半胱胺鹽酸鹽對(duì)泌乳奶牛血液抗氧化能力的影響

劉威，李發(fā)弟，趙圃毅，張鵬，于青，王加啟，卜登攀

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州　730070；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)

學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，CAAS-ICRAF農(nóng)用林業(yè)與可持續(xù)畜牧業(yè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，北京　100193；

3.天津夢(mèng)得集團(tuán)今日健康乳業(yè)有限公司，天津　300400)

半胱胺鹽酸鹽對(duì)泌乳奶牛血液抗氧化能力的影響

劉威1,2，李發(fā)弟1，趙圃毅1,2，張鵬3，于青3，王加啟1,2，卜登攀1,2

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州730070；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)

學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，CAAS-ICRAF農(nóng)用林業(yè)與可持續(xù)畜牧業(yè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，北京100193；

3.天津夢(mèng)得集團(tuán)今日健康乳業(yè)有限公司，天津300400)

摘要：選擇48頭健康‘荷斯坦’奶牛，按照泌乳天數(shù)、胎次、泌乳量相同或相近的原則隨機(jī)分成4組(CSH0、CSH3、CSH15、CSH30)，每組12頭，分別添加半胱胺鹽酸鹽0、3 g/kg、15 g/kg、30 g/kg(精料干物質(zhì)基礎(chǔ))，研究半胱胺酸鹽對(duì)泌乳牛血液抗氧化能力的影響.結(jié)果表明：試驗(yàn)期第30天的SOD活性及整個(gè)試驗(yàn)期平均值隨添加量的升高呈線性顯著升高(P<0.05)；隨飼喂時(shí)間的延長(zhǎng)CSH3組GSH-Px活性在4個(gè)組中提高幅度最大，但四組間差異不顯著；試驗(yàn)期第30天，隨添加劑量升高，MDA含量呈顯著2次變化(P<0.05)，隨著飼喂時(shí)間延長(zhǎng)，各組內(nèi)MDA含量均比試驗(yàn)前降低，以CSH15組降低幅度最大；第30天、60天的T-AOC及2次平均值CSH3組均顯著高于CSH0組(P<0.05，P<0.01，P<0.01)，而CSH15和 CSH30組T-AOC低于CSH0組，并在第60天達(dá)到顯著水平(P<0.01)，第60天，隨添加劑量的提高T-AOC呈顯著性二次變化(P<0.05)，各組的T-AOC隨試驗(yàn)時(shí)間延長(zhǎng)均比試驗(yàn)前提高，但CSH3組提高幅度最大；正式期第14、28、42、56天各組間SCC沒(méi)有顯著差異，隨試驗(yàn)時(shí)間延長(zhǎng)各組內(nèi)SCC均比試驗(yàn)前提高，以CSH3組提高幅度最小.試驗(yàn)表明，半胱胺鹽酸鹽可有效提高泌乳奶?？寡趸芰?，緩解乳體細(xì)胞數(shù)的增加，但具有劑量依賴性，以3 g/kg精料的添加量效果最好.

關(guān)鍵詞：半胱胺鹽酸鹽；奶牛；抗氧化能力；體細(xì)胞數(shù)

第一作者：劉威(1986-)，男，碩士研究生，主要從事反芻動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)研究.E-mail：hashouyan2011@163.com

卜登攀，男，副研究員，博士，碩士生導(dǎo)師，主要從事反芻動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)代謝與調(diào)控、牛奶品質(zhì)改善和瘤胃微生態(tài)研究與應(yīng)用方面的研究.E-mail：burdenpan@gmail.com

Effects of cysteamine hydrochloride on blood antioxidant

ability of lactating dairy cow

LIU Wei1,2,LI Fa-di1,ZHAO Pu-yi1,2,ZHANG Peng3,YU Qing3,WANG Jia-qi1,2,BU Deng-pan1,2

(1.College of Animal Science and Technology,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070，China；2.State Key

Laboratory of Animal Nutrition,CAAS-ICRAF Joint Laboratory of Agroforestry and Sustainable Animal

Husbandry,Institute of Animal Science,Chinese Academy of Agricultural Science,Beijing 100193,

China;3.Jinrijiankang Dairy Co.,Ltd,Tianjin Mengde Group,Tianjin 300400,China)

