短鏈脂肪酸對(duì)亞急性瘤胃酸中毒的影響和鈉離子耦合單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1和氫離子耦合單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1對(duì)短鏈脂肪酸的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制

張劍霞 胡紅蓮 宋利文 高 民*

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，呼和浩特010018；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料研究所，呼和浩特010031)

在短短的幾十年里，奶牛的生產(chǎn)性能大幅度提高，然而隨著產(chǎn)奶量的增加，奶牛膳食營(yíng)養(yǎng)管理需求變得越來越艱難[1]。目前在許多奶牛場(chǎng)，由于高產(chǎn)奶牛不易滿足能量和纖維的需求，奶牛的產(chǎn)奶量會(huì)因過度飼喂高精料飼糧而暫時(shí)增加[2-3]，高淀粉、低纖維素飼糧可增加能量攝入并使奶牛患亞急性瘤胃酸中毒(SARA)的風(fēng)險(xiǎn)上升[2-6]，而SARA是高產(chǎn)奶牛公認(rèn)的一種消化系統(tǒng)疾病，對(duì)奶牛健康和牛群整體盈利能力有負(fù)面影響[7-11]。SARA可造成奶牛不同器官和組織的炎癥效應(yīng)，其后果是多樣而復(fù)雜的，包括采食量降低、乳脂率降低、胃腸黏膜損傷、肝膿腫和跛足等[12-13]。因此，奶牛場(chǎng)可能存在SARA的較高風(fēng)險(xiǎn)，多數(shù)是過于重視奶牛的生產(chǎn)力，而忽略由于精粗飼料的配比不平衡引起瘤胃內(nèi)易消化的碳水化合物類型精飼料的快速發(fā)酵，由此在瘤胃內(nèi)形成較多的短鏈脂肪酸(SCFA)。通常情況下，形成的SCFA會(huì)被瘤胃上皮細(xì)胞吸收，使瘤胃內(nèi)環(huán)境維持正常的pH范圍。如果多次多量投喂精飼料而少量的粗飼料，會(huì)造成瘤胃上皮細(xì)胞吸收SCFA的速度低于其形成的速度，進(jìn)而多余的SCFA在瘤胃中積累，瘤胃內(nèi)環(huán)境中pH下降，使SARA的發(fā)生率升高[14-15]。

處于SARA時(shí)，瘤胃內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)受到破壞，使瘤胃上皮組織的屏障功能受損。鈉離子耦合單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1(SLC5A8)與氫離子耦合單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1(MCT1)是瘤胃上皮細(xì)胞內(nèi)SCFA的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，當(dāng)瘤胃內(nèi)環(huán)境處于正常pH范圍時(shí)，瘤胃中SCFA可促進(jìn)SLC5A8和MCT1基因的表達(dá)，使其發(fā)揮正常功能。當(dāng)反芻動(dòng)物發(fā)生SARA時(shí)，瘤胃內(nèi)SCFA形成的速度過快，以至于負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)SCFA的SLC5A8和MCT1蛋白受到抑制，而不能及時(shí)調(diào)控瘤胃pH范圍，造成瘤胃pH長(zhǎng)時(shí)間處于低值，影響了瘤胃上皮細(xì)胞對(duì)SCFA的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)功能。本文就SLC5A8和MCT1對(duì)瘤胃上皮細(xì)胞內(nèi)SCFA的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制的影響進(jìn)行綜述，并一步探討在SARA發(fā)生時(shí)，SLC5A8和MCT1可能存在的保護(hù)作用機(jī)制，并對(duì)SLC5A8和MCT1基因家族的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制根據(jù)最新研究進(jìn)展進(jìn)行補(bǔ)充。

1 SARA的定義

目前SARA的定義和瘤胃pH閾值因研究而異。SARA是指瘤胃pH處于5.2～6.0較長(zhǎng)時(shí)間而發(fā)生的營(yíng)養(yǎng)代謝性疾病[16]。Plaizier等[17]在飼喂奶牛4 h后使用胃管時(shí)，得出結(jié)果以瘤胃pH為6.0作為閾值。Garrett等[18]使用瘤胃穿刺法將SARA的閾值定義為5.5。Duffield等[19]通過觀察發(fā)現(xiàn)胃管采集的瘤胃液比瘤胃穿刺采集的瘤胃液pH會(huì)高0.33和0.35個(gè)單位，當(dāng)通過瘤胃穿刺、胃管和使用口腔探針采集瘤胃液，pH都有所差別，SARA的pH閾值顯示分別為5.5、5.8和5.9。在SARA期間，由于SCFA的積累和瘤胃緩沖液不足，瘤胃pH每天會(huì)下降數(shù)小時(shí)[12]。通常情況下，瘤胃pH在晨飼前幾乎為中性，晨飼后為酸性。在飼糧精粗比適宜條件下，瘤胃內(nèi)環(huán)境pH在6～7，是纖維素分解菌繁殖和發(fā)育的最適條件。隨精料含量的增加，瘤胃pH在6以下會(huì)周期性下降。因此，1 d內(nèi)超過3 h瘤胃pH低于5.6界定為發(fā)生SARA。引發(fā)SARA發(fā)生的因素及其機(jī)制很多，SCFA是其中之一。

