泌乳奶牛乳腺中乳脂肪和乳蛋白合成的互作及其研究進展

白 晨 哈斯額爾敦 敖長金

隨著奶牛乳腺中乳蛋白和乳脂肪合成機理研究的不斷深入，乳蛋白和乳脂肪在乳腺中合成時是否存在互作關系成為一個亟需研究的課題。為了研究奶牛產乳性能的影響因素及其機制，國內外學者通常通過改變飼糧營養(yǎng)水平或體內灌注乳成分前體物來觀測乳成分的變化，體外利用神經內分泌激素、細胞因子或乳成分前體物等刺激乳腺上皮細胞，觀測泌乳關鍵酶、泌乳相關基因表達和泌乳相關信號通路的變化來研究其泌乳機理?，F有研究結果表明，乳脂肪和乳蛋白的合成之間存在某種聯系，并呈現協(xié)同作用［1］。乳腺作為泌乳器官，由于受飼糧營養(yǎng)水平或內分泌調節(jié)等因素的影響，乳脂肪和乳蛋白的合成呈現一定的變化趨勢。在乳腺內，乳脂肪和乳蛋白的合成在攝取前體物、關鍵基因的表達等方面是否存在互作效應，是研究乳腺如何利用前體物并合成乳的關鍵點。

1 乳腺內乳脂肪和乳蛋白合成的前體物及其合成機理

1.1 乳腺內乳脂肪的合成及其前體物

牛乳的成分含量因各種因素的影響而存在很大差異，其中變化最大的成分就是乳脂肪。合成乳脂肪的脂肪酸有2種來源:從血液循環(huán)中直接攝取和乳腺上皮細胞內從頭合成。其中中短鏈脂肪酸(4～14C)主要是從頭合成;16C脂肪酸一部分是從頭合成，一部分是從血液中攝取。長鏈脂肪酸(16C以上)都是從血液中直接攝取。乳腺上皮細胞從頭合成乳脂肪所需的前體物主要是瘤胃的發(fā)酵產物揮發(fā)性脂肪酸，反芻動物合成乳脂的主要碳源是乙酸和β－羥丁酸。乙酸是乳脂肪合成的主要碳骨架，是脂肪酸從頭合成的重要底物。β－羥丁酸是乳腺上皮細胞吸收丁酸而產生的，它促進了反芻動物大約1/2的C1～C4脂肪酸的合成［2］。

1.2 乳腺中乳蛋白的合成及其前體物

90%以上的乳蛋白是由乳腺從血液中攝取氨基酸而合成。乳蛋白的合成在粗面內質網的核糖體上開始，由信號肽引導進入內質網腔，并在內質網和高爾基體內進行磷酸化和糖基化等化學修飾，再由分泌泡轉運到上皮細胞頂膜并通過胞吐的方式釋放到腺泡腔［3］。乳腺從血液中攝取的游離氨基酸主要用于蛋白質的合成，小部分非游離氨基酸以肽的形式存在于乳蛋白中。乳蛋白的主要成分是酪蛋白、β－乳球蛋白和α－乳白蛋白，這3種蛋白質合成的前體物主要是血液中的游離氨基酸和小肽，由乳腺上皮細胞合成。其中，必需氨基酸(EAA)全部來自血液，非必需氨基酸(NEAA)一部分來自血液，另一部分則由乳腺上皮細胞合成［4］。遺傳因素是影響乳蛋白形成的重要因素，尤其是對低產奶量奶牛影響更大。但通過改良品種來提高乳蛋白率需要周期較長，所以通過飼料營養(yǎng)物質調控來提高乳蛋白含量是一種較為有效的途徑［5］。

