干草對羔羊瘤胃發(fā)育影響及其機(jī)制的研究進(jìn)展

李科南 杜海東 娜仁花

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 動物科學(xué)學(xué)院，呼和浩特 010018)

眾所周知，對于反芻動物來說，瘤胃是降解飼糧中碳水化合物的主要器官，對機(jī)體新陳代謝、免疫和健康都很重要，而飼糧中的碳水化合物降解過程依賴于瘤胃微生物的發(fā)酵作用。瘤胃中的微生物不但可將哺乳動物無法直接利用的植物纖維分解供能，而且還可為人類提供富含優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)的肉類和奶制品，但同時(shí)也會產(chǎn)生甲烷。因此，研究者對反芻動物瘤胃微生物組成和功能以及其影響因素，如日糧、年齡、地理位置、宿主種類等進(jìn)行了較為深入的研究[1]。關(guān)于瘤胃微生物群落和微生物發(fā)酵過程的研究可追溯到19世紀(jì)中期[2]。但由于成年反芻動物瘤胃微生物群落具有較強(qiáng)穩(wěn)定性，一些調(diào)控措施對于成熟瘤胃中微生物群落只能產(chǎn)生短暫的影響，一旦停止調(diào)控瘤胃微生物群落組成和發(fā)酵將會恢復(fù)到處理之前的狀態(tài)[3]，許多幼齡反芻動物瘤胃微生物群落組成不完善、瘤胃結(jié)構(gòu)和功能不健全，通過早期干預(yù)調(diào)控幼齡階段瘤胃微生物定植及瘤胃結(jié)構(gòu)和功能發(fā)育可能會對反芻動物后期產(chǎn)生長期影響[4-7]。

固體飼糧(包括精料和干草)是影響幼畜瘤胃發(fā)育的重要原因之一[8]，早期研究發(fā)現(xiàn)精料在瘤胃分解產(chǎn)生大量的丙酸和丁酸，有利于瘤胃乳頭生長[9]，而干草能量濃度較低，幼齡反芻動物瘤胃具有纖維降解功能的微生物群落建立不完善，所以不建議反芻動物斷奶前補(bǔ)飼干草[10]。但僅飼喂精料會導(dǎo)致瘤胃角化不全、食糜粘附等癥狀[11]，而在精料基礎(chǔ)上補(bǔ)飼優(yōu)質(zhì)干草，有助于增加瘤胃容積，減少瘤胃食糜粘附，維持瘤胃乳頭正常形態(tài)[8]，甚至提高斷奶前、后的生長性能[12]。目前雖然已有關(guān)于干草對幼齡反芻動物瘤胃發(fā)育影響及其作用機(jī)制的研究，但認(rèn)識并不全面。而明晰幼齡反芻動物瘤胃發(fā)育過程是深入了解干草對幼齡反芻動物瘤胃發(fā)育影響及作用機(jī)制的基礎(chǔ)，所以本綜述以羔羊作為幼齡反芻動物模型，對羔羊瘤胃發(fā)育過程和干草對羔羊瘤胃發(fā)育影響及其作用機(jī)制的最新研究進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)，以期為干草在幼齡反芻動物飼糧中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 羔羊瘤胃發(fā)育過程

羔羊出生后，瘤胃經(jīng)歷了非反芻階段(從出生到21 d)、過渡階段(21～56 d)和反芻階段(56 d以后)的生理變化[13]。這種變化主要與瘤胃發(fā)育有關(guān)，瘤胃發(fā)育主要包括組織形態(tài)學(xué)發(fā)育(瘤胃重量和乳頭的生長)、代謝功能(發(fā)酵能力和酶活性)和微生物定植(細(xì)菌、古菌、真菌和原蟲等)[14]。