2 SCFA的調(diào)節(jié)機(jī)制

SCFA是瘤胃微生物菌群中一類低于6個(gè)碳原子的脂肪酸，在瘤胃內(nèi)經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)生的乙酸、丙酸、丁酸以及戊酸等構(gòu)成的總體名稱，SCFA在瘤胃液中所占總酸的比重較大[20]，是瘤胃中最主要的脂肪酸。SCFA在瘤胃中存在的2種形式：可解離的SCFA(SCFA-)和非解離的SCFA(HSCFA)，其SCFA-形式占SCFA的大部分，主要在瘤胃內(nèi)環(huán)境pH偏低時(shí)，SCFA-與H+結(jié)合形成HSCFA，占總體SCFA較小部分，使其吸收多余的SCFA并中和瘤胃的酸性環(huán)境?？傊琒CFA在一定程度上可調(diào)節(jié)反芻動(dòng)物瘤胃內(nèi)環(huán)境的pH[21]。艷城[22]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在反芻動(dòng)物采食1.5 h后檢測(cè)瘤胃液pH可達(dá)到最低值，之后隨時(shí)間延長(zhǎng)pH有所回升，說明瘤胃內(nèi)SCFA的積累可造成pH的降低，進(jìn)一步刺激瘤胃上皮細(xì)胞對(duì)SCFA的吸收。當(dāng)SCFA在瘤胃內(nèi)產(chǎn)生較多時(shí)，會(huì)導(dǎo)致瘤胃內(nèi)環(huán)境H+濃度短時(shí)間內(nèi)升高，而瘤胃內(nèi)環(huán)境pH處于低值范圍，因此SCFA的吸收有利于瘤胃pH的穩(wěn)定[23]。王忠豪等[24]試驗(yàn)證實(shí)了反芻動(dòng)物在采食后瘤胃微生物產(chǎn)生的SCFA高于瘤胃上皮細(xì)胞吸收的SCFA，從而使多余的SCFA在瘤胃內(nèi)蓄積，進(jìn)一步導(dǎo)致了瘤胃內(nèi)環(huán)境pH的降低，促使SARA發(fā)生。范雪等[25]的研究表明，適宜添加外源性SCFA可改進(jìn)瘤胃pH和微生物種群，使有益微生物在瘤胃中定植并加強(qiáng)瘤胃的發(fā)育。學(xué)者總結(jié)了SCFA的多種生物學(xué)功能，在飼糧中適宜添加外源性SCFA可提高動(dòng)物的抗病力，維持腸道的完整性[26-28]。這說明在瘤胃內(nèi)SCFA吸收能力與瘤胃上皮細(xì)胞的結(jié)構(gòu)相關(guān)。因此，在反芻動(dòng)物瘤胃中，不論是機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生的還是外源性添加的SCFA，適宜濃度的SCFA可正向促進(jìn)瘤胃組織的發(fā)育，在反芻動(dòng)物發(fā)生SARA時(shí)，瘤胃內(nèi)的SCFA吸收能力低于微生物產(chǎn)生SCFA的能力，由于過多的SCFA會(huì)抑制其吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)的蛋白，而導(dǎo)致滯留在瘤胃中的SCFA大量蓄積，使瘤胃內(nèi)環(huán)境有利于耐酸微生物的生長(zhǎng)，抑制降解酸的微生物生長(zhǎng)，從而加劇瘤胃酸中毒，造成反芻動(dòng)物的能量代謝和瘤胃內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)失衡。曾霖等[29]研究通過SCFA調(diào)控宿主細(xì)胞的腸道菌群和肝臟等代謝性疾病，從而減緩機(jī)體全身性炎癥，這表明SCFA對(duì)機(jī)體代謝性疾病起到主要調(diào)節(jié)機(jī)制。