2 飼糧營養(yǎng)水平對乳腺中乳蛋白和乳脂肪合成互作的影響

2.1 提高飼糧脂肪水平的影響

20世紀 80 年代，Palmquist等［6］提出，補充飼糧脂肪，雖然提高了乳脂肪產量，但高脂肪飼糧的飼喂經常伴隨著乳蛋白含量的降低。Jenkins等［7］報道在飼糧中補充脂肪，當乳產量和乳脂肪產量升高時，經常伴隨著乳蛋白含量的下降，泌乳奶牛每攝入100 g補充脂肪，乳中蛋白質含量下降0.03%，其中酪蛋白含量降低效果最顯著，乳清蛋白的含量變化不顯著。Rabiee等［8］通過對以往的試驗結果進行分析，提出飼喂外源脂肪，乳蛋白率可顯著下降或有下降趨勢，并顯著降低了干物質采食量(DMI)，同時指出，補充鈣鹽類棕櫚酸來源的脂肪相對于補充其他來源的脂肪降低DMI的幅度更大。

已知，高產奶牛常飼喂高谷物飼糧以滿足能量需求，但當谷物飼料飼喂超過一定量時，瘤胃發(fā)酵發(fā)生變化，導致最后乳脂肪率降低，所以通過在飼糧中補充脂肪來提高能量攝入，減少高淀粉的攝入，是一種補充能量、防止乳脂降低的有效途徑，但飼喂不同類型的脂肪對乳脂率的影響不同［8］，由于受瘤胃發(fā)酵類型、瘤胃氫化作用、小腸消化吸收等因素的影響，飼糧補充脂肪對乳脂肪含量的影響取決于補充脂肪的來源和用量，張振紅等［9］提出，一般含飽和脂肪酸高的油脂可以提高乳脂肪產量，且添加的脂肪應是在瘤胃中不易分解的過瘤胃脂肪。近年來飼糧脂肪添加試驗所用的添加物無外乎以下幾種:動物油脂、鈣鹽類棕櫚酸、油料籽實、顆粒狀脂肪酸、其他鈣鹽類脂肪酸等。Wu等［10］比較分析了83個前人在奶牛飼糧中補充脂肪的試驗研究，結果列于表1，可見當飼糧添加脂肪時，其中45個組乳蛋白產量提高，同時產奶量也提高，但由于產奶量提高幅度較大而導致乳蛋白含量降低，也就是所謂的“稀釋效應”;同時提出，隨著飼糧脂肪的增加，乳產量增加，而當飼糧脂肪水平不超過8%時，乳蛋白產量也增加，表1指出試驗組有10個組乳蛋白產量增加且可以看出乳蛋白含量也增加。而當飼糧脂肪超過適當水平時，乳蛋白產量降低，因為高水平的脂肪攝入引起DMI的降低，直接導致蛋白質攝入不足，導致供給合成乳蛋白的氨基酸不足。表1也指出有26個組試驗的乳蛋白產量降低是因為DMI的降低引起的，雖然其中11個組的乳產量增加，但可以解釋為高產奶牛在泌乳高峰攝入能量不足時，消耗自己體脂來滿足泌乳需要，維持乳產量。已知，不同來源的脂肪補充物對乳蛋白含量降低的影響程度不同。奶牛飼糧中補充顆粒狀脂肪時對乳蛋白含量降低的影響最?。?］，鈣鹽類脂肪對其的影響較大［10］。

Wu等［10］提出，飼糧補充脂肪引起乳蛋白含量下降最明顯的是酪蛋白含量的下降，而酪蛋白是在乳腺內合成的，所以乳蛋白含量降低的機理出現在乳腺組織里?，F已明確，90%的乳蛋白是乳腺組織從血液中攝取氨基酸并在乳腺上皮細胞內合成的，所以乳蛋白含量的降低可能與血流量和血液中氨基酸的含量有關。乳腺對氨基酸的攝取，受血液中氨基酸的含量、動靜脈含量差等因素的影響。有學者提出在飼糧中添加脂肪的過程中，由于添加的脂肪酸使血液中游離脂肪酸含量顯著升高，乳腺中乳脂肪從頭合成過程被抑制，減少了乳腺對乙酸的需求;同時乳腺血流量顯著降低，乳腺血流量的降低會減少氨基酸的供應、降低乳蛋白的合成，最終導致乳蛋白含量降低［11］。另外，Chilliard［12］和 Onetti等［13］提出:在奶牛飼糧中添加過瘤胃保護性脂肪時，經常伴隨著乳蛋白含量的降低，因為飼喂過瘤胃脂肪后，瘤胃中微生物蛋白合成不足，可利用蛋白質缺乏，導致乳腺氨基酸的攝取減少。King等［14］研究泌乳奶牛飼喂不同氨基酸組成和不同瘤胃降解性的補充蛋白質時提出，乳腺對必需氨基酸的攝取率最高的是甲硫氨酸、賴氨酸和蘇氨酸，而這3種氨基酸對于乳合成卻最缺乏，提示高攝取率可能意味著乳腺對于乳合成所需的甲硫氨酸、賴氨酸和蘇氨酸的需求高于供應。必需氨基酸的攝取率［(動脈氨基酸含量－靜脈氨基酸含量)/動脈氨基酸含量)］隨著飼糧中添加脂肪而增加［15－16］，這也揭示，飼糧中添加脂肪可能降低了必需氨基酸的供應量，導致乳蛋白合成的降低。

