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共轭亚油酸以其诸多有益于消费者健康的作用而倍受关注,本试验以山羊为试验模型,研究了高精料日粮对山羊瘤胃中脂肪酸生物氢化作用的影响,采用消化道瘘管技术,慢性多血管瘘技术和分子生物学方法,研究高精料日粮条件下共轭亚油酸前体物反-11油酸在山羊瘤胃内生成,消化道吸收,肝脏中代谢和共轭亚油酸在组织和乳脂中的合成状况,组织中顺-9,反-11共轭亚油酸合成的关键酶硬脂酰辅酶A脱氢酶的基因表达水平,揭示高精料日粮对反刍动物体内共轭亚油酸形成的影响及其机理。1.高精料日粮对瘤胃消化代谢的影响体外试验 采集8只本地泌乳期山羊的瘤胃液作为供体,分别与高、低精粗比日粮在体外发酵设备中孵育,研究在体外试验条件下,高低精料在瘤胃液中的微生物作用下产生的代谢产物之间的差异。在0、1、4和6h的孵育时间内,动态采集瘤胃液,用于分析液pH值、瘤胃液中氨氮、微生物粗蛋白、挥发性脂肪酸和长链脂肪酸的浓度。高低精料在体外试验中产生的酸性物质导致的pH下降差异不显著,在6h的时间跨度里,pH值未低过6.2,高精料组产生的氨氮浓度显著高于低精料组的,但高低精料组之间微生物粗蛋白的浓度差异不显著,乙酸、丙酸以及丁酸在发酵2h时出现差异,而随后两组间的乙酸、丙酸以及丁酸无差异。高精料组的硬脂酸(C18∶0)以及顺-6油酸含量显著高于低精料组,高精料组反-11油酸的含量显著低于低精料组,其余测出的组分未见显著差异。结果表明,高精料日粮在体外发酵中产生更多的氨氮,而并没有能够充分用于微生物蛋白的合成,能源的利用可能不充分,且高精料日粮产生的反-11油酸较少,不利于顺9,反-11共轭亚油酸形成。 2.高精料日粮对山羊瘤胃内脂肪酸生物氢化作用的影响 8只本地泌乳期山羊随机分为两组,分别饲喂高精料和低精料,观察山羊在高精料条件下是否发生亚急性瘤胃酸中毒,以及高精料日粮影响下的瘤胃发酵类型以及发酵产物。通过安装瘤胃瘘管方便动态采集瘤胃液,同时采集颈静脉血液分析其中长链脂肪酸组成,研究瘤胃代谢产生的长链脂肪酸被吸收进入循环系统后的组成情况。与低精料相比,高精料日粮条件下瘤胃pH值显著较低,同时高精料日粮在瘤胃内产生较多的氨氮(2h,p<0.05;4h,p<0.05),却没有能够被微生物充分用于合成更多的微生物粗蛋白(p>0.05);高精料组产生更多的丙酸(2、4、6h,p<0.05),高精料组的乙酸产生仅在1h显著低于低精料组的,其余时间点两组之间无显著差异,两组间的丁酸含量差异不显著(p>0.05)。高精料组瘤胃内c9t11CLA显著低于低精料组,高精料组t11C18∶1相对较高,但无显著差异。高精料组外周血血浆中t11C18∶1n(p<0.01)以及c9t11CLA(p<0.01)的含量均显著低于低精料组的。结果显示,高精料日粮引发亚急性瘤胃酸中毒,同时瘤胃内顺-9,反-11共轭亚油酸显著较低,高精料日粮在瘤胃发酵后也未能生成较多的顺-9,反-11共轭亚油酸的前提物反-11油酸。高精料血浆中顺-9,反-11共轭亚油酸以及反-11油酸的含量显著低于低精料组。结果表明,高精料日粮条件下,试验动物发生亚急性瘤胃酸中毒,氨氮产生的速度超过瘤胃微生物的利用速度,同时高精料日粮并没有产生更多的反-11油酸和顺-9,反-11共轭亚油酸,血浆中这两种物质的含量显著低于低精料组,可能不利于最终乳成份中脂肪酸组成的优化。 3.高精料日粮对共轭亚油酸在山羊肝脏代谢及组织中沉积的影响 通过安装肝脏血瘘管,研究营养物质进出肝脏前后量的变化,探索肝脏在这一过程中所起的作用。12只本地山羊安装肝脏血管插管,被随机分为两组,分别饲喂高精料日粮和低精料日粮,比较进出肝脏血液中脂肪酸含量的变化情况,并比较肝脏及背最长肌组织中,硬脂酰辅酶A脱氢酶的mRNA表达水平的差异。