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《中国农业科学院》 2011年
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芦丁对奶牛泌乳性能、瘤胃消化代谢和对大鼠乳腺发育的影响

郭旭东  
【摘要】:芦丁是一种从植物中提取的黄酮类物质,广泛存在于自然界,现有研究证明,对于人类来说芦丁既可以作为治疗药物,又能够作为保健品使用。奶牛生产性能的发挥从消化生理和泌乳生理角度分析,在很大程度上依赖于瘤胃内营养物质的消化代谢和泌乳器官乳腺的发育。本研究以泌乳奶牛和Wistar大鼠为研究对象和试验动物,就芦丁对奶牛泌乳性能、瘤胃内环境和消化代谢以及动物乳腺发育及泌乳维持的作用展开试验研究,从营养学和生理学方面探索芦丁对奶牛生理营养作用及其调控乳腺发育的作用机制和使用效果。具体研究内容分为以下十个部分: 试验一、芦丁对奶牛泌乳性能的影响 研究芦丁对奶牛泌乳性能的影响,探索芦丁在日粮中的适宜添加剂量,为芦丁在奶牛营养与饲料中的科学使用提供依据。选用生理阶段相近的经产中国荷斯坦奶牛20头,随机分成4组,每组5头。分别在基础日粮中每日每头添加芦丁0.0(对照组)、1.5、3.0、4.5mg/kg。试验期11周,其中预饲期1周,正试期10周。隔日记录试验牛的产奶量,并于试验第5、35、65日采集乳样进行乳成分分析。结果显示,与对照组相比,3.0mg/kg·BW和4.5mg/kg·BW芦丁处理组都显著提高了奶牛的产奶量(P0.05),而1.5 mg/kg·BW芦丁处理组与对照组奶牛产奶量差异不显著(P0.05);1.5 mg/kg·BW芦丁处理和3.0mg/kg·BW处理乳脂率虽低于对照组(P0.05),但仍在正常值范围内,4.5mg/kg·BW芦丁处理乳脂率同对照组差异不显著(P0.05),各处理组间牛乳乳蛋白、乳糖、非脂固形物差异不显著(P0.05)。试验表明:芦丁能够提高奶牛泌乳性能,同时保持主要乳成分不受影响,在本试验条件下,芦丁适宜添加量为3.0mg/kg·BW。 试验二、芦丁在奶牛胃肠道不同部位出现的峰值研究 研究芦丁在奶牛胃肠道不同部位出现的峰值及其特点。利用4头安装有永久性瘤胃瘘和十二指肠瘘的成年奶牛,采用自身配对设计,对照期饲喂基础全混合日粮(TMR),试验期每日每头在基础日粮中一次性投喂芦丁3.0mg/kg·BW,在投喂后1 ~ 8 h每小时采集瘤胃液、十二指肠液和血液,检测其中芦丁和槲皮素的含量。结果显示,芦丁和槲皮素在奶牛瘤胃液中分别于饲喂后1 h和2 h达到峰值3.017±0.153μg/ml和1.148±0.153μg/ml;十二指肠液中在6 h出现峰值2.133±0.057μg/ml和0.214±0.004μg/ml;在血液中芦丁和槲皮素均出现两个峰值,芦丁的峰值出现在1 h(0.180±0.029μg/ml)和8 h(0.229±0.014μg/ml),槲皮素的峰值在1h(0.064±0.002μg/ml)和8h(0.089±0.007μg/ml)。试验表明:芦丁及其代谢产物槲皮素在奶牛胃肠道中出现的峰值因饲喂时间和消化部位不同而有差异。 试验三、芦丁对奶牛血液生化指标和激素水平的影响 在奶牛日粮中添加芦丁,测定奶牛血液生化指标、免疫指标和激素水平的变化,旨在探索芦丁对奶牛血清学指标和泌乳相关激素水平的影响。选用生理状态等相近的经产中国荷斯坦泌乳牛10头,随机分成2组,每组5头。分别在基础日粮中每日每头添加芦丁0.0 mg/kg·BW(对照组)和3.0 mg/kg·BW(试验组)。试验期11周,其中预饲期1周,正试期10周,在试验第5、35、65日采集血样,检测其生化、免疫和激素指标。试验组与对照组相比,总蛋白、白蛋白、葡萄糖水平差异不显著(P0.05),芦丁可以显著降低奶牛血液中尿素氮的含量(P0.05);IgG、谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、碱性磷酸酶(ALP)、皮质醇(Cort)含量两组差异不显著(P0.05),试验组溶菌酶(LZM)水平显著高于对照组(P0.05);试验组和对照组奶牛血液中雌激素(E2)、孕激素(P)和催乳素(PRL)差异不显著(P0.05),试验组催乳素水平由试验第5日12.19 ng/ml至第65日提高到13.94 ng/ml呈现上升趋势。