Abstract：This study was conducted to research the effects of cysteamine hydrochloride (CSH) on blood antioxidant ability of lactating dairy cow.Forty-eight healthy Holstein dairy cows were randomly divided into four groups (n=12/group) according to the principle of similar DIM,parity and milk yield.Cows in four groups were fed a basal diet respectively adding CSH at 0,3,15,30 g/kg.The results indicated that in the 30 th day of the experiment period,the activity of superoxide dismutase (SOD) increased linearly significant with increasing dietary CSH supplementation(P<0.05),the same as means of the entire experiment (P<0.05).The activity of glutathione peroxidase (GSH-Px) in group CSH3increased higher than other groups with the experiment time extension.In the 30 th day,there was a significantly quadratic change of malonaldehyde (MDA) with increasing dietary CSH administration (P<0.05).The contents of MDA of the four groups were lower than before,and group CSH3had the highest range.Total antioxidant capacity (T-AOC) of group CSH3in the 30th day and 60 th day and the means of them were significantly higher than group CSH0(P<0.05,P<0.01,P<0.01).While T-AOC of group CSH15and CSH30were lower than group CSH0,it reached significant level in the 60 th day (P<0.01).A significantly quadratic change of T-AOC with increasing dietary CSH adding appeared in the 60 th day (P<0.05).T-AOC of all groups increased with the experiment time extension,and group CSH3was the optimum.The milk SCC levels of all groups had no significant differences in the 14 th,28 th,42 th and 56th day,but the increasing range of SCC in group CSH3was the minimum.It is suggested that administration of CSH in diets of lactating cow can efficaciously enhanced blood antioxidant ability and relieved the increasing of milk SCC with a dose dependent.The optimum dose was 3 g/kg.

Key words：cysteamine hydrochloride;dairy cow;antioxidant ability;somatic cell count

半胱胺(cysteamine,CS)又稱β-巰基乙胺，是天然存在于生物體內(nèi)的生理調(diào)節(jié)劑，代謝速度快，終產(chǎn)物為對(duì)機(jī)體無(wú)害的胱胺、半胱胺酸、谷胱甘肽等.CS帶有不良?xì)馕叮诳諝庵幸籽趸?，生產(chǎn)中一般制成半胱胺鹽酸鹽(cysteamine hydrochloride，CSH)使用.目前，對(duì)CS抗氧化方面的研究結(jié)果不盡一致.Hardy認(rèn)為半胱胺是GSH合成的限制性底物，為GSH的合成提供原料[1].另有學(xué)者證明，CS可以通過(guò)自身的活潑巰基清除體內(nèi)自由基，并且提高細(xì)胞中GSH的濃度，從而起到抗氧化作用[2-4].但是，有學(xué)者認(rèn)為CS會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生毒性，原因可能是半胱胺誘導(dǎo)產(chǎn)生過(guò)氧化氫促使細(xì)胞凋亡[5]，或是過(guò)氧化氫與低價(jià)金屬離子反應(yīng)生成羥自由基而產(chǎn)生毒性[6].CS在生產(chǎn)中應(yīng)用的效果也不盡相同，‘嶺南黃羽肉雞’種雞飼喂CS后提高肉仔雞的抗氧化能力[7]，而飼喂AA肉仔雞CS時(shí)卻使抗氧化能力降低，加重氧化損傷[8].何軍等發(fā)現(xiàn)CS在體外條件下可增強(qiáng)斷奶羔山羊腸黏膜細(xì)胞清除自由基、抵抗損傷的能力[9].此外，CS灌服小鼠也得到增強(qiáng)抗氧化能力的效果[10].目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于CSH對(duì)泌乳奶?？寡趸芰τ绊懙膱?bào)道尚未見(jiàn)到.本試驗(yàn)從血液抗氧化指標(biāo)和乳體細(xì)胞數(shù)入手，探討不同劑量CSH對(duì)泌乳奶?？寡趸芰Φ挠绊?，為今后的相關(guān)研究提供理論依據(jù).

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

半胱胺鹽酸鹽為乳白色微顆粒，采用包被技術(shù)制得，主體材料為β-環(huán)狀糊精，有效成分半胱胺含量30%.

1.2試驗(yàn)動(dòng)物與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選擇48頭健康荷斯坦奶牛，根據(jù)泌乳天數(shù)、胎次、泌乳量等相同或相近的原則，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)分成4組(CSH0，CSH3，CSH15，CSH30)，日糧分別添加半胱胺鹽酸鹽：0、3 g/kg、15 g/kg、30 g/kg(精料干物質(zhì)基礎(chǔ))，具體情況見(jiàn)表1.試驗(yàn)期限為2013年7月15日～2013年10月3日，奶牛適應(yīng)試驗(yàn)牛舍8 d，預(yù)飼期12 d，正試期60 d.