1.1 瘤胃組織形態(tài)學(xué)發(fā)育

瘤胃組織形態(tài)學(xué)發(fā)育主要包括瘤胃上皮發(fā)育和與此相關(guān)的瘤胃容積、瘤胃乳頭長度、寬度、密度、瘤胃壁厚度、肌肉層厚度以及瘤胃壁顏色和肌肉層的變化[8]。初生絨山羊羔羊瘤胃凈重占全胃凈重的29.34%，56 d時(shí)瘤胃凈重占全胃凈重為52.53%，初生絨山羊羔羊瘤容積為9.33 mL，到56 d時(shí)為1 466.67 mL，增長了157.20倍[15]。初生絨山羊瘤胃背囊乳頭高度和寬度以及瘤胃肌層厚度隨日齡的增加逐步增加，其中瘤胃背囊乳頭高度和肌層厚度從28 d開始采食干草后顯著增厚。羔羊的角質(zhì)層從14 d開始，隨著采食飼草的增加，逐步增厚[15]。但不同日齡補(bǔ)飼開食料對羔羊瘤胃形態(tài)發(fā)育影響不同。相比于42 d補(bǔ)飼，7 d補(bǔ)飼開食料顯著提高瘤胃乳頭長度和寬度[16]，這與早期補(bǔ)飼開食料增加瘤胃內(nèi)揮發(fā)性脂肪酸(Volatlie fatty acids，VFA)的含量有關(guān)，尤其是VFA中的丁酸和丙酸，可以通過胰島素、表皮生長因子(Epidermal growth factor，EGF)和胰島素樣生長因子1(Insulin-like growth factor，IGF-1)的間接反應(yīng)刺激瘤胃上皮的發(fā)育[17]。

1.2 瘤胃代謝功能

1.3 瘤胃微生物群落建立

由于反芻動物生長所需的能量主要來源于瘤胃微生物對底物的發(fā)酵，并且瘤胃微生物群落的建立有利于瘤胃結(jié)構(gòu)和生理功能的發(fā)育，所以深入了解瘤胃微生物的建立過程對早期調(diào)控瘤胃微生物群落組成非常重要[24]。羔羊微生物群落定植過程大致分為3個(gè)階段[1]：最初定植階段(出生后0～2 d)，微生物主要來源于母體(包括初乳、產(chǎn)道和唾液)、外界環(huán)境等，如芽孢桿菌(Bacillus)和乳球桿菌屬(Lactococcus)[25-26]；過渡階段(3～15 d)，由初乳過渡到常乳，可利用乳中營養(yǎng)成分(單糖、乳糖或乳脂等)的菌群比例逐漸升高，如：擬桿菌屬、乳酸桿菌屬等[27]。另外，此階段已定植細(xì)菌也是成熟瘤胃中常見的菌屬，如普雷沃氏菌屬和擬桿菌屬；成熟階段(28 d后)，固體飼料攝入增加，可降解淀粉和纖維等微生物比例逐漸升高，并成為瘤胃中的穩(wěn)定菌屬，如：普雷沃氏菌屬(Prevotella)、理巖菌科RC9(Rikenellaceae RC9)等[26]。此外，產(chǎn)甲烷菌在山羊出生后1周內(nèi)開始定植，無論哪個(gè)日齡，產(chǎn)甲烷菌的優(yōu)勢屬主要是甲烷短桿菌(Methanobrevibacter)、甲烷球形屬(Methanosphaera)和未知甲烷菌族群C(Rumen cluster C)[28]。然而，相比與細(xì)菌和甲烷菌，厭氧真菌和原蟲在幼齡反芻動物瘤胃的定植時(shí)間較晚。厭氧菌在出生后8～10 d出現(xiàn)，主要由新美鞭菌屬(Neocallimastix)組成[29]。但是，也有研究報(bào)道，出生當(dāng)天的羔羊瘤胃中便已有真菌定植[15,28]。原蟲建立時(shí)間一般較其他微生物群落晚，通常可在產(chǎn)后15 d內(nèi)發(fā)現(xiàn)。由于原蟲主要依賴唾液進(jìn)行傳播，假如新生反芻動物不與成年動物接觸，瘤胃原生動物就無法建立[30]。值得注意的是，雖然在采食固體飼糧之前，羔羊瘤胃微生物群落已經(jīng)建立，但固體飼料的類型對瘤胃微生物群的形成非常重要。因此，早期開始采食固體飼糧的階段可能是調(diào)控瘤胃不同生態(tài)位微生物建立的一個(gè)最佳“窗口期”[30]。

