添喂5-羥基色氨酸、過瘤胃5-羥基色氨酸對奶牛產奶量及血漿激素水平的影響

曾福祥，王麗，臧長江，劉文濤，李曉斌，李鳳鳴，米熱古麗·伊馬木

（1.新疆農業(yè)大學動物科學學院，烏魯木齊 830052；2.中國奶業(yè)協(xié)會，北京 100193）

5-羥基色氨酸（5-hydroxytryptophan，5-HTP）是色氨酸（Trp）代謝產物之一，同時也是5-羥色胺（5-HT）和褪黑素（MLT）前體物[1,2]。在動物機體內，色氨酸在色氨酸羥化酶催化下生成5-HTP，而5-HTP能夠通過芳香族氨基酸脫羧酶轉化成5-HT，繼而通過5-羥色胺-N-乙酰轉移酶和羥基吲哚-O-甲基轉移酶催化轉化生成褪黑素。5-HTP能夠通過調控機體內5-羥色胺和褪黑素的分泌合成從而起到抗抑郁[3]、改善睡眠[4,5]、抗氧化[6]等多種不同的生物學作用。大量的研究表明，色氨酸及其代謝產物5-HT和褪黑素能夠對反芻動物的生產起到積極作用[7,8]；而5-HTP作為色氨酸合成褪黑素的中間產物，其研究則主要集中在對動物生理功能的調控機制上，對奶牛生產性能的研究尚未有相關報道。本研究以奶牛為試驗對象，在飼喂TMR基礎上，分別添加5-HTP和過瘤胃5-HTP，探究其對奶牛產奶量及血漿激素水平的影響。

1 材料與方法

1．1 試驗材料

5-HTP：購自武漢遠成共創(chuàng)科技有限公司，純度為98%；RP 5-HTP：由北京亞禾營養(yǎng)高新技術有限公司加工制作，其中5-HTP含量為50%，過瘤胃率≥85%。

1．2 試驗設計

試驗在新疆昌吉天山畜牧生物工程股份有限公司良種繁育基地進行。根據年齡（3～5歲）、胎次（2～3胎）、泌乳日齡（170±49d）相近的原則選取30頭健康荷斯坦牛，隨機分成3組，每組10頭牛。對照組飼喂基礎日糧，試驗Ⅰ組和試驗Ⅱ組分別在基礎日糧的基礎上添喂20g 5-HTP和48g RP 5-HTP。試驗期共45d，其中預試期15d，正試期30d。每隔10d記錄奶牛產奶量，預試期內，檢查奶牛的健康狀況及添加劑的采食情況。于試驗第0、10、20、30天奶牛血樣。

試驗期間，試驗奶牛按照牛場規(guī)章制度進行管理，散欄飼養(yǎng)。每天07:00、11:00和19:00時，定時投喂TMR。試驗Ⅰ、Ⅱ組于每天07:00時分別在TMR基礎上添喂5-HTP、RP5-HTP（添加劑與150g精料均勻混合后，均勻鋪灑在試驗牛食槽飼料上供奶牛采食）；為降低試驗誤差，對照組奶牛在TMR基礎上添加150g精料。每日于05:00、11:00、17:00分3次進行機械擠奶。奶牛自由采食，自由飲水，在圈舍自由活動。每天定時清糞，保持圈舍的清潔。基礎飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。

表1 TMR組成及營養(yǎng)水平（風干基礎） 單位：%

1．3 樣品采集處理與測定

1.3.1 飼料樣品的采集處理與測定

于試驗開始和結束時分別采集飼料樣品，采用四分法制備飼料樣品，風干后保存?zhèn)錅y。干物質（DM）、中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）根據張麗英的檢測方法進行測定[9]；粗蛋白（CP）使用海能K1100全自動凱氏定氮儀測定；粗脂肪（EE）使用海能SOX406脂肪測定儀測定；鈣（Ca）含量采用鄰-甲酚酞比色法進行測定[10]；磷（P）含量參考GB 6437-2002標準采用釩-鉬酸銨比色法測定。

1.3.2 產奶量的測定

在試驗第0、10、20和30天采用牛場SAC軟件系統(tǒng)測定奶牛產奶量。24h產奶量分別為05:00、11:00、17:00分3次進行機械擠奶后，3次擠奶量相加所得。

1.3.3 血液樣品的采集處理與測定

在試驗第0、10、20和30天分別于05:00、11:00和17:00時，使用5mL肝素鈉抗凝采血管尾靜脈采血，每次采血10mL。采血后3 500r/min離心20min分離血漿，用移液槍吸取血漿并分裝于2mL Eppendorf管中（每管1.5mL），標記后-20℃保存?zhèn)溆?。血液樣本送至北京華英生物技術研究所采用試劑盒法（酶免法）測定血漿激素中催乳素（PRL）、生長激素（GH）、胰島素（INS）的含量。