表1 飼喂添加脂肪飼糧泌乳奶牛的乳產量和乳蛋白產量的變化Table 1 Changes in yields of milk and milk protein of dairy cows fed an added fat diet［10］

但也有學者認為，乳蛋白含量的下降是由于乳產量的增加幅度較大，而乳蛋白產量維持不變或小幅度增加，產生所謂的“稀釋效應”［17］，使得乳蛋白含量相對降低。Rabiee等［8］對前人開展的59個符合標準的脂肪補充試驗作數據分析時發(fā)現:飼糧補充脂肪可顯著增加或有增加乳產量、乳脂肪產量和乳脂肪含量的趨勢，顯著或有降低乳蛋白含量的趨勢，但乳蛋白產量變化不顯著。乳蛋白產量變化不顯著而乳蛋白含量降低的現象也間接證實了“稀釋效應”的存在。

另外一種說法是乳蛋白含量因飼糧中補充脂肪而下降的現象與葡萄糖代謝有關。由于添加脂肪后飼糧中谷物比例降低，導致葡萄糖前體減少，使用于葡萄糖異生的氨基酸增加，從而減少了乳腺中參與合成乳蛋白的氨基酸量［18］。由于乳腺合成蛋白質的必需氨基酸全部來自于血液，部分非必需氨基酸可在乳腺中利用葡萄糖、乙酸、必需氨基酸來合成，且合成蛋白質所需的能量主要是由乳腺中葡萄糖氧化所產生的ATP提供，合成1 L奶中的蛋白質(30 g)需要7 g葡萄糖氧化供能。而葡萄糖在乳腺中為脂肪酸的從頭合成過程提供NADPH，在乳腺細胞粗面內質網上脂酰輔酶A和α－磷酸甘油反應生成甘油三酯后聚集形成乳脂肪小球，并釋放到乳腺泡腔中，其中α－磷酸甘油也是由乳腺細胞吸收的葡萄糖發(fā)生酵解作用產生的磷酸丙糖還原而成的。有研究表明，十二指腸灌注葡萄糖后會使乳脂肪含量和產量線性降低，乳蛋白產量先上升后下降［19］。由此可見，葡萄糖可能也是乳蛋白和乳脂肪合成之間的一個中間調節(jié)物質。

有學者對飼糧添加脂肪引起的乳蛋白含量降低的現象進行了研究。Cant等［20］對飼喂高脂肪、15.4%蛋白質水平飼糧的泌乳中期奶牛進行了十二指腸和皺胃灌注酪蛋白的試驗，結果表明:十二指腸灌注酪蛋白可以部分緩解由于添加高脂肪飼糧引起的乳蛋白降低的現象，而皺胃灌注酪蛋白對乳蛋白產量影響不顯著(P＞0.10)。Canale等［21］和 Chow 等［17］表明，飼喂瘤胃保護性賴氨酸和蛋氨酸，減輕了奶牛由高脂肪飼糧攝入引起的乳蛋白含量降低，DePeters等［22］也通過飼喂魚粉觀察到了這種現象。這也預示著由飼喂高脂肪飼糧引起的乳蛋白含量降低現象是可以改變的。Vicente等［23］表明，乳蛋白含量降低的現象是可逆的，意味著在撤除飼糧中添加的脂肪后，乳蛋白產量會恢復。這表明高脂肪飼糧不會對乳腺氨基酸攝取和細胞內代謝帶來永久性的影響［10］。