2 干草對羔羊瘤胃發(fā)育的影響

2.1 干草對羔羊瘤胃形態(tài)的影響

飼糧成分對羔羊瘤胃發(fā)育至關(guān)重要，優(yōu)質(zhì)干草既有助于增加瘤胃容積和重量，還可減少瘤胃上皮食糜粘附，避免高精料飼喂導(dǎo)致的瘤胃酸中毒、采食量降低和乳頭分叉[8]。當(dāng)羔羊僅飼喂精料時(shí)，由于精料顆粒度小，物理刺激清除角蛋白和死亡角質(zhì)層細(xì)胞的能力弱，同時(shí)精料發(fā)酵產(chǎn)生大量VFA引起瘤胃液pH下降，這些結(jié)果會共同導(dǎo)致幼畜瘤胃上皮產(chǎn)生堅(jiān)硬的角蛋白層，形成角化不全。角質(zhì)層過厚會使瘤胃上皮血流減慢和乳頭退化，影響VFA的吸收，而添加優(yōu)質(zhì)干草可以改善由精料引起的瘤胃上皮角化不全[8]。但干草的補(bǔ)飼效果受粗飼料來源、添加水平、纖維長度以及補(bǔ)飼時(shí)間的影響[31]。楊斌[21]發(fā)現(xiàn)與自由采食精料組相比，在精料基礎(chǔ)上添加苜蓿能夠減少瘤胃上皮食糜粘附及炎癥反應(yīng)，提高瘤胃乳頭長度和肌肉層厚度；補(bǔ)飼苜蓿對瘤胃pH無影響，但降低了VFA的濃度，這可能與補(bǔ)飼苜蓿在一定程度上增加了營養(yǎng)物質(zhì)的吸收有關(guān)。Norouzian等[32]在21日齡羔羊飼糧中添加不同比例(0、7.5%和15%)的苜蓿干草，發(fā)現(xiàn)添加比例為15%的苜蓿干草可降低角質(zhì)層厚度，增加瘤胃壁肌肉層厚度，對羔羊生產(chǎn)性能無影響。為了進(jìn)一步研究不同粒度大小的粗飼料對羔羊瘤胃發(fā)育的影響，Norouzian等[33]將添加比例為15%的將苜蓿切割成2 mm和3～4 cm 2個(gè)長度，發(fā)現(xiàn)長度為3～4 cm的苜蓿干草顯著降低了瘤胃上皮角質(zhì)層，增加瘤胃壁肌肉層厚度。除了干草添加水平、纖維長度對羔羊瘤胃形態(tài)發(fā)育有影響外，呂明等[34]研究發(fā)現(xiàn)，羔羊出生第2周開始補(bǔ)飼苜蓿干草瘤胃乳頭和黏膜下層厚度顯著高于8周齡開始補(bǔ)飼苜蓿干草的羔羊。此外，在評價(jià)羔羊飼糧營養(yǎng)價(jià)值時(shí)，中性洗滌纖維(Neutral detergent fiber，NDF)、非纖維性碳水化合物(Non fiber carbohydrate，NFC)和NDF/NFC是常用的指標(biāo)。反芻動物飼糧NDF主要來自干草，所以許多研究評價(jià)了干草來源的NDF水平對羔羊的影響。解彪[35]通過在21～90日齡羔羊飼糧中添加苜蓿干草使飼糧NDF含量分別為10%、15%、20%和25%，發(fā)現(xiàn)提高NDF水平會提高瘤胃液pH，降低瘤胃乳頭寬度和乳頭角質(zhì)化程度，但NDF水平對瘤胃乳頭長度無影響，NDF最適添加水平為15%～25%。與解彪的研究結(jié)果類似，鄧維[36]發(fā)現(xiàn)羔羊飼糧NDF水平為20%和25%時(shí)，有較好的增重效果。琚思思[37]研究結(jié)果表明羔羊飼糧NDF水平為16%～20%最適。