试验显示:芦丁能够降低奶牛血液中尿素氮水平,提高溶菌酶含量。 试验四、芦丁对奶牛瘤胃消化代谢的影响 研究芦丁对奶牛瘤胃消化代谢的影响,旨在为探讨芦丁对奶牛瘤胃发酵的调控作用提供数据与参考。利用安装有永久性瘤胃瘘和十二指肠瘘的4头成年奶牛,采用自身配对设计,对照期饲喂TMR ,试验期每日每头在TMR中一次性投喂芦丁3.0mg.kg·BW,在投喂后1 h ~ 8 h每小时采集瘤胃液,检测瘤胃液中pH值、氨态氮(NH3-N)、挥发性脂肪酸(VFA)、瘤胃原虫数量、微生物蛋白的变化情况。结果显示,试验期瘤胃液pH值5.92低于对照期6.16(P0.05),NH3-N浓度11.03 mg/100ml低于对照期20.07 mg/100ml(P0.05),总挥发性脂肪酸(TVFA)试验期96.72 mmol/L高于对照期83.12 mmol/L(P0.05),乙酸浓度61.00 mmol/L高于对照期51.47 mmol/L(P0.05),丙酸浓度36.35 mmol/L高于对照期19.95 mmol/L(P0.05),乙酸/丙酸的比例试验期与对照期差异不显著(P0.05),乙酸、丙酸在TVFA中所占的比例试验期与对照期差异也不显著,试验期中瘤胃原虫数12.54(×105个/ml)低于对照期16.37(×105个/ml)(P0.05),原虫蛋白含量试验期3.71 mg/ml低于对照期5.14 mg/m(lP0.05),菌体蛋白含量试验期1.50 mg/ml高于对照期0.86 mg/ml(P0.05)。试验表明:芦丁具有以下作用,降低瘤胃中NH3-N浓度,增加挥发性脂肪酸的总量,增加乙酸、丙酸的浓度,降低瘤胃pH值,抑制瘤胃原虫数量,降低原虫蛋白含量,增加瘤胃液中菌体蛋白的浓度。 试验五、体外法研究芦丁对奶牛瘤胃主要消化酶活性的影响 研究芦丁对奶牛瘤胃主要消化酶活性的影响。选择体况良好,体重600 kg左右,安装有永久性瘤胃瘘管的健康中国荷斯坦奶牛5头,采集瘤胃内容物制取固相和液相酶液,分别添加芦丁0.00 mg/ml(对照组)、0.02 mg/ml、0.04 mg/ml、0.06 mg/ml,混匀后检测其中淀粉酶、滤纸酶、β-葡萄糖苷酶、羧甲基纤维素酶、微晶纤维素酶、果胶酶、木聚糖酶的活性。结果显示,添加芦丁的试验组与对照组相比较,奶牛瘤胃内容物固相和液相总脱氢酶、滤纸酶、β-葡萄糖苷酶、羧甲基纤维素酶和微晶纤维素酶的活性均有显著差异(P0.05),蛋白酶活性显著低于对照组(P0.05),而淀粉酶、果胶酶与木聚糖酶与对照组相比较其酶活性差异不显著(P0.05)。试验表明:芦丁能够提高奶牛瘤胃内容物固相和液相中总脱氢酶、滤纸酶、β-葡萄糖苷酶、羧甲基纤维素酶、微晶纤维素酶的活性。 试验六、体外法研究芦丁对牛初乳酶活的影响 利用奶牛分泌到初乳中的生物活性物质——酶作为指标,来分析和评价芦丁对奶牛乳腺细胞的作用。采集5头健康中国荷斯坦奶牛分娩后第二天的初乳,向初乳样品中添加5个芦丁浓度剂量梯度0 mol/L(对照)、10~(-7) mol/L、10~(-6) mol/L、10~(-5) mol/L、10~(-4) mol/L,混匀后检测初乳中β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、碱性磷酸酶(ALP)、乳过氧化物酶(LP)、γ-谷氨酰转肽酶(γ-GT)的活性。检测结果显示10~(-6) mol/L、10~(-5) mol/L、10~(-4) mol/L剂量组NAG酶比活力分别为7.61、6.92、6.43(U/L)显著低于对照组9.74(U/L)(P0.05),10~(-7) mol/L剂量组NAG酶比活力为8.17 U/L与对照组相比差异不显著(P0.05);各剂量组ALP酶活性差异不显著;10~(-7) mol/L、10~(-6) mol/L、10~(-5) mol/L、10~(-4) mol/L各剂量组LP酶比活力分别为58.30、65.00、72.94、77.03(U/ml)显著高于对照组48.89(U/ml)(P0.05);10~(-7) mol/L、10~(-6) mol/L剂量组γ-GT酶比活力分别为11613.49、11371.1(6U/L),显著高于对照组10248.84(U/L)(P0.05),10~(-5) mol/L、10~(-4) mol/L剂量组γ-GT酶比活力与对照组相比差异不显著(P0.05)。