2.1 在糖、脂代謝方面的調(diào)節(jié)機(jī)制

SCFA是瘤胃微生物種群中的代謝產(chǎn)物，以纖維性飼料發(fā)酵產(chǎn)生，然后被吸收到腸系膜上下靜脈，匯入門靜脈到肝臟，進(jìn)而一部分的SCFA被用作糖異生途徑、酮體和脂質(zhì)合成的底物，為機(jī)體的糖、脂代謝供能；另一部分的SCFA以游離脂肪酸的形式經(jīng)肝靜脈進(jìn)入外周循環(huán)參與其他途徑。對(duì)于反芻動(dòng)物來說，瘤胃內(nèi)以SCFA的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)為主，通過瘤胃上皮吸收或轉(zhuǎn)運(yùn)到肝臟進(jìn)行糖、脂代謝，作為能量物質(zhì)為動(dòng)物機(jī)體所利用。而非反芻動(dòng)物以腸道中微生物發(fā)酵產(chǎn)生SCFA為主。程雅婷等[30]總結(jié)了SCFA可促進(jìn)豬腸道營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化速率，并作為一種綠色、安全的飼用抗生素添加劑在豬養(yǎng)殖上有較高的應(yīng)用前景。SCFA可通過調(diào)節(jié)β細(xì)胞功能，改善胰島素抵抗以調(diào)控糖代謝。Li等[31]研究發(fā)現(xiàn)，SCFA中的丁酸鹽可抑制含脂肪高的飲食誘導(dǎo)的β細(xì)胞凋亡，試驗(yàn)結(jié)果表明SCFA在胰島素敏感程度上有調(diào)節(jié)作用[32]。SCFA還可通過多種途徑調(diào)控糖、脂代謝，SCFA可通過激活腺苷酸活化蛋白質(zhì)激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)而促進(jìn)脂肪酸轉(zhuǎn)化、分解和加速線粒體生物代謝,從而抑制脂肪合成[33]。Den Besten等[32]研究丁酸可調(diào)節(jié)肝臟和肌肉中過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)，使其表達(dá)下降并促進(jìn)線粒體代謝，并激活A(yù)MPK通路，抑制脂肪合成[34]。

2.2 在能量代謝方面的調(diào)節(jié)機(jī)制

SCFA在反芻動(dòng)物能量來源占比60%～70%，可直接參與維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)來提供能量來源，減少營(yíng)養(yǎng)代謝性疾病的發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞膜表面存在與SCFA特異性結(jié)合的受體,即G蛋白偶聯(lián)受體(G-protein coupled receptor，GPCR)，例如GPR43、GPR41和CPR109A等[35]，其作為信號(hào)因子參與機(jī)體代謝有著重要意義。SCFA主要通過三大途徑來調(diào)控機(jī)體的能量代謝，分別為減少攝食、提高產(chǎn)熱效率和激活腸道糖異生：1)SCFA中的丙酸鹽與相應(yīng)細(xì)胞膜上的受體蛋白GPR41、GPR43結(jié)合，并促使機(jī)體細(xì)胞釋放的短肽YY(PYY)和胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)的增加，經(jīng)過“腦-腸軸”神經(jīng)循環(huán)途徑來達(dá)到飽腹感從而減少攝食[36-37]。2)SCFA通過增加肝臟和肌肉中過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子-lα(peroxisome proliferator activated receptor γ coactivator-lα，PGC-lα)和一磷酸腺苷激活蛋白酶的表達(dá)進(jìn)一步使動(dòng)物機(jī)體產(chǎn)生熱量。由于PGC-1α是線粒體生物發(fā)生的重要調(diào)控因子,與能量代謝關(guān)系密切，而AMPK激活可磷酸化轉(zhuǎn)錄共刺激因子PGC-lα。因此，活化的AMPK還能通過磷酸化轉(zhuǎn)錄因子EB(transcription factor EB，TFEB),促使其入核與PGC-1a基因的啟動(dòng)子結(jié)合，調(diào)節(jié)對(duì)PGC-1α轉(zhuǎn)錄的活性，促進(jìn)其表達(dá)，進(jìn)而控制SCFA的能量代謝。SCFA通過促進(jìn)棕色脂肪(BAT)中線粒體解偶聯(lián)蛋白，增加其解偶聯(lián)蛋白-1(UCP-1)的表達(dá)并促進(jìn)BAT分解放熱，使機(jī)體集中產(chǎn)生熱量[38]。3)腸道糖異生(IGN)對(duì)維持機(jī)體葡萄糖穩(wěn)態(tài)有重要作用[39]，丁酸鹽可直接促進(jìn)葡萄糖-6-磷酸酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶1的表達(dá)，通過環(huán)磷酸腺苷(cAMP)依賴機(jī)制觸發(fā)IGN反應(yīng)，使下丘腦食欲調(diào)節(jié)神經(jīng)肽的表達(dá)量下降，從而使機(jī)體食欲降低，維持機(jī)體葡萄糖內(nèi)環(huán)境的平衡[40]。楊東明等[41]總結(jié)SCFA從機(jī)體代謝的分子機(jī)理上到受體蛋白再到表觀遺傳學(xué)調(diào)控了機(jī)體的能量代謝，如果SCFA代謝失衡，會(huì)引起機(jī)體多聯(lián)級(jí)炎癥反應(yīng)，因此SCFA在機(jī)體能量代謝中發(fā)揮重要作用。