结果显示,山羊血液中顺-9反-11共轭亚油酸及反-11油酸,出肝后浓度高于进肝前的,高精料组的顺-9反-11共轭亚油酸出肝后增加的量低于低精料组,分别为1.8%和3.9%,反-11油酸两组间相差较少,分别为2.3%和2.8%;高精料组山羊血液中反-11油酸显著低于低精料组,但两组间血液中顺-9反-11共轭亚油酸无显著差异。两组山羊背最长肌中长链脂肪酸的组成之间无显著差异。高精料组肝脏中SCD的mR表达量显著高于低精料组却未能生成更多的共轭亚油酸,肝脏组织并不能将反-11油酸转变成顺-9,反-11共轭亚油酸,而肌肉中这一酶的mRNA表达量无显著差异,高精料对肌肉中SCD的mRNA表达量也无影响。高精料为反刍动物提供充足营养的同时,也带来隐患,高精料日粮影响着瘤胃内微生物生物氢化作用,使得从小肠吸收入血进入肝脏的反-11脂肪酸含量显著低于低精料组,未能为组织提供较高含量的反-11油酸;高精料日粮条件下,肌肉组织中SCD的mRNA表达量未受影响,肌肉组织中顺-9,反-11共轭亚油酸含量未受日粮影响。 4.高精料日粮对奶山羊乳脂中共轭亚油酸合成的影响 7只泌乳期莎能奶山羊,安装瘤胃瘘管后,随机分为两组,分别饲喂低精料和高精料日粮,采用交叉设计,两组的瘤胃pH值始终在6.0以上,未发生瘤胃酸中毒。分析瘤胃液、血浆和乳中脂肪酸组成,结果显示:瘤胃液中长链脂肪酸组成情况如图5.2所示。高精料组瘤胃液中C14∶0、C16∶1、反-9油酸、反-11油酸、顺-9油酸、C18∶2n6c以及顺-9反-11共轭亚油酸的含量显著高于低精料组。两组其余检测出的组份间没有显著差异。高精料组血浆中硬脂酸、顺-9油酸、C20∶1、C18∶3n3、顺-9反-11CLA、C20∶2、C20∶4n6、C20∶5n3、C24∶0以及C22∶6n3含量显著低于低精料组,C18∶3n6显著高于低精料组,其余检测出的成份在两组间没有显著差异,高精料组血浆中反-11油酸略低于低精料组,但无显著差异。高精料组乳脂含量显著低于低精料组(p<0.01),乳糖含量显著高于低精料组,两组间乳蛋白及体细胞数无显著差异。乳中长链脂肪酸组成情况是,与低精料组相比,高精料组乳中16碳一下脂肪酸含量相对较高,其中C12∶0、C14∶0以及C16∶0含量显著高于低精料组,另外,C18∶2n6t以及C20∶3n3含量也显著高于低精料组;而硬脂酸、顺-9油酸、C20∶0、C20∶1、C18∶3n3、c9t11CLA、C20∶2、C22∶0以及C24∶0,高精料组显著低于低精料组;其余检测出的组分两组间无显著差异。高精料组乳腺组织中SCD的mRNA表达量显著低于低精料组,又通过检验乳腺组织中SCD的甲基化情况,发现在其启动子区的第15和18位的CpG岛发生甲基化。高精料日粮能提供较多的能量满足泌乳期反刍动物营养需求,但却未能有效优化乳成份组成。 5.高精料日粮对山羊乳腺组织中SREBP-1c与脂代谢相关基因的影响 前一章的研究结果显示高精料日粮可能导致反刍动物乳脂下降(MFD),本章试验选用8只本地泌乳期山羊,分别饲喂低精料以及高精料日粮,采集乳腺组织,分析其中与乳脂合成有关的几个基因以及转录因子的mRNA表达量,如与脂质吸收和转运有关的脂蛋白脂酶(LPL)、与脂肪酸在组织中重新合成有关的脂肪酸合成酶(FAS)以及乙酰辅酶A羧化酶(ACC)、与脱饱和有关的硬脂酰辅酶A脱氢酶(SCD),参与脂肪细胞分化的过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)γ,以及调控这几个基因的转录因子固醇调节元件结合蛋白(SREBP)1c。研究高精料日粮诱导反刍动物乳脂下降与脂质合成有关的转录因子和基因之间的关联。结果表明,高精料日粮条件下,反刍动物乳脂率下降,乳中顺-9,反-11共轭亚油酸含量显著降低,同时乳腺组织中ACC、LPL、SCD的mRNA表达量显著下调。