2.2 提高飼糧蛋白質水平的影響

前人的研究表明，提高飼糧中粗蛋白質水平對乳蛋白的含量影響不顯著。Murphy等［24］和Beever等［25］推斷，如果奶牛不是在嚴重缺乏蛋白質營養(yǎng)的狀態(tài)下，飼糧中粗蛋白質水平和牛奶中粗蛋白質含量沒有相關性。Walker等［26］提出，飼糧營養(yǎng)物質對乳腺分泌細胞中合成重要蛋白質的影響很小。Danes等［27］通過給奶牛飼喂不同粗蛋白質水平精料的試驗也間接證實了上述觀點。這種現象的出現并不代表飼糧的蛋白質來源對乳蛋白合成的影響甚微，因為乳中的蛋白質是由乳腺攝取的氨基酸合成的，所以不同飼糧的蛋白質來源可能影響乳腺攝取氨基酸的模式及氨基酸的攝取平衡。飼糧氨基酸的水平以及氨基酸的平衡性對泌乳反芻動物乳蛋白的合成和乳產量有直接影響，氨基酸的組成較飼糧蛋白質含量對乳蛋白合成的影響更大。另外，由于奶牛瘤胃中微生物可使劣質蛋白質進行優(yōu)化，優(yōu)質蛋白質的生物學價值降低。當飼糧供給蛋白質少時，瘤胃微生物可以通過氮素循環(huán)產生微生物蛋白質，意味著胃腸道后段消化吸收的氨基酸及最終達到乳腺的氨基酸可能不同于甚至多于飼糧供給的氨基酸。

奶牛十二脂腸灌注蛋白質后，雖然乳脂肪產量顯著增加，但乳脂肪含量顯著降低［28］，蛋白質的補充顯著提高了乳腺中脂肪的合成，但是這種增加的相對比例比乳產量增加的相對比例小，所以盡管乳脂肪產量增加，但乳脂肪含量依然降低。蛋白質的補充引起乳脂肪含量降低的機理尚不明了。但Maxin等［28］提出蛋白質似乎可以刺激脂肪酸在乳腺的從頭合成，增加了中短鏈脂肪酸的百分比，降低了長鏈脂肪酸的百分比，中短鏈脂肪酸的增加可能與動脈中乳脂肪前體物含量的增加或乳腺對乳脂肪酸合成前體物的攝取效率的增加有關［29－31］。由于影響因素復雜，補充蛋白質對乳脂肪合成的影響可能是間接的，但尚需進一步的試驗研究證實。

乳腺攝取不同的氨基酸合成乳蛋白時，對乳脂肪的合成也有相應的作用。Weekes等［32］報道:賴氨酸和組氨酸的缺乏會顯著增加乳脂肪的產量。然而，必需氨基酸對乳腺乳脂肪合成的作用卻說法不一，何伯萍等［1］提出，蛋氨酸和賴氨酸上調了乳腺上皮細胞β－酪蛋白編碼基因(CSN2)和乙酰輔酶A羧化酶α基因(ACACA)的mRNA表達。目前國內外研究主要集中于不同氨基酸模式對乳腺乳蛋白合成的影響并尋找提高乳蛋白含量的理想氨基酸模式。有研究表明，不同氨基酸模式不僅對α－酪蛋白的合成有影響，還對脂肪合成關鍵酶的活性和甘油三酯的分泌有影響［33］。此外，Hopkins等［34］報道，當奶牛飼喂低纖維飼糧時，補充支鏈氨基酸能夠減輕乳脂肪降低綜合征(MFD)，可見支鏈氨基酸在體內除用于蛋白質合成外，還影響乳腺內脂肪酸的合成。Haque等［35］報道纈氨酸的不足引發(fā)了對其他支鏈氨基酸的利用不足，指出支鏈氨基酸之間存在的互作效應使一種支鏈氨基酸的不足可能干涉乳腺對其他2種支鏈氨基酸的利用。鄭春田等［36］報道，支鏈氨基酸可能通過促進催乳素的分泌而刺激產奶量，乳中干物質、粗蛋白質和乳脂肪含量的提高。

