泌乳反刍动物需要大量葡萄糖以维持泌乳能量和合成乳成分,因此为奶畜提供适量的代谢葡萄糖,是维持奶畜高产的物质前提,也是维护乳腺健康的重要保障。有关葡萄糖供给影响奶畜泌乳性能方面已有不少研究,但涉及其调节机制的研究仍然不足。因此,明确乳腺葡萄糖供给对奶畜乳腺泌乳性能的调节及其代谢机制,对于完善反刍动物葡萄糖营养体系具有重要意义。据此,本论文通过大群采样分析、体内乳腺局部葡萄糖梯度灌注、奶山羊乳腺原代上皮细胞体外培养等研究,结合生理机制和生物信息学分析,系统分析不同葡萄糖供给量的奶山羊在泌乳性能、代谢特征等方面的差异,探究奶山羊乳腺糖代谢随葡萄糖供给量变化的规律,解析调节奶山羊乳糖产量关键信号通路,并提出维持乳腺乳糖合成的营养调控策略,为保障泌乳奶畜稳产和高产提供理论依据和技术支持。1.乳腺葡萄糖利用差异奶山羊的代谢特征及其泌乳性能（Part1）选择同一牧场75头奶山羊（体重:58.7±1.6 kg,泌乳天数:132±16天,奶产量:1.85±0.68kg/d）,记录奶产量,采集奶山羊颈动脉和乳静脉血液,测定其血液糖代谢相关指标和血气参数,计算动静脉葡萄糖浓度差以反映葡萄糖利用程度,分析代谢指标和泌乳性能间的相关;根据效能分析选择动静脉葡萄糖浓度差最大和最小的奶山羊各6头,分析其乳腺功能差异,解析乳腺葡萄糖利用影响奶山羊生产性能的代谢机制。结果发现,奶产量与奶山羊颈动脉葡萄糖浓度（P<0.01）及乳静脉乳酸浓度（P<0.01）、BHBA（P=0.01）等显著相关;与动静脉葡萄糖浓度差小（利用较低）的奶山羊相比,浓度差大（利用较高）的奶山羊奶产量（P<0.01）、乳糖产量（P<0.01）、乳静脉总CO2浓度（P=0.01）显著较高,而乳静脉白细胞数（P=0.05）显著较低。乳静脉血液转录组分析发现,乳腺葡萄糖利用较高的奶山羊其糖酵解/糖异生等通路相关基因的表达下调,而葡萄糖利用较低的奶山羊其NF-κB信号通路、NOD样受体信号通路相关基因表达出现上调。这些结果提示,奶山羊乳腺葡萄糖利用与其奶产量有密切联系,乳腺葡萄糖利用不同的奶山羊在葡萄糖代谢、免疫状态和乳腺代谢速率方面存在差异,提示改变乳腺葡萄糖供给量对奶产量和乳腺代谢有调控作用。2.乳腺葡萄糖供给量对奶山羊乳产量的代谢调节机制（Part2）本部分选择6头泌乳中期奶山羊,安装阴外动脉血插管灌注葡萄糖,研究乳腺葡萄糖供给量对奶山羊泌乳的影响及其乳腺代谢调节机制。以满足81%泌乳能量需求的基础日粮为对照,对奶山羊分别进行6水平的葡萄糖梯度灌注（0,20,40,60,80,100g/d）,试验按照6×6拉丁方设计进行。记录奶产量,采集奶样并测定乳成分、葡萄糖相关代谢物、氧化应激指标和乳中氨基酸浓度;采集血样测定血液生理生化参数、胰岛素、胰高血糖素和氨基酸浓度。研究发现,奶产量和乳糖产量随葡萄糖灌注量的增加呈二次增加（P<0.01）,在60 g/d水平时达到最高;血流量（P<0.05）、乳动脉葡萄糖供应量（P<0.05）随其灌注量从0增至60g/d呈现显著增加,随后则无显著变化;葡萄糖利用率则随其灌注量增加而显著下降（P<0.01）。分析乳中相关指标发现,随着葡萄糖供应增加葡萄糖浓度（P=0.03）和抗氧化能力（P=0.05）呈现二次增加,而葡萄糖6-磷酸（G6P,P<0.01）和活性氧（P<0.01）呈现二次降低,G6P与葡萄糖比例呈二次下降趋势（P=0.07）;乳酸浓度线性增加（P=0.02）,丙二醛浓度呈现降低的趋势（P=0.07）。血液激素方面,所有葡萄糖灌注组中胰岛素增加（P<0.01）,而胰高血糖素呈现与胰岛素相反的动态变化;随着葡萄糖灌注水平升高,胰岛素抵抗指标（RQUICKIBHB）呈现二次降低（P<0.01）。可见,乳腺葡萄糖供给对奶产量呈现剂量依赖性调节,通过影响血流量、乳腺葡萄糖利用率和葡萄糖代谢而实现;当供给过多时,葡萄糖用于糖酵解比例增加,导致乳酸浓度上升和活性氧积累,这可能是葡萄糖水平较高时乳糖合成量减少和乳腺健康状况下降的主要原因。3.乳腺葡萄糖供给量调节奶山羊乳产量的关键分子机制（Part3）基于第二部分葡萄糖梯度灌注试验结果,确定3种葡萄糖剂量,即0、60和100g/d,分别模拟三种乳腺葡萄糖营养状态:葡萄糖缺乏、葡萄糖适宜和葡萄糖过量。按二重复3×3拉丁方设计进行梯度灌注试验,每期时间为12天,包括5天过渡期和7天灌注处理,在灌注的最后一天活体采样,收集乳腺组织进行转录组分析。通过差异共表达分析和网络拓扑学分析,筛选出对葡萄糖剂量响应的动态网络标志物（DNB）。此外,通过key driver分析获得了由过量葡萄糖诱导的乳腺糖酵解分子网络,并发现了关键基因,它们主要控制着由于葡萄糖过量而改变的乳腺代谢子网络,包括NFKB2、HSPA8、MAP3K14、HEXB和HSPA5,其中NFKB2通过全局差异共表达网络被预测为主要的关键基因。为了验证筛选出的DNB和关键基因,开展了奶山羊原代乳腺上皮细胞体外试验。在不同葡萄糖浓度（5、10、20 mmol/L）下培养细胞,处理24小时后分析测定细胞关键基因表达水平。体外试验结果验证了在体试验,说明DNB筛选和关键基因的准确性。在此基础上,将糖代谢调节剂（灵芝酸A、Galloflavin）、NF-κB2 激活剂（Phorbol 12-myristate 13-acetate）和 NF-κB2 抑制剂（4-N-[2-（4-phenoxyphenyl）ethyl]-4,6-quinazolinediamine）分别添加到含有高剂量葡萄糖的培养基中,检测这些调节剂的作用效果。结果发现,NF-κB2在高糖诱导糖酵解过程中起关键作用,抑制NF-κB2可减少下游糖酵解,并加速细胞内ROS清除,抑制乳腺高糖诱导的糖酵解迁移,减少对乳腺健康的潜在危害。综上所述,乳腺葡萄糖供给量对奶产量和乳糖合成量的影响不依赖于能量平衡状态,而与葡萄糖利用率和胞内糖代谢途径有关。过量葡萄糖供给通过NF-κB2增加乳腺糖酵解水平,并导致胞内ROS积累、葡萄糖利用率和奶产量降低;抑制NF-κB2、糖酵解和加速细胞内ROS清除,可增加乳腺葡萄糖过量时的乳糖合成效率,并维持乳腺健康状况。