母猪泌乳与发情转换的氨基酸营养调控效应及机制研究

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现代高产母猪泌乳期需要大量营养物质保障仔猪的哺乳需求。然而,泌乳期采食量不足通常引起母猪体储动员增加,导致体重损失严重。泌乳期失重过大导致母猪断奶至发情间隔(Weaning to estrus interval,WEI)延长、卵泡发育受阻,降低卵母细胞质量和排卵率,对繁殖性能产生不利影响,缩短母猪繁殖寿命。泌乳期失重可能通过改变代谢状态影响母猪卵泡发育,但失重对母猪生理代谢影响的机制尚不完善。此外,哺乳期母猪机体氨基酸代谢活跃,失重导致母猪体蛋白分解代谢加剧,能否通过提高母猪氨基酸营养恢复高失重母猪正常代谢,促进卵泡发育和发情启动尚不清楚。因此,本论文首先解析高、低泌乳期失重母猪生理代谢差异;研究母猪妊娠后期、泌乳期氨基酸动态代谢规律;进一步对高、低失重断奶母猪进行氨基酸营养干预,阐明氨基酸营养对母猪卵泡发育和情期启动的影响及机制;最后,通过大群试验考察配种前氨基酸营养干预对母猪繁殖性能的影响。研究分为5个部分:试验一高、低泌乳期失重母猪繁殖生理和营养代谢的比较研究本试验旨在比较研究高(High lactational weight loss,HWL)和低(Low lactational weight loss,LWL)泌乳期失重母猪血液生理代谢的差异。试验统计64头(3-4胎)母猪体重、繁殖性能等参数,根据泌乳期失重中位数(10.15%)为判定标准,分别选取HWL(12.65%)和LWL(2.89%)母猪各10头,检测血浆生化、代谢激素、抗氧化酶和乳成分等指标。同时,采用超高效液相色谱-飞行时间质谱对血浆代谢产物进行正、负离子模式分析。研究结果显示:(1)与LWL母猪相比,HWL母猪采食量低(P<0.05),WEI延长(P<0.05),但产仔性能和乳成分无显著差异(P>0.05);(2)HWL母猪泌乳期体脂肪(26.10vs11.86%)和体蛋白(9.44vs0.27%)损失显著高于LWL母猪(P<0.05);(3)HWL母猪断奶血浆中IGF-1浓度显著低于LWL母猪(P<0.05),但断奶血浆中FGF21、NEFA、MDA及AST浓度显著高于LWL母猪(P<0.05);(4)代谢组学数据显示,HWL母猪与LWL母猪存在46种差异化代谢产物,其中氨基酸及其衍生物18种;进一步通过Kegg分析发现这些代谢产物主要集中在氨基酸代谢、脂肪酸代谢、胆汁酸生物合成和核苷代谢等代谢途径上。研究表明,HWL母猪泌乳期体蛋白分解和脂肪动员增加,机体代谢紊乱(尤其是氨基酸代谢),从而引起氧化应激和代谢损伤,导致母猪泌乳与发情转换受阻,WEI延长。试验二妊娠后期及泌乳期母猪氨基酸吸收与代谢动态规律研究试验一研究发现高、低泌乳期失重母猪氨基酸代谢存在显著差异。本研究旨在考察母猪妊娠后期、泌乳早期和泌乳高峰期氨基酸的吸收与代谢规律。试验选取8头二胎母猪分别在股动脉、肠系膜静脉、门静脉和肝门静脉安装血插管。在分娩-10、-3、+3和+17天,从采食前0.5小时开始,每间隔1小时连续采集8组血液样本。测定血液气体、血浆代谢物以及营养物质的表观总肠道消化率(Apparent total tract digestibility,ATTD)。研究结果显示:(1)母猪的生理阶段显著影响采食量、干物质、能量、氮、脂肪和粗纤维的ATTD(P<0.05);(2)除Glu、O2、尿素外,所有门脉净流量均为正值,且均受生理阶段和采样时间的影响(P<0.05);与分娩前水平相比,泌乳第3天AA的净门静脉摄取量降低3-63%,而泌乳第17天AA的净门静脉摄取量增加40~100%;除Glu外,所有AA的净门脉流量均在采食后1.5~2.5h达到高峰,且与母猪采食量呈正相关关系;Met(49%)、Thr(54%)和His(54%)的净门脉回收率较低,其余必需AA的净门脉回收率较高(63-69%),且在各个阶段无显著差异;(3)在采食后0.5~2.5h,Lys、Thr、Ile、Leu和Phe的肝脏净摄取(即肝脏氧化)达到峰值,而Trp、Val和His的摄取是恒定的,Met接近于零。研究表明,Met、Thr和His的净门脉回收率显著低于其它必需AA。采食后0.5~2.5h,肝脏AA氧化达到高峰。在泌乳高峰期(+17),PDV和肝脏的产热量约是其他时期的两倍。赖氨酸是泌乳高峰期的限制性氨基酸,但非泌乳早期的限制性氨基酸。试验三妊娠期能量和氨基酸摄入对母猪繁殖性能、内分泌、氧化还原状态及泌乳期失重的影响本试验旨在考察妊娠期能量和氨基酸摄入对高胎次母猪繁殖性能、乳成分、血液生化指标及胎盘养分转运和抗氧化相关基因的影响,同时通过妊娠期营养摄入调整构建泌乳期高、低失重母猪模型。试验选取68头(7-9胎)体重相近的LY母猪,妊娠全期日粮为能量(3.0vs3.4 DE Mcal/Kg)和氨基酸(0.4vs0.69%Lys)2×2设计,泌乳期饲喂统一日粮,检测血液生化指标、激素、酶活及胎盘相关基因表达。