綜上所述，羔羊哺乳期間在精料基礎(chǔ)上補(bǔ)飼優(yōu)質(zhì)干草有助于減少瘤胃上皮食糜粘附及炎癥反應(yīng)，維持瘤胃乳頭正常形態(tài)和角質(zhì)層厚度，但干草補(bǔ)飼效果受添加水平、纖維長度以及補(bǔ)飼時(shí)間的影響，未來需要更細(xì)致的研究致力于探索羔羊最適的干草添加水平、纖維長度和補(bǔ)飼時(shí)間，并綜合考慮這些因素之間的相互作用。

2.2 干草對羔羊瘤胃微生物群落的影響

干草對瘤胃微生物群落組成尤為重要，但目前有關(guān)早期補(bǔ)飼干草對羔羊瘤胃微生物群落的影響報(bào)道較少。呂小康[38]研究發(fā)現(xiàn)，與僅飼喂精料組相比，飼喂精料加苜蓿顯著提高羔羊瘤胃內(nèi)容物中纖維桿菌屬、琥珀弧菌屬、琥珀酸菌屬和瘤胃球菌屬的豐度，這些菌屬是主要的纖維降解菌屬。馬萬浩[12]發(fā)現(xiàn)在羔羊開食料中添加10%苜蓿干草顯著提高瘤胃內(nèi)容物中具有纖維分解功能細(xì)菌的數(shù)量以及瘤胃內(nèi)容物中普雷沃氏菌屬的相對豐度，但飼喂不同飼糧對育肥期羔羊瘤胃微生物無持續(xù)的影響。新生羔羊與母羊一起放牧14 d后，普雷沃氏菌屬_1(Prevotella_1)、擬桿菌目_S24_7(Bacteroidales_S24_7)、瘤胃桿菌屬(Ruminobacter)和月形單胞菌屬(Selenomonas)的相對豐度增加[39]。以上研究結(jié)果提示在羔羊斷奶前補(bǔ)飼干草有助于纖維分解菌的定植，但對瘤胃微生物無持續(xù)影響。此外，瘤胃上皮的微生物種類與瘤胃發(fā)育密切相關(guān)，因此受到了廣泛關(guān)注[13]，雖然其占瘤胃微生物總數(shù)的比例不到1%，對VFA產(chǎn)量的貢獻(xiàn)也很低[40]，但它們是與宿主直接相互作用的微生物，在瘤胃上皮發(fā)育中發(fā)揮作用。楊斌[21]發(fā)現(xiàn)，與補(bǔ)飼精料的羔羊相比，在精料基礎(chǔ)上添加苜蓿誘導(dǎo)瘤胃上皮琥珀酸菌屬(Succiniclasticum)、未分類的瘤胃球菌科(UnclassifiedRuminococcaceae)、分支桿菌屬(Mogibacterium)和丁酸弧菌屬(Butyrivibrio)的豐度顯著增加，使瘤胃上皮在斷奶前就已經(jīng)適應(yīng)由這些細(xì)菌引起并維持的上皮生長和代謝模式。因此，在精料基礎(chǔ)上添加干草還可以提高瘤胃上皮微生物區(qū)系的穩(wěn)定性，減少斷奶應(yīng)激。