1.3日糧與管理

采用試驗(yàn)?zāi)翀?chǎng)現(xiàn)行日糧標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)牛群飼喂全混合日糧(TMR)，精料組成及營(yíng)養(yǎng)水平見(jiàn)表2.阿菲金管道式擠奶系統(tǒng)每天5∶00、13∶00、21∶00擠奶，散欄式飼養(yǎng)，每天6∶30、13∶30、18∶30飼喂，自由采食，自由飲水.奶牛采食時(shí)，直接將半胱胺鹽酸鹽按照添加量飼喂于TMR料上，并攪拌均勻，為防止混料，用固定擋板隔成單個(gè)牛料槽.飼喂后0.5～1 h推一次料.

CSH:半胱胺鹽酸鹽；CSH0、CSH3、CSH15、CSH30：0 g/kg、3 g/kg、15 g/kg、30 g/kg組；半胱胺鹽酸鹽添加以精料干物質(zhì)為基礎(chǔ).

表2　精料組成及營(yíng)養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))

1.4樣品采集與項(xiàng)目測(cè)定

試驗(yàn)前和正式試驗(yàn)第30、60天于早晨飼喂前(5∶30左右)采集試驗(yàn)牛尾根靜脈血(每次約9 mL)，4 ℃離心(3 000 r/min，15 min)，制備血清，置于冰盒中，立即送檢.用紫外分光光度計(jì)測(cè)定超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)，丙二醛(malon aldehyde，MDA)，谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(glutathione peroxidase，GSH-Px)，總抗氧化能力(totalantioxidant capacity，T-AOC).由北京中同藍(lán)博臨床檢驗(yàn)所完成.

試驗(yàn)前和正式期第14、28、42、56 d采集奶樣，分早、中、晚3次按4∶3∶3比例混合，每次采集50 mL，加入重鉻酸鉀防腐，送往北京農(nóng)業(yè)部奶及奶制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心，用中紅外分光光度測(cè)定法(BactoScan FC CombiFoss 6000,Foss Electric,Hillerd,Denmark)測(cè)定體細(xì)胞.

1.5數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)利用SAS 9.2軟件包中的PROC MIXED程序進(jìn)行方差分析.添加劑量對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響進(jìn)行線性和二次相關(guān)關(guān)系的差異顯著性檢驗(yàn).采用圖肯檢驗(yàn)(Tukey Test)進(jìn)行多重比較，顯著水平為α=0.05.

2結(jié)果與分析

2.1各組奶牛血清抗氧化酶活性

由表3可看出，試驗(yàn)前各組間的SOD活性沒(méi)有顯著差異，正試期第30天、60天及二次測(cè)定的平均值沒(méi)有顯著性差異，但第30天測(cè)定值和2次平均值隨半胱胺鹽酸鹽添加量增加呈線性顯著提高(P<0.05).第30天CSH0和CSH3組SOD活性比試驗(yàn)前有所降低，CSH15和CSH30組比試驗(yàn)前升高，第60天4個(gè)組相較試驗(yàn)前都提高，以CSH3組提高最大，平均值方面，相較試驗(yàn)前CSH30組提高幅度最大.

表3　奶牛血清超氧化物歧化酶活性

SEM：平均值標(biāo)準(zhǔn)誤.

由表4可看出，試驗(yàn)前CSH15和CSH30組GSH-Px 活性顯著高于CSH0和CSH3組(P<0.01).各組間GSH-Px 活性在正式期各階段及其平均值均沒(méi)有顯著差異，但從組內(nèi)不同階段來(lái)看，CSH3組GSH-Px 活性隨添加時(shí)間延長(zhǎng)提高幅度最大.

表4　奶牛血清谷胱甘肽過(guò)氧化物酶活性

同行數(shù)據(jù)肩標(biāo)不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05).

2.2各組奶牛血清丙二醛含量

試驗(yàn)前各組間MDA含量沒(méi)有顯著差異(表5).正試期第30天，CSH15組MDA含量顯著低于CSH0組(P<0.05)，隨添加劑量升高存在顯著二次變化(P<0.05).各組間MDA含量在第60天和二次均值沒(méi)有顯著差異.隨著飼喂時(shí)間延長(zhǎng)，各組內(nèi)MDA含量均比試驗(yàn)前降低，從試驗(yàn)期平均值來(lái)看，以CSH15組降低幅度最大.

表5　奶牛血清丙二醛含量

同行數(shù)據(jù)肩標(biāo)不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05).