2.3 在維持屏障和減輕炎性反應(yīng)的調(diào)節(jié)機(jī)制

SCFA可為瘤胃上皮細(xì)胞提供能量、降低滲透壓、保持腸道健康，并參與瘤胃上皮細(xì)胞微生物屏障的構(gòu)建，使之免受病原微生物的侵害，同時(shí)刺激反芻動(dòng)物免疫系統(tǒng)的發(fā)育和成熟，調(diào)控瘤胃上皮的新陳代謝[42]。如果瘤胃內(nèi)SCFA不斷產(chǎn)生，瘤胃上皮組織吸收轉(zhuǎn)運(yùn)受到抑制，會(huì)促使瘤胃內(nèi)的微生物種群結(jié)構(gòu)失衡，瘤胃內(nèi)環(huán)境pH長(zhǎng)時(shí)間處于酸性范圍，反芻動(dòng)物發(fā)生SARA概率增加，由于瘤胃上皮細(xì)胞對(duì)組胺的滲透性低，革蘭氏陰性細(xì)菌對(duì)低pH的敏感性，會(huì)促使瘤胃內(nèi)脂多糖(LPS)和組胺濃度升高[43]，通過血液循環(huán)易誘發(fā)機(jī)體炎癥反應(yīng)，并有損瘤胃上皮屏障機(jī)能，最終影響反芻動(dòng)物的健康和生產(chǎn)性能[44]。Ametaj等[45]通過代謝組學(xué)方法，研究發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)組瘤胃內(nèi)LPS濃度是對(duì)照組的14倍，并可促使瘤胃內(nèi)其他微生物的參與，共同侵蝕瘤胃上皮屏障，進(jìn)而說明高濃度LPS可損害機(jī)體屏障機(jī)能。反芻動(dòng)物發(fā)生SARA時(shí)，促進(jìn)機(jī)體的免疫細(xì)胞以及炎性因子的釋放，而SCFA可調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞趨化性[46]，付陽[47]通過SCFA對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞中的Nod樣受體蛋白3(NLRP3)調(diào)節(jié)的試驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)SCFA可對(duì)NLRP3炎癥體激活有影響。乙酸與GPR43結(jié)合作用于中性粒細(xì)胞，可提高先天性免疫反應(yīng)，使大量中性粒細(xì)胞集聚在炎癥部位發(fā)揮作用[48]。而Zhao等[49]的研究表明，由于高精料的飼喂而引起機(jī)體產(chǎn)生SARA，進(jìn)一步在動(dòng)物的血液和瘤胃液中發(fā)現(xiàn)高濃度的LPS[50]，這一機(jī)制可刺激瘤胃上皮細(xì)胞促炎因子[如腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細(xì)胞介素(IL)-6、IL-1β][51]和MAPK的表達(dá)，并參與損壞瘤胃屏障功能。而SCFA可抑制核因子-κB(NF-κB)信號(hào)通路，減少IL-6、IL-12等促炎因子的釋放，并可下調(diào)多種趨化因子的表達(dá)，進(jìn)而增加IL-10、IL-4等抗炎因子的釋放，修復(fù)機(jī)體屏障。SCFA還可使腸黏膜屏障免受損而減緩炎癥的產(chǎn)生，可通過維持腸道屏障穩(wěn)定性而抑制乙醇等有毒物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)，使血液和瘤胃液中LPS的濃度下降，因此減小機(jī)體炎癥反應(yīng)[52]。