2.3 干草影響羔羊瘤胃發(fā)育的分子機(jī)制

2.3.1干草影響羔羊瘤胃上皮發(fā)育

最近，利用轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)探究幼齡反芻動物瘤胃上皮細(xì)胞在基因水平變化的研究越來越多，豐富了人們對瘤胃上皮細(xì)胞分子變化機(jī)制的了解。與僅飼喂乳汁相比，在乳汁基礎(chǔ)上添加精料可以促進(jìn)瘤胃乳頭的發(fā)育[41]，這主要是由關(guān)鍵調(diào)控基因的表達(dá)驅(qū)動，如轉(zhuǎn)化生長因子β1(Transforming growth factor β1，TFGB1)、叉頭蛋白O1(Forkhead box protein O1，F(xiàn)OXO1)和過氧化物酶體增殖物激活受體α(Peroxisome proliferator-activated receptor α，PPARA)[42]。林麗梅[43]研究早期補(bǔ)飼開食料對羔羊瘤胃上皮生長相關(guān)基因表達(dá)和信號通路的影響，發(fā)現(xiàn)補(bǔ)飼開食料后，羔羊瘤胃中乙酸和丁酸濃度升高，其可作為信號分子上調(diào)瘤胃上皮細(xì)胞生長調(diào)節(jié)因子絲裂原活化蛋白激酶1(Mitogen-activated protein kinase 1，MAPK1)、磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸3-激酶催化亞基亞型(Phosphatidylinositol-4，5-bisphosphate 3-kinase catalytic subunit beta isoform，PIK3CB)、腫瘤壞死因子配體超家族成員10(Tumor necrosis factor ligand superfamily member 10，TNFSF10)、整合素alpha 6(Integrin alpha-6，ITGA6)、Snail家族轉(zhuǎn)錄因子2(Snail family transcriptional repressor 2，SNAI2)、薩爾瓦多同系物1(Salvador homolog 1，SAV1)和腫瘤抑制基因(Discs large homologue l，DLG1)基因的表達(dá)，下調(diào)促凋亡家族(Bcl2-associated agonist of cell death，BAD)基因的表達(dá)，從而促進(jìn)了瘤胃上皮的生長發(fā)育。干草對羔羊瘤胃發(fā)育具有重要意義，但目前關(guān)于干草刺激羔羊瘤胃上皮細(xì)胞生長、分化相關(guān)基因表達(dá)影響的研究報(bào)道有限。呂小康[38]研究不同飼糧對羔羊瘤胃腹囊上皮差異基因的影響，發(fā)現(xiàn)飼喂精料或者精料加苜蓿顆粒顯著降低了瘤胃上皮中IGFBP4和IGFBP2的基因表達(dá)，IGFBP4和IGFBP2對IGF具有抑制作用，所以IGF的促細(xì)胞增殖作用得到充分發(fā)揮，但精料組和精料加苜蓿顆粒組細(xì)胞增殖與凋亡基因表達(dá)量無顯著差異。差異表達(dá)基因富集通路分析顯示，補(bǔ)飼精料組和精料加苜蓿顆粒組的差異基因主要富集到細(xì)胞因子-細(xì)胞因子受體相互作用、血小板活化、細(xì)胞粘附分子、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、麻疹、NF-kB(Nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells，NF-kB)信號通路、IL-17信號通路等，這些信號通路與機(jī)體的免疫和炎癥反應(yīng)有關(guān)，提示羔羊飼喂精料加苜蓿顆?？赡苡绊懥烁嵫虻拿庖吆脱装Y反應(yīng)。Connor等[41]提出，干草通過抑制NF-κB活性，刺激TRIM40 (Tripartite motif containing 40) mRNA表達(dá)，保護(hù)上皮黏膜免受炎癥反應(yīng)。Yang等[44]發(fā)現(xiàn)飼喂開食料加苜蓿的羔羊瘤胃早期發(fā)育效果優(yōu)于僅飼喂開食料的羔羊，苜蓿調(diào)控瘤胃發(fā)育主要通過兩種主要類型的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)：細(xì)胞內(nèi)鈣信號通路以及氨基酸和脂肪酸的代謝網(wǎng)絡(luò)。鈣信號通路在斷奶前瘤胃組織中上調(diào)基因涉及膜去極化和肌肉組織發(fā)育，包括小窩蛋白(Caveolin 3，CAV3)、鈣離子電壓門控通道蛋白α亞基1D(L-type voltage-dependent calcium channel alpha 1D subunit，CACNA1D)、SH3和富含半胱氨酸結(jié)構(gòu)域的蛋白(SH3 and cysteine-rich domain-containing protein，STAC)、縫隙連接蛋白1(Gap junction protein alpha 1，GJA1)、鉀離子電壓門控通道互作蛋白2(Potassium voltage-gated channel-interacting protein 2，KCNIP2)、RAR相關(guān)孤兒受體A(RAR-related orphan receptor A，RORA)、PPARG共激活劑1α(PPARG coactivator 1 alpha，PPARGC1A)、一氧化氮合酶2(Nitric oxide synthase，NOS2)和蛋白激酶Cβ(Protein kinase C beta，PRKCB)，下調(diào)高爾基相關(guān)分泌通路激酶FAM20C(Family with sequence similarity 20 member C，F(xiàn)AM20C)轉(zhuǎn)錄水平的表達(dá)量，加速瘤胃肌肉細(xì)胞的鈣內(nèi)流，促進(jìn)瘤胃組織發(fā)育；瘤胃氨基酸代謝上調(diào)基因包括支鏈氨基酸轉(zhuǎn)氨酶2(Branched-chain amino acid transaminase 2，BCAT2)、烯酰輔酶A水合酶(enoyl-CoA hydratase，ECHS1)、酰基輔酶A脫氫酶(acyl-CoA Dehydrogenase，ACADS)、羥基異丁酰輔酶A水解酶(3-hydroxyisobutyryl-CoA hydrolase，HIBCH)、羥基?；o酶A脫氫酶(Hydroxyacyl-CoA dehydrogenase，HADH)、醛脫氫酶1(Aldehyde oxidase 1，AOX1)、甲基丙二酰CoA變位酶(methylmalonyl-CoA mutase，MUT)和丙酰輔酶A羧化酶α/β多肽(Propionyl-CoA carboxylase α/β polypeptide，PCCA/PCCB),瘤胃脂肪酸代謝上調(diào)基因包括植烷酰輔酶A 2羥化酶(Phytanoyl-CoA 2-hydroxylase，PHYH)、溶質(zhì)載體家族27(脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白)，成員2(Solute carrier family 27 member 2，SLC27A2)、乙酰輔酶A乙酰轉(zhuǎn)移酶1(acetyl-CoA acetyltransferase 1，ACAT1)和3-氧?；?(酰載體蛋白)合酶(3-oxoacyl-ACP synthase，OXSM)。