2.3各組奶牛血清總抗氧化能力

試驗(yàn)前CSH3組T-AOC低于CSH0組，同時(shí)顯著低于CSH15和CSH30組(P<0.05，表6).CSH3組T-AOC在正試期第30天、60天及二次平均值均顯著高于CSH0組(P<0.05，P<0.01，P<0.01)，而CSH15和CSH30組T-AOC低于CSH0組，并在第60天達(dá)到顯著水平(P<0.01).第60天，T-AOC隨添加劑量升高呈顯著性二次變化(P<0.05).至于組內(nèi)不同階段的T-AOC，各組隨試驗(yàn)時(shí)間延長(zhǎng)均比試驗(yàn)前提高，但CSH3組提高幅度明顯高于其他組.

表6　奶牛血清總抗氧化能力

同行數(shù)據(jù)肩標(biāo)不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05).

2.4各組奶牛乳體細(xì)胞數(shù)

由表7可看出，試驗(yàn)前CSH3組SCC顯著高于其他組(P<0.01)，而平均值方面，CSH3和CSH30組均顯著高于CSH0組(P<0.01).正式期第14、28、42、56天各組間SCC沒(méi)有顯著差異.各組內(nèi)不同階段的SCC均比試驗(yàn)前提高，而整個(gè)試驗(yàn)期以CSH3組提高幅度最小.

表7　半胱胺鹽酸鹽對(duì)牛乳體細(xì)胞數(shù)的影響

同行數(shù)據(jù)肩標(biāo)不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05).

3討論

半胱胺(CS)具有還原性的活性巰基，可以清除氧自由基，具有很強(qiáng)的抗氧化功能.CS可以通過(guò)提高動(dòng)物血液谷胱甘肽(GSH)濃度，發(fā)揮其抗氧化功能[11].GSH是體內(nèi)重要的抗氧化物質(zhì)，可以作為細(xì)胞中重要的自由基清除劑[12]，還參與細(xì)胞內(nèi)合成代謝，拮抗外源性毒物氧自由基損傷，調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能，抑制細(xì)胞凋亡.在動(dòng)物體內(nèi)，GSH可以直接被氧自由基消耗，也可作為谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-Px)的反應(yīng)底物.GSH-Px與超氧化物歧化酶(SOD)構(gòu)成生物體內(nèi)重要的抗氧化酶，SOD是體內(nèi)清除自由基的首要物質(zhì)，具有對(duì)抗、阻斷氧自由基造成的細(xì)胞損傷并及時(shí)修復(fù)受損細(xì)胞的作用.SOD與 GSH-Px之間存在著相互保護(hù)和協(xié)同作用，在協(xié)同抗氧化過(guò)程中，SOD先將超氧自由基轉(zhuǎn)化為H2O2,再由GSH-Px將H2O2轉(zhuǎn)化為O2，而且GSH-Px通過(guò)減少過(guò)氧化物對(duì)SOD的損害而增強(qiáng)SOD的活性[13].在曹利的研究中，飼喂術(shù)后山羊半胱胺鹽酸鹽(CSH)后，緩解了手術(shù)造成的血清GSH-Px活性下降[14].本試驗(yàn)中，雖然整個(gè)試驗(yàn)期各組間SOD活性均無(wú)顯著差異，但第30天測(cè)定值和試驗(yàn)期平均值隨CSH添加量增加呈線性顯著提高(P<0.05)，隨添加時(shí)間延長(zhǎng)CSH3組GSH-Px活性相較其他組大幅度提高.說(shuō)明CSH有提高奶牛抗氧化酶活性的作用.

在生物體內(nèi)，自由基作用于脂質(zhì)發(fā)生過(guò)氧化，其終產(chǎn)物為丙二醛(MDA)，MDA含量的增加會(huì)引起蛋白質(zhì)和核酸等產(chǎn)生交聯(lián)聚合，還會(huì)造成細(xì)胞損傷，MDA在機(jī)體內(nèi)的含量反映脂質(zhì)過(guò)氧化和細(xì)胞氧化損傷的程度.Chan等用四氫吡啶處理小鼠產(chǎn)生類(lèi)似帕金森病癥狀，小鼠血液MDA含量明顯升高，予以低計(jì)量CS后，MDA含量升高得到緩解[15].劉華忠等給小鼠灌服CS后，小鼠血漿MDA含量明顯下調(diào)[10].本試驗(yàn)中，飼喂半胱胺鹽酸鹽30 d后，與對(duì)照組相比各劑量組血清MDA含量明顯下降，CSH15組達(dá)到顯著水平，從整個(gè)試驗(yàn)期平均值來(lái)看，也以CSH15組降低幅度最大.總抗氧化能力(T-AOC)是衡量機(jī)體抗氧化系統(tǒng)的綜合指標(biāo).肉仔雞日糧添加CS后可顯著提高T-AOC[16].本研究中CSH3組整個(gè)試驗(yàn)期T-AOC顯著高于對(duì)照組，且與試驗(yàn)前相比，CSH3組T-AOC提高幅度明顯高于其他組.