3 SLC5A8和MCT1在SCFA中的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制

3.1 SLC5A8在SCFA轉(zhuǎn)運(yùn)中的機(jī)制

SLC5家族即以鈉離子為底物的轉(zhuǎn)運(yùn)體基因家族(sodium substrate symporter family, SSSF)，是葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的第2個(gè)家族，其中已經(jīng)有12個(gè)被證實(shí)存在于人類基因組且在不同組織中表達(dá)。SLC5A8是Rodriguez等[53]在2002年發(fā)現(xiàn)的，從人腎cDNA文庫(kù)中克隆鑒定的編碼610個(gè)氨基酸蛋白的序列，位于人類染色體的12q13-23。SLC5A8基因是通過Na+耦合方式對(duì)SCFA進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。由于SLC5A8轉(zhuǎn)運(yùn)體有效的輔助轉(zhuǎn)運(yùn)，SCFA在瘤胃上皮細(xì)胞層可達(dá)到很高的濃度。因此,瘤胃內(nèi)免疫細(xì)胞的SCFA受體在這種生理環(huán)境下被激化表達(dá)，瘤胃腸道菌群新陳代謝產(chǎn)物所激活的腸道免疫系統(tǒng)與各種炎癥相關(guān)的生理及病理狀態(tài)之間便產(chǎn)生聯(lián)系。陳娜[54]研究表明，SLC5A8基因表達(dá)主要位于結(jié)直腸組織細(xì)胞的胞質(zhì)中，當(dāng)發(fā)生SARA時(shí)，瘤胃微生物群體失衡，會(huì)導(dǎo)致瘤胃上皮組織屏障受損，因此,SLC5A8基因的正常表達(dá)對(duì)保護(hù)瘤胃上皮細(xì)胞免于炎癥至關(guān)重要。SLC5A8基因在多種組織中發(fā)現(xiàn)有表達(dá)，由于其在分子層面上對(duì)正常細(xì)胞有保護(hù)機(jī)制，因此在人類多種癌癥方面研究較多。在反芻動(dòng)物主要分布于瘤胃上皮細(xì)胞，通過SLC5A8蛋白有效轉(zhuǎn)運(yùn)SCFA，使其濃度回到正常水平，如果SCFA的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白受到抑制會(huì)使正常細(xì)胞生理功能失常，影響瘤胃上皮細(xì)胞正常代謝和增殖，因此對(duì)于維持瘤胃上皮細(xì)胞屏障免于炎癥損害有很大的必要性。Sivaprakasam等[55]研究SLC5A8基因通過介導(dǎo)SCFA進(jìn)而可對(duì)機(jī)體炎癥性疾病進(jìn)行調(diào)控。在劉巖[56]的研究中發(fā)現(xiàn)，SLC5A8基因通過影響微生物環(huán)境而預(yù)防組織器官的免疫屏障(T細(xì)胞亞群)發(fā)生炎性病變，證實(shí)SLC5A8基因表達(dá)對(duì)T細(xì)胞產(chǎn)生干擾素-γ(IFN-γ)具有抑制作用，使瘤胃內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。George等[57]的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，SLC5A8蛋白不正常轉(zhuǎn)運(yùn)會(huì)破壞胃黏膜免疫屏障。王亞洲[58]試驗(yàn)證實(shí)了在發(fā)生SARA時(shí)，大量的SCFA積聚在瘤胃中，SLC5A8基因表達(dá)受到抑制，使轉(zhuǎn)運(yùn)和吸收機(jī)制減緩，因此瘤胃pH內(nèi)環(huán)境得不到緩沖呈現(xiàn)酸性環(huán)境。岳文炬[59]總結(jié)了SLC5A8基因表達(dá)對(duì)于炎癥性直腸病免疫應(yīng)答時(shí)血清中IL-10及轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1(TGF-β1)含量的影響，進(jìn)而對(duì)維持腸道免疫屏障CD4+T細(xì)胞有重要作用。因此，對(duì)于探究反芻動(dòng)物發(fā)生SARA時(shí)，SCFA在瘤胃內(nèi)的迅速增加，通過瘤胃上皮細(xì)胞上SLC5A8蛋白的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)，可有效減緩SCFA在瘤胃內(nèi)的蓄積，進(jìn)一步減輕SARA的發(fā)生，這一發(fā)生機(jī)制有重要意義。SLC5A家族轉(zhuǎn)運(yùn)體的組織分布及調(diào)節(jié)機(jī)制見表1。