1．4 數據處理

試驗數據用Excel進行初步整理，產奶量使用SAS統(tǒng)計軟件中的單因素方差分析進行統(tǒng)計，結果采用平均值±標準差表示，多重比較采用Duncan氏法進行；血漿激素水平使用SAS 9.2中Mixed混合模型統(tǒng)計分析，固定效應有試驗處理、試驗期及二者之間的交互作用，方差結構采用CS，數據為最小二乘均數，多重比較采用Duncan氏法進行。顯著性檢驗的判斷標準為：P>0.05為差異不顯著，P<0.05為差異顯著，P<0.01為差異極顯著。

2 結果與分析

2．1 添喂5-羥基色氨酸、過瘤胃5-羥基色氨酸對奶牛產奶量的影響

由表2可知，與對照組相比，試驗Ⅱ組產奶量在第20天提高了19.28%（P<0.05），在第10、30天分別提高7.70%和10.16%，但差異均不顯著（P>0.05）；試驗Ⅰ組產奶量與對照組相比在各時間點差異均不顯著（P>0.05）；試驗Ⅱ組與Ⅰ組相比在第20天提高26.32%（P<0.01），在第10、30天分別提高9.68%和6.76%，但差異均不顯著（P>0.05）。

表2 添喂5-HTP、RP5-HTP對奶牛產奶量的影響（n=10，kg/d）

表3 添喂5-HTP、RP5-HTP對奶牛血漿相關激素水平的影響（n=10）

2．2 添喂5-羥基色氨酸、過瘤胃5-羥基色氨酸對奶牛血漿激素水平的影響

由表3可知，在05:00時，兩個試驗組血液中PRL、GH含量均呈升高趨勢，但與對照組相比差異不顯著（P<0.05）；試驗Ⅰ、Ⅱ組INS含量與對照組相比分別降低5.71%（P<0.05）和7.96%（P<0.01），試驗Ⅰ、Ⅱ組之間差異不顯著（P>0.05）。11:00時，試驗Ⅰ、Ⅱ組與對照組相比PRL含量分別降低23.46%（P<0.01）和15.76%（P<0.01）；試驗Ⅰ、Ⅱ組與對照組相比GH含量分別升高9.22%（P<0.01）和8.29%（P<0.05）；試驗Ⅱ組INS含量比對照組低7.77%（P<0.05）；試驗Ⅰ、Ⅱ組之間PRL、GH、INS含量差異均不顯著（P>0.05）。17:00時，試驗Ⅱ組與對照組、試驗Ⅰ組相比PRL含量分別提高9.69%（P<0.01）和7.99%（P<0.01），試驗Ⅰ組與對照組之間差異不顯著（P>0.05）；試驗Ⅱ組與對照組、試驗Ⅰ組相比GH含量分別提高12.47%（P<0.01）和8.22%（P<0.05），試驗Ⅰ組與對照組之間差異不顯著（P>0.05）；試驗Ⅰ、Ⅱ組與對照組相比INS含量分別降低9.38%（P<0.01）和14.19%（P<0.01），試驗Ⅰ、Ⅱ組之間差異不顯著（P>0.05）。

3 討論

3．1 添喂5-羥基色氨酸、過瘤胃5-羥基色氨酸對奶牛產奶量的影響

關于5-HTP對奶牛泌乳性能的研究目前尚未有報道，其作用機制尚不明確。但是5-HTP代謝途徑上的其他物質對奶牛泌乳性能和乳腺調控的報道已較多。5-HTP在機體內是Trp的代謝產物，Trp通過色氨酸羥化酶的作用轉化成5-HTP，5-HTP在色氨酸脫羧酶作用轉化成5-HT，隨后經過N-乙酰轉移酶和甲氧基轉移酶的作用生成MLT。陳俊宏等[11]在泌乳期奶牛日糧中分別添加色氨酸[100g/（頭·d）]和過瘤胃色氨酸[220g/（頭·d）]，發(fā)現(xiàn)產奶量分別提高了14.77%和17.19%。也有研究報道，按500g/（頭·d）劑量添加喂過瘤色氨酸，能夠顯著提高泌乳期瑞士褐牛夜間產奶量[12]。本試驗在日糧中添加RP 5-HTP后，奶牛產奶量提高，原因可能是RP 5-HTP順利通過瘤胃到達腸道后，能夠在腸道嗜鉻細胞中轉化為MLT并釋放，提高了血液中MLT水平[13]，繼而調控奶牛乳腺細胞的增殖并清除乳腺細胞內自由基，預防乳腺細胞損傷，從而提高產奶量；同時，還有5-HTP經過腸道進入血液，增加血液中5-HTP含量，5-HTP通過血腦屏障后到達松果體，提高松果體5-HT的合成釋放，5-HT可刺激下丘腦-垂體釋放PRL、GH等激素，從而促進乳腺乳汁分泌[14]。本試驗結果中，添喂RP 5-HTP后牛奶產量提高，而添喂5-HTP對產奶量沒有明顯影響?？赡苁且驗?-HTP在瘤胃內會被直接吸收或者在瘤胃內降解，并未直接被腸道組織吸收，或者是轉化為5-HT后直接參與調控機體活動。5-HTP的衍生物是5-HT，有很多研究表明，5-HT是一種調控奶牛泌乳的自分泌/旁分泌局部調控因子。5-HT在奶牛乳腺上皮細胞上有非常多的受體，能夠通過與受體結合，調控乳腺上皮細胞增殖和抑制乳蛋白基因表達，低濃度5-HT能夠促進奶牛乳腺上皮細胞生長，相反5-HT在高濃度長時間作用后會反饋性地抑制乳腺上皮細胞生長，繼而降低產奶量[15]。