2.3.2干草影響羔羊瘤胃代謝功能

瘤胃微生物代謝產(chǎn)生的VFA可為反芻動物提供所需能量的60%～80%[45]。楊斌[21]比較了飼喂開食料和在開食料基礎(chǔ)上添加苜蓿對瘤胃營養(yǎng)物質(zhì)吸收和利用的影響，發(fā)現(xiàn)補(bǔ)飼苜蓿降低VFA的濃度可能與瘤胃上皮的吸收作用有關(guān)；此外，僅飼喂開食料的羔羊瘤胃上皮中，斷奶前后NHE1、NHE2和NHE3的表達(dá)量不同程度增加，說明僅飼喂開食料的羔羊瘤胃pH可能需要通過NHE1、NHE2和NHE3來維持，而早期補(bǔ)飼苜蓿的羔羊NHE1、NHE2和NHE3的表達(dá)量在斷奶前后不變，說明早期補(bǔ)飼苜蓿的羔羊瘤胃pH不需要通過其他的調(diào)節(jié)來維持。鄧維[36]研究不同NDF水平的開食料(通過添加苜蓿草粉調(diào)節(jié)開食料中NDF水平)在不同日齡補(bǔ)飼對羔羊瘤胃上皮的VFA轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因表達(dá)的影響，發(fā)現(xiàn)羔羊斷奶前補(bǔ)飼不同NDF水平的開食料，影響了與VFA轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因的表達(dá)；21日齡補(bǔ)飼，促進(jìn)MCT1、NHE1和NHE3基因的表達(dá)，從而維持瘤胃內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。此外，在犢牛上的試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，斷奶前補(bǔ)飼干草較僅飼喂精料組顯著提高了瘤胃上皮MCT1的表達(dá)量[46]。