本试验结果表明:在试验室条件下,芦丁能够提高奶牛初乳中LP和γ-GT酶活性,抑制NAG酶活性,对ALP影响差异不显著。 试验七芦丁对大鼠泌乳性能的影响 通过研究芦丁对大鼠泌乳性能、内分泌激素、乳腺器官指数的影响,考察芦丁调节大鼠乳腺泌乳和维持泌乳的作用。试验选择18只Wistar受孕母鼠,随机分为3组,每组6只,分别为对照组(每日每只灌胃生理盐水2ml)、芦丁组(每日每只灌服芦丁60 mg/kg·BW)、雌二醇组(每周每只肌注雌二醇60ug/kg·BW),从哺乳第4天开始连续给药2周,基础日粮相同。测定指标包括:大鼠泌乳量,仔鼠平均体增重,乳腺器官指数,血浆与乳腺组织中雌激素(E2)、孕激素(P)、催乳素(PRL)、生长激素(GH)的含量。试验结果显示,芦丁组大鼠泌乳量7.35(g/h)显著高于对照组5.73(g/h)(P0.05),与雌二醇组8.22(g/h)差异不显著(P0.05);芦丁组与雌二醇组相比,仔鼠体增重差异不显著(P0.05),但芦丁组与雌二醇组仔鼠体增重显著大于对照组(P0.05);芦丁组大鼠血浆与乳腺组织中E2、PRL、GH的水平显著高于对照组(P0.05),低于雌二醇组(P0.05),P水平各组间差异不显著(P0.05);雌二醇组和芦丁组大鼠乳腺器官指数显著高于对照组(P0.05)。试验结果表明:在本试验条件下,芦丁能够促进乳腺分泌乳汁,显著提高雌性大鼠泌乳量,对促进大鼠乳腺器官的发育有一定作用,能发挥类雌二醇样作用。 试验八芦丁对雌性青春期大鼠乳腺发育及相关激素与受体水平的影响 通过研究芦丁对雌性青春期大鼠内分泌激素水平、激素受体表达的影响和乳腺组织形态学变化的观察,探讨芦丁对乳腺发育的作用。选取24只雌性青春期Wistar大鼠,随机分为3组,对照组(Con):每日每只灌胃生理盐水2 ml;芦丁组(Rut):每日每只灌服芦丁60 mg/kg·BW;雌二醇组(Est):每周每只肌注雌二醇60μg/kg·BW。试验期2周,结束时检测大鼠血浆和乳腺组织中雌激素(E2)、孕激素(P)、催乳素(PRL)、生长激素(GH)含量及其受体表达,并进行乳腺组织形态学观察。研究结果显示,Est组、Rut组、Con组大鼠血浆与乳腺组织中E2、PRL水平分别依次降低,差异显著(P0.05);Rut组P水平显著高于Con组(P0.05),与Est组相比,差异不显著(P0.05);Est组GH水平高于Rut组,Rut组GH水平高于Con组,差异均不显著(P0.05)。雌激素受体(ER)、孕激素受体(PR)、催乳素受体(PRLR)、生长激素受体(GHR)在乳腺组织中的表达量依次为Est组Rut组Con组(P0.05)。Rut组大鼠乳腺组织切片腺泡管腔直径大于Con组(P0.05),小于Est组(P0.05)。试验表明:在本试验条件下,芦丁能够提高雌性青春期大鼠E2、P水平,促进PRL分泌,上调乳腺组织中ER、PR、PRLR、GHR的表达量,促进乳腺发育,发挥类雌二醇样作用。 试验九芦丁对去卵巢处女大鼠乳腺发育作用的影响 研究芦丁对去卵巢处女大鼠内分泌激素水平、激素受体表达的影响以及乳腺组织形态变化,旨在了解和认识芦丁促进乳腺发育的类雌激素样作用功效。试验选择32只去卵巢处女Wistar大鼠,随机分为四个处理组,假手术组(Sham),每日每只灌胃2 mL生理盐水;卵巢切除组(Ova),每日每只灌胃2 mL生理盐水;去卵巢芦丁组(Ova+Rut),每日每只按60 mg/kg·BW剂量灌服芦丁;去卵巢雌二醇组(Ova+Est),每周每只肌注雌二醇(60 ug/kg·BW)一次。试验为期两周,试验结束后采集大鼠血液样品、乳腺组织样品进行测定分析。