2.3 β－乳球蛋白的影響

乳腺合成的乳蛋白主要是酪蛋白和乳清蛋白。乳清蛋白中的β－乳球蛋白對乳脂肪合成有一定的作用。β－乳球蛋白是乳腺上皮細胞合成的特有蛋白質，是常乳乳清蛋白中的主要蛋白質，占乳清蛋白的 50%，占總蛋白的 12%［37］。Spector等［38］通過放射標記脂肪酸發(fā)現，β－乳球蛋白在體外與脂肪酸互相影響。此外，Puyol等［39］做競爭性試驗時發(fā)現:體內游離脂肪酸和視黃醇與β－乳球蛋白結合時具有競爭性，闡述了β－乳球蛋白可以與體內的部分游離脂肪酸結合，并對不同長度碳鏈的游離脂肪酸有不同的結合強度。這些結果提示β－乳球蛋白可能是將脂肪酸運輸進乳腺的一個載體。Pérez等［40］也指出:脂肪酸與 β－乳球蛋白結合顯著提高了乳腺細胞對脂肪酸的攝取。該機理還需從不同水平予以解釋，所以尚需進一步驗證。

3 飼糧能量載體物質的影響

當奶牛處于能量正平衡時很難動用體脂肪并將其轉運入乳腺，此時，泌乳期的飼糧脂肪是乳脂肪的唯一來源。?rskov等［41］給泌乳早期奶牛皺胃內灌注酪蛋白后發(fā)現產奶量雖然顯著提高，但體重顯著下降。這可以解釋為泌乳早期奶牛，尤其是高產奶牛體內能量處于負平衡狀態(tài)，由于泌乳需要，乳腺合成乳脂肪的脂肪酸主要來自體脂的降解和飼糧的供給，而體內脂肪酸從頭合成過程減少［42］。Auldist等［43］也報道，泌乳早期的奶牛乳中長鏈脂肪酸(除油酸外)的含量達到最高，中短鏈脂肪酸(除軟脂酸外)的含量達到最低。泌乳早期奶牛增加瘤胃可利用蛋白質的供應可以顯著提高體脂的利用效率。當機體能量充足時，體內用于供能的氨基酸減少，使更多的氨基酸被乳腺攝取并用于合成乳蛋白，而且能量充足時，瘤胃中微生物蛋白質合成增加，氨基酸含量增加，有利于乳蛋白的合成。近年來的大量研究表明，泌乳奶牛的飼糧中添加脂肪是補充奶牛能量的理想方法。奶牛飼喂添加脂肪的飼糧可以增加奶產量，因為其增加了能量攝入，改善了能量的利用效率［44］。Palmquist等［6］指出，為了提高產奶量，應該添加脂肪來提高飼糧能量含量，同時保持足夠的纖維攝入用以合成乳脂肪。