3．2 添喂5-羥基色氨酸、過瘤胃5-羥基色氨酸對奶牛血漿激素水平的影響

奶牛泌乳功能是由神經內分泌系統(tǒng)參與調解，然后由乳腺上皮細胞的數量和活性共同作用，從而發(fā)揮其泌乳作用[16]。神經內分泌激素通過內分泌、旁分泌和自分泌等方式調控乳腺的生長發(fā)育和泌乳。在神經內分泌激素中，PRL負責調控泌乳的啟動，而INS和GH負責調控奶牛乳腺功能，促進泌乳能力的持久[17,18]。大量的研究表明，Trp及其代謝產物對動物機體內PRL、GH和INS水平有不同表達和調控作用。陳俊宏等給奶牛飼喂RP Trp后，顯著增加了奶牛血漿GH水平，PRL也呈現(xiàn)升高趨勢[11]。Kasuya等通過靜脈注射方式，給牛補充外源性Trp后，顯著提高了腦脊液5-HT水平和血漿GH水平[19]。Murakami等報道在給小鼠腦室注射5-HT后顯著增加了血漿GH水平[20]。本試驗結果與前人研究結果一致，本試驗中，在17:00時試驗Ⅱ組PRL顯著升高，試驗組奶牛血漿GH水平顯著提高，原因可能是5-HTP能夠提高腦內5-HT水平，而5-HT是一種中樞神經神經遞質，能夠刺激下丘腦-垂體促進PRL和GH的釋放。有研究表明，MLT也能促進GH的分泌[21]。5-HTP經過脫羧、乙?；图谆磻纬蒑LT后，與下丘腦上的受體結合，刺激丘腦促進GH分泌，但MLT也會抑制PRL的分泌。狄安稞研究證明，MLT既可以直接抑制PRL的分泌，也能夠通過抑制促甲狀腺釋放激素的分泌，抑制PRL的mRNA基因表達，降低PRL的分泌[22]。馬友記在對綿羊垂體細胞體外培養(yǎng)時，也證實MLT會抑制PRL的分泌[23]。本試驗中，11:00時，PRL含量試驗組顯著低于對照組，與上述研究結果一致，說明5-HTP能夠抑制PRL的分泌，原因可能是5-HTP通過血液進入大腦后，在松果體轉化為MLT，刺激下丘腦-垂體，進而抑制PRL分泌。

MLT分泌具有晝夜節(jié)律性，白天低晚上高，而INS恰好相反，白天高晚上低。血漿中MLT在較高水平下，同胰島細胞上的受體MT1、MT2結合后，分別與Gi偶聯(lián)，使腺苷酸環(huán)化酶（Adenylate Cyclase，AC）活性降低，抑制環(huán)磷腺苷（Cyclic adenosine monophosphate，cAMP）的釋放和蛋白激酶A（Protein kinase A，PKA） 活性，從而降低胰島B細胞內GLP-1和GIP的分泌，最后INS分泌量隨胰島B細胞內促胰島素分泌的減少而降低[24]。本試驗中，對照組與試驗組相比，試驗組INS含量顯著降低，與上述通路結果一致。試驗組提高了機體MLT含量是可能出現(xiàn)該結果的原因。本試驗中，GH水平提高，INS含量降低，PRL先降低后升高，與產奶量變化以及乳成分變化的趨勢一致。說明5-HTP能夠通過提高MLT含量，調控奶牛血漿GH、PRL、INS水平，進而影響奶牛泌乳性能，并且以RP 5-HTP效果最好。

4 結論

在本試驗條件下，添喂過瘤胃5-羥基色氨酸可提高奶牛產奶量和血漿GH含量，提高夜間血漿PRL含量，降低泌乳期奶牛INS含量。