试验结果显示,Ova+Rut组和Ova+Est组大鼠血浆中雌激素(E2)的水平高于Ova组(P0.05),该两组间差异不显著(P0.05),Ova+Rut组水平低于Sham组(P0.05),Ova+Est组与Sham组差异不显著(P0.05),各处理组间乳腺组织中E2含量呈现相同规律;各处理组血浆与乳腺组织中催乳素(PRL)的含量变化趋势为Ova组Ova+Rut组Ova+Est组Sham组(P0.05),各处理组血浆中生长激素(GH)的含量变化趋势为Ova组Ova+Rut组Ova+Est组Sham组(P0.05),各处理组乳腺组织中GH含量变化趋势为,Ova组低于Ova+Rut组和Ova+Est组(P0.05),Ova+Rut组低于Sham组(P0.05),Ova+Rut组和Ova+Est组间差异不显著(P0.05),Ova+Est组与Sham组差异不显著(P0.05);Ova组、Ova+Rut组、Ova+Est组、Sham组各组间大鼠乳腺组织中雌激素受体(ER)、催乳素受体(PRLR)、生长激素受体(GHR)表达量依次增大(P0.05),呈现相同变化趋势;乳腺组织形态学观察发现,Ova+Rut组、Ova+Est组、Sham组乳腺组织的发育显著好于Ova组(P0.05)。结果表明:在本试验条件下,芦丁能够提高去卵巢处女大鼠E2水平,促进垂体分泌PRL、GH,上调乳腺组织中ER、PRLR、GHR的表达量。 试验十芦丁对哺乳大鼠乳腺激素受体表达量的影响 本试验目的是研究芦丁对哺乳期大鼠泌乳相关激素受体表达量的影响。试验选择18只Wistar哺乳母鼠,随机分为3组,每组6只,分别为对照组(Lac-Con组)每日每只灌胃生理盐水(2 mL)一次、芦丁组(Lac-Rut组)每日每只灌服芦丁(60 mg/kg·BW)一次、雌二醇组(Lac-Est组)每周每只肌注雌二醇(60μg/kg·BW)一次,从哺乳第4天开始连续给药2周,基础日粮相同。检测哺乳大鼠乳腺组织中雌激素受体(ER)、孕激素受体(PR)、催乳素受体(PRLR)、生长激素受体(GHR)的表达量,并对乳腺组织进行形态学观察。试验显示,ER、PR、PRLR、GHR在乳腺组织中的表达量Lac-Est组Lac-Rut组Lac-Con组(P0.05);乳腺腺泡/管腔直径统计显示Lac-Est组和Lac-Rut组高于Lac-Con组(P0.05),Lac-Est组与Lac-Rut组差异不显著(P0.05)。试验结果表明:在本试验条件下,芦丁具有诱导ER、PR、PRLR和GHR表达的作用。 综上所述,本文系统地研究了芦丁对奶牛生产性能的影响,对瘤胃消化代谢的调节作用,及对乳腺和机体免疫功能的影响,探讨了芦丁对乳腺发育和维持泌乳的影响及相关内分泌作用。根据试验结果与分析讨论,可以得出以下主要结论,在本研究条件下:芦丁及其代谢物槲皮素在瘤胃液中出现峰值的时间为饲喂后1 h和2 h,在十二指肠液中出峰时间为6 h,在血液中出双峰时间均为1 h和8 h。日粮中按3.0 mg/kg添加芦丁,可以显著提高奶牛产奶量;日粮中添加芦丁可以改善瘤胃发酵和氮代谢,促进氮的代谢和利用,在一定程度上可抑制瘤胃原虫数量,降低原虫蛋白含量,增加瘤胃液中菌体蛋白的浓度。日粮中添加芦丁能够提高奶牛瘤胃内容物固相和液相中总脱氢酶、滤纸酶、β-葡萄糖苷酶、羧甲基纤维素酶、微晶纤维素酶活性,对奶牛免疫功能和激素水平无调节作用,可在一定程度上提高血清中溶菌酶的浓度,降低血液中尿素氮水平。芦丁能够提高奶牛初乳中LP和γ-GT酶活性,抑制NAG酶活性,对ALP影响差异不显著。在Wistar大鼠试验中,芦丁能够促进哺乳大鼠乳腺分泌乳汁,对大鼠乳腺器官的发育有一定的促进作用,能发挥类雌二醇样作用;能够提高雌性青春期大鼠E2、P水平,促进PRL分泌,上调乳腺组织中ER、PR、PRLR、GHR的表达量,促进乳腺发育,有类雌二醇样作用的功效;能够提高去卵巢处女大鼠E2水平,促进垂体分泌PRL、GH,上调乳腺组织中ER、PRLR、GHR的表达量;具有诱导ER、PR、PRLR和GHR表达的作用。
【学位授予单位】:中国农业科学院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S823.5

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