生酮作用是瘤胃成熟的標(biāo)志，PPARs是調(diào)控生酮作用和瘤胃上皮細(xì)胞增殖與分化的重要轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，包括PPARA、PPARD和PPARG 3個(gè)亞型[47]。瘤胃生酮作用主要指的是丁酸生成乙酰輔酶A，然后乙酰輔酶A在HMGCS的作用下轉(zhuǎn)化為3-羥基-3-甲基-戊二酸單酰輔酶A(3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A，HMG-CoA),隨后再在HMGCL的作用下將HMG-CoA轉(zhuǎn)化為乙酰乙酸。最后再由3-羥基丁酸脫氫酶1(3-hydroxybutyrate dehydrogenase 1,BDH1)催化生成β-羥丁酸，并進(jìn)入血液循環(huán)。其中，HMG-CoA是瘤胃上皮的關(guān)鍵代謝物，而HMGCS是瘤胃生酮過程中的限速酶。HMGCS存在兩種形式包括HMGCS1和HMGCS2，其中起主要作用的是HMGCS2，且HMGCS2的表達(dá)受到PPARs的調(diào)控[47]，PPARs調(diào)控瘤胃生酮作用機(jī)制見圖1。呂小康[38]研究不同飼糧對羔羊瘤胃腹囊上皮差異基因的影響，發(fā)現(xiàn)與代乳粉組相比，精料加苜蓿顆粒組與僅飼喂精料組顯著提高了瘤胃上皮中HMGCL、HMGCS2和BDH1的表達(dá)量，從而提高瘤胃生酮和利用酮體的能力，而精料加苜蓿顆粒組與僅飼喂精料組中瘤胃腹囊上皮中HMGCL、HMGCS2和BDH1的表達(dá)無顯著差異，這說明在精料基礎(chǔ)上補(bǔ)飼苜蓿并不會降低瘤胃生酮和利用酮體的能力；呂小康的研究還發(fā)現(xiàn)在精料基礎(chǔ)上添加苜蓿并不會提高PPARA、PPARD和PPARG的表達(dá)量，并且HMGCL和HMGCS2作為PPARs的下游靶基因，表達(dá)量顯著提高，而PPARs 3個(gè)亞型在不同飼糧組之間無顯著差異，說明調(diào)控瘤胃上皮細(xì)胞生酮基因表達(dá)除了PPARs之外，還有其他轉(zhuǎn)錄因子。Connor等[42]研究表明，在斷奶時(shí)飼喂干草會激活參與能量產(chǎn)生的基因通路，其中雌激素相關(guān)受體α(Estrogen-related receptor α，ESRRA)可能與PPARD共同參與脂肪酸的吸收和代謝，ESRRA被認(rèn)為是調(diào)控能量代謝的轉(zhuǎn)錄因子，是調(diào)節(jié)生長犢牛瘤胃發(fā)育和功能的潛在靶點(diǎn)。

PPARs，過氧化物酶體增殖物激活受體；PPARA，過氧化物酶體增殖物激活受體α；PPARD，過氧化物酶體增殖物激活受體δ；PPARG，過氧化物酶體增殖物激活受體γ；HMGCS，3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A合成酶；HMG-CoA，3-羥基-3-甲基-戊二酸單酰輔酶A；HMGCL，3-羥基-3-甲基-戊二酸單酰輔酶A裂解酶；ACAC，乙酰乙酸；BDH1，3-羥基丁酸脫氫酶1；BHBA，β-羥丁酸。 PPARs, Peroxisome proliferator-activated receptors; PPARA, Peroxisome proliferator-activated receptor α; PPARD, Peroxisome proliferator-activated receptor δ; PPARG, Peroxisome proliferator-activated receptor γ; HMGCS, 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoAsynthase; HMG-CoA, 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A; HMGCL, 3-Hydroxymethyl-3-methylglutaryl-CoA lyase; ACAC, Acetoacetic acid; BDH1, 3-hydroxybutyrate dehydrogenase 1; BHBA, β-hydroxybutyrate. 圖1 PPARs調(diào)控生酮作用機(jī)制Fig.1 PPARs regulates the mechanism of ketogenesis