此外，從本試驗(yàn)可以看出，第30天MDA含量隨添加劑量升高存在顯著先降低后升高的二次變化(P<0.05)；T-AOC在第60天和試驗(yàn)期平均值隨添加劑量升高存在顯著先升高后降低變化(P<0.05，P<0.01)，并且CSH15和CSH30組T-AOC低于對(duì)照組.我們知道，半胱胺在機(jī)體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生過(guò)氧化氫和超氧自由基[17]，進(jìn)而產(chǎn)生一定毒性.本人認(rèn)為，試驗(yàn)中高劑量添加CSH使其細(xì)胞毒性超越了抗氧化作用，導(dǎo)致奶?？寡趸芰﹄S添加量升高而先升高后降低的結(jié)果.

CSH自身的氨基硫醇具有抗氧化作用和細(xì)胞保護(hù)作用[18]，并且可以通過(guò)多種途徑增強(qiáng)機(jī)體免疫功能.Bamouin等研究圍產(chǎn)期奶牛臨床型乳房炎時(shí)發(fā)現(xiàn)，低濃度的血液免疫球蛋白和高的白細(xì)胞數(shù)量是其發(fā)生的重要影響因素[19]，說(shuō)明臨床型乳房炎和免疫系統(tǒng)密切相關(guān).有報(bào)道稱氧化應(yīng)激狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致乳腺粘膜細(xì)胞的完整性受到損傷，進(jìn)而容易發(fā)生乳房炎[20]，說(shuō)明奶牛乳房炎的發(fā)生與機(jī)體抗氧化能力也息息相關(guān).已有研究證明奶牛飼喂CSH使免疫功能增強(qiáng)，乳體細(xì)胞數(shù)降低[21].本研究中試驗(yàn)期各組的乳體細(xì)胞數(shù)(SCC)均比試驗(yàn)前提高，但CSH3組與其他組相比提高幅度最小，說(shuō)明添加3 g/kg CSH有效緩解乳體細(xì)胞增加，降低了乳房炎發(fā)生率，同時(shí)CSH3組與其他組相比總抗氧化能力顯著提高，證明機(jī)體抗氧化能力提高有利于預(yù)防乳房炎的發(fā)生，與前人研究結(jié)果一致.有報(bào)道證明半胱胺的作用效果具有劑量依賴性，高劑量半胱胺會(huì)對(duì)小鼠產(chǎn)生細(xì)胞毒性[22].類(lèi)似的結(jié)果在雞和豬生產(chǎn)中也有發(fā)現(xiàn)[8,23-24].本次試驗(yàn)中，試驗(yàn)前CSH15和CSH302組的SCC與對(duì)照組沒(méi)有顯著差異，但試驗(yàn)期平均值卻明顯高于對(duì)照組，CSH30組達(dá)到顯著水平(P<0.01)，并且2組總抗氧化能力出現(xiàn)低于對(duì)照組的現(xiàn)象，在試驗(yàn)期第60天達(dá)到顯著水平(P<0.01)，進(jìn)一步證明奶牛機(jī)體抗氧化能力與乳體細(xì)胞數(shù)存在負(fù)相關(guān)性，同時(shí)證明飼喂奶牛CSH時(shí)同樣具有劑量依賴性，高劑量飼喂可能對(duì)奶牛造成一定毒副作用.

4結(jié)論

1)半胱胺鹽酸鹽可有效提高泌乳奶?？寡趸芰Γ徑馊轶w細(xì)胞數(shù)的增加，降低乳房炎發(fā)生率.

2)半胱胺鹽酸鹽對(duì)奶?？寡趸芰Φ挠绊懢哂袆┝恳蕾囆?，3 g/kg精料的添加量效果最好，高劑量添加時(shí)效果反而降低，其作用機(jī)理尚須進(jìn)一步研究.

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(責(zé)任編輯李辛)

收稿日期：2014-04-16；修回日期：2014-05-04

基金項(xiàng)目：農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管(飼料)項(xiàng)目“反芻動(dòng)物飼料安全評(píng)價(jià)”；中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程(ASTIP-IAS07)；動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主課題(2004DA125184G1103).

通信作者：王加啟，男，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事奶牛營(yíng)養(yǎng)與飼料、牛奶質(zhì)量形成和奶產(chǎn)品安全評(píng)估的研究.E-mail：wang-jia-qi@263.net

中圖分類(lèi)號(hào)：S 816.7

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1003-4315(2015)03-0016-07