研究结果显示:(1)妊娠期高能摄入降低仔猪活产仔数(P<0.05),但增加了仔猪出生重(P<0.05),同时妊娠期高能摄入降低了妊娠30天、60天血浆孕酮浓度(P<0.05),妊娠90天血浆谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase,GSH-Px)和总超氧化物歧化酶(Total superoxide dismutase,T-SOD)浓度(P<0.05);妊娠期高能摄入提高了母猪初乳中乳脂含量(P<0.05),且仔猪哺乳期平均日增重增加(P<0.05);(2)妊娠期高氨基酸摄入有提高仔猪出生窝重和初乳中乳蛋白浓度的趋势(P<0.1),增加了妊娠110天血浆尿素氮和妊娠90天血浆T-SOD浓度(P<0.05);(3)妊娠期高能摄入降低了胎盘GPX的m RNA表达量,增加了胎盘葡萄糖转运载体(Glucose transporter 3,GLUT3)的m RNA表达量(P<0.05);妊娠期高氨基酸摄入增加了胎盘ESOD和SNAT1的mRNA表达量(P<0.05);(4)提高妊娠期能量和氨基酸摄入水平均增加了母猪妊娠期增重(P<0.05),但降低母猪泌乳期采食量,导致泌乳期失重增加(P<0.05)。研究表明,妊娠期高能摄入通过降低机体早期孕酮浓度和抗氧化能力影响胎儿存活,但通过提高胎盘养分转运增加仔猪出生重;妊娠期高氨基酸摄入能改善机体抗氧化和胎盘氨基酸转运能力;妊娠期同时提高能量和氨基酸摄入将抑制母猪泌乳期采食,导致泌乳期失重增加。试验四断奶后氨基酸摄入对不同失重母猪卵泡发育和情期启动的影响及机制本试验旨在阐明断奶后日粮氨基酸摄入对不同泌乳期失重母猪WEI、卵泡发育的影响及其潜在机制。选取试验三结束后产生的高(11.33%,试验三高能高氨基酸组)、低(2.48%,试验三低能低氨基酸组)泌乳期失重母猪,断奶后分别饲喂含高(1.0%Lys)、低(0.5%Lys)氨基酸日粮至发情屠宰,检测血液、卵泡液中氨基酸、激素、酶活浓度以及繁殖轴相关基因表达。研究结果显示:(1)泌乳期高失重降低了背最长肌蛋白浓度,以及RNA:DNA和Protein:DNA之比,延长母猪WEI(P<0.05),同时有降低发情时卵泡液体积的趋势(P<0.1);泌乳期高失重降低了断奶时血浆IGF-1、发情时血浆和卵泡液中雌二醇浓度(P<0.05),同时有降低发情时血浆和卵泡液中IGF-1浓度的趋势(P<0.1);(2)断奶后日粮高氨基酸摄入增加了母猪背最长肌蛋白浓度(P<0.05),卵泡液中Leu、Ile、Val及Arg浓度(P<0.05),卵泡液体积和大卵泡数量(P<0.05),发情时血浆中IGF-1和雌二醇浓度以及卵泡液中雌二醇浓度(P<0.05);(3)泌乳期高失重降低了AVPV中Kiss-1、ARC和肝脏中ERα以及卵巢中Cyp17A1和BMP-15的m RNA表达量(P<0.05);断奶后高氨基酸摄入增加了AVPV中Kiss-1、ARC中ERα、卵巢中IGF-1R、Cyp19A1、BMP-15以及肝脏中IGF-1的m RNA表达量(P<0.05)。研究表明,泌乳期高失重母猪机体蛋白分解加剧,激素分泌紊乱,抑制繁殖轴情期启动相关基因表达,导致卵泡发育受阻、WEI延长;断奶后高氨基酸摄入能通过调节机体氨基酸组成、激素分泌以及繁殖轴情期启动基因的表达,促进高失重母猪卵泡发育。试验五配种前补充氨基酸和能量对母猪繁殖性能、内分泌及氨基酸代谢的影响本试验旨在通过泌乳后期到发情阶段给母猪进行营养补饲,考察配种前营养补充对随后母猪繁殖性能的影响。试验选取320头母猪,日粮处理分别为对照组、对照+油脂组、对照+氨基酸组及对照+复合组,试验周期为泌乳第三周至配种。研究结果显示:(1)配种前营养补充有降低仔猪窝内体重变异的趋势(P=0.08),但对仔猪出生重、产仔数无显著影响;(2)配种前营养补充影响母猪断奶前2天血浆GGT、血浆TP浓度,断奶后2天血浆尿素和NEFA的浓度(P<0.05);配种前营养补充影响断奶后2天血浆Leu、Ile、Val、Asp、Glu和Ser浓度(P<0.05)。此外,配种前营养补充影响断奶后2天血浆IGF-1的浓度(P<0.05)。研究表明,配种前日粮营养补充能通过改变母猪血浆氨基酸组成、代谢激素分泌,降低仔猪窝内体重变异。基于上述五个试验,本论文结论如下:(1)泌乳期高失重母猪蛋白质分解和脂肪动员增加,引起氨基酸分解代谢和脂肪酸氧化等代谢途径紊乱,抑制卵泡发育,导致母猪泌乳与发情转换受阻,延长断奶至发情间隔;(2)高失重母猪断奶后提高氨基酸摄入通过调节机体激素分泌、繁殖轴情期启动基因的表达,促进卵泡发育;同时,配种前补充氨基酸和能量降低下一胎仔猪出生窝内体重变异。
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