飼料中精料與粗料的比例及其組成也是影響乳蛋白和乳脂肪含量與產量的重要因素，通過不同的飼糧組成對乳蛋白和乳脂肪在乳腺內的合成及互作效應影響的研究也取得了一定的進展。有研究指出，在高精料飼糧水平下，乳脂肪前體物不僅生成不足，而且乳腺中乳脂肪的從頭合成過程受到抑制，導致乳脂率降低［45］。Jenkins等［7］報道，高淀粉飼糧條件下乳脂肪降低的現象很可能是由于高淀粉攝入和較低中性洗滌纖維攝入而導致的。這可能是因為非纖維性碳水化合物，尤其是淀粉含量的增加而導致大量淀粉經消化后轉化為葡萄糖，由于奶牛攝入有效纖維降低，使得乳脂肪合成前體物乙酸、丁酸的含量降低而導致的。Firkins等［46］發(fā)現，隨著谷物的攝入增加，乳蛋白含量也顯著增加;飼糧淀粉水平的提高顯著增加了乳產量和乳蛋白含量，卻顯著降低了纖維的消化性、乳脂肪和尿素氮的含量;當奶牛飼喂高纖維飼糧的飼糧時，顯著降低了DMI和乳蛋白的含量，卻顯著提高了乳脂肪含量。在采食高水平谷物飼料條件下，乳腺組織中脂肪合成會顯著降低，產奶量和乳蛋白含量則顯著增加［47］。此類現象也與乳腺中乳脂肪和乳蛋白合成前體物乙酸、丁酸和丙酸的濃度變化有關。乙酸和丁酸是合成乳脂肪的重要前體物，而丙酸則是葡萄糖異生的前體物，所以乙酸+丁酸與丙酸的比例直接影響乳腺合成乳脂肪和乳蛋白的效率。Latham等［48］指出，通過補充谷物飼料來提高奶牛的代謝能攝入，可以顯著增加微生物蛋白質的產出比例，降低瘤胃中乙酸/丙酸，使得乳蛋白含量升高而乳脂肪含量下降。

4 激素和細胞因子的影響

隨著營養(yǎng)因素對乳腺影響的研究，乳腺泌乳相關酶基因及信號通路的研究也取得了進展，初步探明了少數功能基因，如乳脂肪合成相關酶和基因:脂肪酸合成酶(FASN)、脂蛋白酯酶(LPL)、ACACA、硬脂酰輔酶A去飽和酶(SCD)、脂肪酸結合蛋白(FABP)等及其基因;乳蛋白合成相關基因:αS1－酪蛋白編碼基因、αS2－酪蛋白編碼基因、CSN2、κ－酪蛋白編碼基因(CSN3)等;乳蛋白和乳脂肪合成的轉錄因子，如固醇調節(jié)元件結合蛋白(SREBP)、過氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR)等。奶牛體內激素研究也在不斷深入，激素在牛奶品質形成過程中具有重要的調控作用［49］。激素和細胞因子受飼糧營養(yǎng)因素或體內代謝因素等的影響，對泌乳相關基因表達產生促進或抑制的效應，來調節(jié)乳蛋白和乳脂肪的產出。

4.1 胰島素

提高飼糧中碳水化合物含量，可使瘤胃中丙酸的比例顯著提高，刺激胰島素分泌，顯著提高乳蛋白含量。Griinari等［50］報道，營養(yǎng)充足并合理飼喂的奶牛瘤胃灌注酪蛋白時血液胰島素水平顯著提升，同時乳蛋白產量顯著增加了28%。乳蛋白的產出似乎并不只依賴于氨基酸的供給和乳腺對氨基酸的攝取，同樣依賴于內分泌激素［51］。胰島素提高乳蛋白含量的機理可以解釋為，其與奶牛乳腺上皮細胞的受體結合后激活PI3K/Akt信號通路，促進雷帕霉素靶點(mTOR)的磷酸化，提高真核起始因子4E結合蛋白1(4E－BP1)磷酸化水平，抑制真核延伸因子(eEF2)磷酸化水平，從而促進乳蛋白的合成［52］。有研究指出，皺胃灌注胰島素后乳脂肪含量極顯著降低，乳蛋白/乳脂肪極顯著增加［51］。Maxin 等［28］給奶牛瘤胃灌注丙酸和葡萄糖時發(fā)現，乳脂肪產量和含量都顯著降低。這些現象可以解釋為血液中葡萄糖含量的提高刺激胰島素分泌的增加，引起更多的脂肪酸優(yōu)先合成脂肪組織，而不是被乳腺攝取參與乳脂肪的合成，而胰島素又促進了乳蛋白的合成，所以乳蛋白/乳脂肪極顯著增加。然而，有學者利用葡萄糖－胰島素方法得到的結果表明，胰島素的理論并不能全面解釋乳脂肪降低的現象［53］，因此丙酸和葡萄糖引起的乳脂肪含量降低的機理仍舊不很清楚。胰島素與其他激素，如氫化可的松、催乳素、生長激素等的互作對乳腺利用養(yǎng)分合成乳起重要調控作用。王皓宇等［54］提出，體外培養(yǎng)的乳腺上皮細胞在催乳素和氫化可的松的基礎上，外源添加的胰島素通過 JAK2－STAT5、PI3K/Akt/mTOR和固醇調節(jié)元件結合蛋白(SREBP)信號通路調節(jié)CSN2、CSN3、ACACA和 FASN基因 mRNA的表達。這提示，胰島素與氫化可的松和催乳素共同作用，能夠調節(jié)乳脂肪和乳蛋白在乳腺內的合成。有研究表明，胰島素與生長激素共同作用可以顯著提高牛奶中總蛋白和酪蛋白的含量［55］。Brockman等［56］指出盡管胰島素對乳腺攝取氨基酸的影響很小，但胰島素和生長激素能夠協(xié)同作用促進乳腺對氨基酸的攝取。