以上研究表明羔羊斷奶前補(bǔ)飼干草對瘤胃發(fā)育有影響，這與羔羊斷奶前補(bǔ)飼干草增強(qiáng)了瘤胃上皮細(xì)胞發(fā)育及VFA代謝有關(guān)(干草調(diào)節(jié)瘤胃發(fā)育的關(guān)鍵途徑和環(huán)節(jié)見圖2)。但仍需進(jìn)一步評估羔羊斷奶前補(bǔ)飼干草調(diào)控瘤胃發(fā)育的關(guān)鍵途徑及相關(guān)主效基因，以及其在瘤胃上皮細(xì)胞發(fā)育和VFA的吸收代謝過程中的表達(dá)與參與程度需進(jìn)一步驗(yàn)證。

3 小 結(jié)

IGFBP2，胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白2；IGFBP4，胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白4；IGF，胰島素樣生長因子；NF-kB，活化B細(xì)胞的核因子kappa-輕鏈增強(qiáng)子；TRIM40，tripartite motif containing 40；HMGCL，3-羥基-3-甲基-戊二酸單酰輔酶A裂解酶；HMGCS2，3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A合成酶Ⅱ；BDH1，3-羥基丁酸脫氫酶1；ESRRA，雌激素相關(guān)受體α；MCT1，單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體1；VFA，揮發(fā)性脂肪酸。 IGFBP2， Insulin-like growth factor binding protein 2; IGFBP4， Insulin-like growth factor binding protein 4; IGF, Insulin-like growth factor; NF-Kb, nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells; TRIM40, Tripartite motif containing 40; HMGCL, 3-Hydroxymethyl-3-methylglutaryl-CoA lyase; HMGCS2, 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoAsynthase Ⅱ; BDH1, 3-hydroxybutyrate dehydrogenase 1; ESRRA, Estrogen-related receptor α; MCT1, Monocarboxylate transporter 1; VFA, Volatile fatty acid.圖2 羔羊斷奶前補(bǔ)飼干草調(diào)節(jié)瘤胃發(fā)育的關(guān)鍵途徑和環(huán)節(jié)Fig.2 Key approaches and links to regulating rumen development by supplementing hay before weaning lambs

羔羊斷奶前補(bǔ)飼干草不僅可以增加瘤胃容積，減少瘤胃食糜粘附，維持瘤胃乳頭正常形態(tài)，還有助于纖維分解菌在瘤胃定植，促進(jìn)瘤胃上皮細(xì)胞發(fā)育及VFA代謝。干草促進(jìn)斷奶前羔羊瘤胃發(fā)育的機(jī)制可能與干草調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鈣信號通路及氨基酸和脂肪酸的代謝網(wǎng)絡(luò)，降低IGFBP2和IGFBP4的基因表達(dá)量，抑制NF-kB信號通路，提高HMGCL、HMGCS2、BDH1和MCT1的基因表達(dá)量，激活ESRRA參與能量產(chǎn)生的基因通路有關(guān)。盡管已經(jīng)明確干草補(bǔ)飼效果受添加水平、纖維長度以及補(bǔ)飼時(shí)間的影響，但未來仍需要更細(xì)致的研究致力于探索羔羊最適的干草添加水平、纖維長度和補(bǔ)飼時(shí)間，并綜合考慮不同因素之間的相互作用。此外，干草調(diào)控?cái)嗄糖案嵫蛄鑫赴l(fā)育機(jī)理仍需進(jìn)一步深入研究，針對干草調(diào)控羔羊瘤胃發(fā)育關(guān)鍵途徑及相關(guān)主效基因，在瘤胃VFA的吸收代謝和上皮細(xì)胞發(fā)育過程中的表達(dá)與參與程度需進(jìn)一步驗(yàn)證。