏红等的研究结果相一致,都体现了铬减轻应激,降低皮质醇含量的结果。围产前期,机体的胰岛素也发生了很大的适应性变化。徐鹏在研究奶牛围产期能量负平衡及代谢调节机制时发现,奶牛血清胰岛素水平在围产期呈下降趋势,为分娩和泌乳做准备。
本研究表明,对照组血糖水平在围产前期略有增加,产犊时急剧上升,随着分娩临近,对照组胰岛素逐渐减低,这与文献报道相一致。添加酵母铬后,血糖和胰岛素有降低趋势,但胰岛素活性有升高趋势,与梁学武等的研究结果相一致。
本研究采用胰岛素活性来评价铬对胰岛素的影响,比胰岛素含量的变化更为准确,血糖与胰岛素的比值越大,表明胰岛素活性就越强。添加酵母铬,增强胰岛素的活性,拮抗皮质醇,解除皮质醇对生长的抑制从而增强机体的抗氧化能力。
参考文献:
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