表1 SLC5A家族轉(zhuǎn)運(yùn)體的組織分布及調(diào)節(jié)機(jī)制

3.2 MCT1在SCFA中的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制

在pH常態(tài)下，瘤胃中SCFA以離子形式存在，吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)依賴于MCT。MCT家族已發(fā)現(xiàn)有14位成員，具有相似的生化特征，并在不同組織中有表達(dá)[71]。MCT1～4是離子共轉(zhuǎn)運(yùn)載體，其介導(dǎo)的單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)與H+相偶聯(lián)共同轉(zhuǎn)運(yùn)。其中MCT1的分布最為廣泛，含有12個(gè)跨膜區(qū)的55 kDa蛋白[72]，MCT1蛋白通過H+耦合方式對(duì)SCFA進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，為機(jī)體各組織代謝提供代謝基底物并參與運(yùn)輸。研究發(fā)現(xiàn)，MCT1基因在反芻動(dòng)物瘤胃中表達(dá)最高[58]，高精料飼糧可引起反芻動(dòng)物發(fā)生SARA。Metzler-Zebeli等[73]研究發(fā)現(xiàn)，高精料飼糧的配比與反芻動(dòng)物瘤胃上皮MCT1基因的表達(dá)量呈正相關(guān)。瘤胃上皮細(xì)胞中MCT1蛋白通過與H+耦合轉(zhuǎn)運(yùn)SCFA進(jìn)入血液，此過程也使多余的H+轉(zhuǎn)運(yùn)出去，進(jìn)而降低瘤胃上皮細(xì)胞酸中毒風(fēng)險(xiǎn)，最終維持瘤胃pH內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。MCT1基因表達(dá)水平的升高降低了瘤胃內(nèi)的酸負(fù)擔(dān)，加速了SCFA的轉(zhuǎn)出速度，從而為機(jī)體提供能量來源。而一些研究結(jié)果顯示，MCT1基因表達(dá)情況與SCFA含量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，與pH呈現(xiàn)正相關(guān)情況[24,74]。閆磊等[75]分別飼喂山羊精料含量為10%和35%的2種飼糧，結(jié)果表明35%高精料飼糧可引起山羊瘤胃上皮MCT1基因表達(dá)升高。劉軍花等[76]發(fā)現(xiàn)高谷物飼糧可促進(jìn)山羊瘤胃上皮的MCT1基因表達(dá)并引起瘤胃pH降低和SCFA濃度升高，從而發(fā)生SARA。一些研究表明，當(dāng)奶牛處于SARA時(shí)，瘤胃上皮細(xì)胞中的SLC5A8和MCT1基因可能受到抑制而不能正常表達(dá)，因此不能及時(shí)吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)SCFA，結(jié)果導(dǎo)致SCFA在瘤胃內(nèi)環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間發(fā)酵集聚，最終瘤胃內(nèi)環(huán)境pH下降[58,77]。 MCT家族轉(zhuǎn)運(yùn)體的組織分布及功能見表2。

表2 MCT家族轉(zhuǎn)運(yùn)體的組織分布及功能

4 小 結(jié)

SLC5A8和MCT1在吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)瘤胃上皮細(xì)胞內(nèi)SCFA具有重要意義。機(jī)體處于SARA時(shí)，瘤胃內(nèi)環(huán)境中嗜酸性微生物大量繁殖，使pH處于酸性范圍，最終影響了瘤胃上皮細(xì)胞對(duì)SCFA的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)功能。SLC5A8和MCT1作為瘤胃上皮細(xì)胞內(nèi)SCFA的單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，可將產(chǎn)生的SCFA適宜地轉(zhuǎn)運(yùn)和吸收到其他循環(huán)系統(tǒng)中利用，從而使瘤胃內(nèi)環(huán)境處于正常pH范圍。瘤胃中SCFA可促進(jìn)SLC5A8和MCT1基因表達(dá)，使其發(fā)揮適宜的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制，有其相互作用的聯(lián)系。當(dāng)反芻動(dòng)物發(fā)生SARA時(shí)，瘤胃內(nèi)淀粉性飼料由于其轉(zhuǎn)化速度快，不斷累積形成SCFA，瘤胃內(nèi)濃度較高SCFA使負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)的SLC5A8和MCT1蛋白受到抑制，不能及時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)和吸收多余的SCFA，堆積在瘤胃中，造成瘤胃pH長(zhǎng)時(shí)間處于低值，可能觸發(fā)動(dòng)物機(jī)體炎癥的發(fā)生。因此，研究SLC5A8和MCT1基因調(diào)控SCFA，從而減緩動(dòng)物SARA的發(fā)生機(jī)制具有深遠(yuǎn)意義。