4.2 生長激素

有研究表明，生長激素可抑制氨基酸分解，增加乳腺血流量進而促進乳腺對氨基酸的攝取，增加乳蛋白產量，促進α－酪蛋白的合成［57］和β－酪蛋白的基因表達［58］。飼糧中補充脂肪導致乳蛋白含量降低是由于血液中脂肪酸含量的升高驅使機體釋放生長激素減少，從而降低了乳腺攝取氨基酸的能力［15］。給泌乳后期奶牛注入生長激素后發(fā)現，奶牛體內游離脂肪酸含量顯著上升，這可能是奶牛體貯脂肪分解增加所致［59］;生長激素也可促進脂肪組織分解的作用，因為生長激素可以促進腺苷酸環(huán)化酶的合成;隨著循環(huán)中生長激素濃度的增加，脂肪組織中的腺苷酸環(huán)化酶合成也增加，由于腺苷酸環(huán)化酶能夠將ATP轉變成cAMP，引起細胞的信號應答，從而促進脂肪分解。生長激素與體內游離脂肪酸含量之間關系還需要進一步的研究，所以該現象暫無法合理解釋。Colin等［59］分別對泌乳早期和泌乳后期荷斯坦奶牛注射生長激素，結果顯示，2個泌乳階段乳產量顯著增加。所以生長激素對乳腺乳蛋白和乳脂肪合成的影響可能受更多方面的影響，暫無完整的理論來闡述，但有學者提出，生長激素可能與其他激素或細胞因子互作從而影響乳蛋白和乳脂肪的合成。王星凌等［60］提出，增加生長激素可以刺激肝臟胰島素樣生長因子Ⅰ(IGF－Ⅰ)的釋放，然后通過反饋機制，IGF－Ⅰ又抑制垂體生長激素的釋放，IGF－Ⅰ可以作用于乳腺上皮細胞的IGF受體，促進乳蛋白的合成。

4.3 IGF-Ⅰ

IGF－Ⅰ是一種重要的細胞因子，可以促進乳腺的生長和發(fā)育。IGF－Ⅰ能促進奶牛乳腺上皮細胞蛋白質的合成［61］。在體外，IGF－Ⅰ能夠顯著促進β－酪蛋白的合成，在一定濃度范圍內顯著促進ACACA的合成，IGF－Ⅰ對乳脂肪合成的促進作用沒有對乳蛋白合成的促進作用明顯，當IGF－Ⅰ接近生理濃度時，對乳脂肪合成的促進作用已經到達高峰，再增加濃度不會繼續(xù)促進，但對β－酪蛋白合成的促進作用可以隨著IGF－Ⅰ的濃度增加而顯著提高［1］。

4.4 催乳素

催乳素的主要功能是發(fā)動并維持泌乳，在奶牛不同的泌乳階段，催乳素的水平及其對乳腺的作用也不同。催乳素誘導cAMP激活蛋白激酶，從而促使糖原和脂肪的分解。催乳素在泌乳期對乳蛋白合成有調控作用，通過JAK2－STAT5信號通路誘導乳蛋白基因的表達［62］。最新體外研究表明:催乳素顯著增加了乳腺組織中α－乳清蛋白和β－酪蛋白的基因表達量，并且極顯著提高了固醇調節(jié)元件連接轉錄因子(SREBF1)、FASN基因、ACACA和硬脂酰輔酶A去飽和酶基因(SCD)的表達［63］，說明催乳素顯著提高了乳蛋白和乳脂肪生成基因的表達。

4.5 瘦素

瘦素(leptin)主要由脂肪組織分泌，是一種脂肪分解因子，可以提高脂肪酸的氧化［64］。瘦素與其受體結合時，可以啟動 JAK2－STAT和 JAK2－MAPK/ERK信號轉導途徑，促進乳蛋白基因表達。有研究表明，瘦素可以促進奶牛乳腺中乳脂肪酸的合成，以及上調α－酪蛋白和β－乳球蛋白的表達量［65］。Feuermann 等［66］提出，瘦素與催乳素和雌激素結合可以顯著提高乳蛋白中β－乳球蛋白的表達量，但僅有瘦素時對β－乳球蛋白的表達量影響不顯著。瘦素在能量代謝方面具有協(xié)調的重要作用，可以協(xié)調產乳期間的能量損耗，同時也受體內能量水平的影響，能量不足時刺激白脂肪組織合成瘦素。

4.6 細菌內毒素脂多糖(LPS)

奶牛在發(fā)生亞急性瘤胃酸中毒時，瘤胃會產生某些代謝產物，如LPS等［67］。LPS可以影響機體的代謝，有研究表明，血漿中非酯化脂肪酸含量的升高與瘤胃中內毒素含量的升高有很強的相關性［68］。LPS也對乳脂肪和乳蛋白的合成有一定的影響。LPS可動員機體氨基酸用于急性期蛋白質的合成，影響合成乳蛋白的氨基酸組成和含量，影響蛋白質合成通路mTOR和JAK2/STAT5信號通路［69］。也有研究表明，飼喂谷物飼糧誘導的LPS含量上升可以導致乳脂肪的合成受到顯著抑制［70］。有前人試驗結果指出，LPS主要是對某些乳腺脂肪酸合成關鍵酶的調控來降低乳脂肪合成，如 ACACA 和 FASN 等［71］。張養(yǎng)東［69］對奶牛陰外動脈灌注LPS發(fā)現，灌注LPS使乳脂肪含量和產量都有降低的趨勢，但差異不顯著，顯著提高了乳蛋白的含量，乳蛋白產量差異不顯著，顯著增加了STAT5 mRNA的表達，當LPS含量上升到10 ng/mL時極顯著增加了脂肪酸轉運蛋白CD36的表達，但ACACA和FASN的表達受到抑制。關于LPS對乳腺內乳蛋白和乳脂肪合成互作機理的研究應放在分子水平上，學者們還需對LPS誘導的乳成分變化作進一步研究。

隨著對激素研究的不斷深入，大量的試驗結果指出，各個激素及細胞因子之間存在一定的互作聯系，可通過細胞分子、信號轉導等途徑對乳腺泌乳和乳蛋白、乳脂肪的產出進行調節(jié)，所以激素和細胞因子對乳腺中乳蛋白和乳脂肪的互作影響還亟需進一步綜合的試驗數據來證實。

5 小 結

乳腺中乳脂肪和乳蛋白的合成互作已經成為國內外研究的熱點。雖然單獨對乳脂肪和乳蛋白合成機理的研究已經取得了顯著成果，但關于二者在乳腺內合成互作的研究才處于啟始階段。本文從飼糧營養(yǎng)因素和激素細胞因子因素簡單地對二者的互作機理進行了闡述，得出飼糧營養(yǎng)水平、飼糧配比、能量載體物質組成、葡萄糖代謝、生長激素和胰島素等激素及細胞因子(如IGF－Ⅰ)都對乳腺內乳蛋白和乳脂肪合成的互作效應有一定的影響，并且某些因素之間也存在一定的互作效應，但具體的機理還需要進一步證實，雖然飼糧營養(yǎng)水平的研究已經取得一定的進展，但細胞分子水平的機制還亟需進一步的研究。

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