公司動(dòng)態(tài)
Company dynamics
在奶牛圍產(chǎn)期補(bǔ)充NCG可改善中性粒細(xì)胞的功能并減少奶牛的炎癥和氧化應(yīng)激
發(fā)布時(shí)間：2023-04-18 關(guān)注：3401
浙江大學(xué)的劉建新教授團(tuán)隊(duì)于Journal of Dairy Science雜志上發(fā)表了一篇名為《在奶牛圍產(chǎn)期補(bǔ)充 N-氨基甲酰谷氨酸可改善中性粒細(xì)胞的功能并減少奶牛的炎癥和氧化應(yīng)激》的文章，通過分析飼喂或不飼喂NCG的圍產(chǎn)期奶牛PMN中功能基因的表達(dá)以及炎癥和氧化應(yīng)激的生物標(biāo)志物，探討NCG對(duì)PMN功能、炎癥和氧化應(yīng)激的影響。
圖片源自pexels
研究背景
處于圍產(chǎn)期的奶牛其感染性疾病的發(fā)病率會(huì)明顯增加，中性粒細(xì)胞（PMN）功能受損被認(rèn)為是導(dǎo)致圍產(chǎn)期奶牛發(fā)病率升高的因素之一。PMN是抵御入侵病原體的第 一道防線，尤其是引起炎癥（如乳腺炎）的病原體。此外，代謝紊亂引起的炎癥反應(yīng)是導(dǎo)致圍產(chǎn)期奶牛出現(xiàn)氧化應(yīng)激（ROS）的關(guān)鍵因素之一。圍產(chǎn)期奶牛從非泌乳期轉(zhuǎn)變?yōu)槊谌槠跁r(shí)會(huì)經(jīng)歷代謝和生理變化，這通常會(huì)導(dǎo)致氧化應(yīng)激的發(fā)展。越來(lái)越多的證據(jù)表明，嚴(yán)重的氧化應(yīng)激會(huì)降低產(chǎn)奶量，并在多種病理過程中發(fā)揮作用。因此，圍產(chǎn)期奶牛高氧化應(yīng)激和炎癥，可以通過改善PMN功能來(lái)得到緩解?，F(xiàn)已有研究表明可以通過補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)改變PMN功能，進(jìn)而改善圍產(chǎn)期奶牛的健康狀況，例如：改善微量元素銅、鋅和錳等的吸收，能增強(qiáng)PMN殺菌等功能；補(bǔ)充蛋氨酸對(duì)血液中PMN的吞噬作用產(chǎn)生積極影響。因此，營(yíng)養(yǎng)策略是改善PMN功能的有效途徑。精氨酸（Arg）是奶牛的另一種必需的功能性氨基酸，在免疫功能中發(fā)揮著重要作用。Savoini等人在1984年時(shí)，發(fā)現(xiàn)牛PMN中的防御素富含半胱氨酸和Arg，并對(duì)許多革蘭氏陽(yáng)性菌、革蘭氏陰性菌、厭氧菌以及真菌和病毒具有殺菌活性。近來(lái)有研究表明，在泌乳早期奶牛中，PMN對(duì)Arg的利用率高。N-氨基甲酰谷氨酸 (NCG) 是N-乙酰谷氨酸的結(jié)構(gòu)類似物，是反芻動(dòng)物的Arg增強(qiáng)物。飼糧中添加NCG，可提高泌乳早期奶牛和泌乳中期奶牛的產(chǎn)奶量和血液Arg濃度，表明NCG在提高動(dòng)物生產(chǎn)性能方面發(fā)揮了有益作用。然而，關(guān)于NCG是否以及如何調(diào)節(jié)動(dòng)物健康的研究數(shù)據(jù)還相對(duì)缺乏，尤其是在圍產(chǎn)期對(duì)奶牛的炎癥和氧化應(yīng)激的作用還不明確。
研究方法
實(shí)驗(yàn)選用30頭經(jīng)產(chǎn)中國(guó)荷斯坦奶牛，在分娩前第4周，按胎次和體重分成2組，并隨機(jī)分配到2個(gè)基礎(chǔ)日糧處理組中[無(wú)額外添加（CON，n=15）或20 g/d NCG (NCG, n=15)]。以分娩為基準(zhǔn)，從產(chǎn)犢前21天到產(chǎn)犢后21天補(bǔ)飼。在產(chǎn)后階段，根據(jù)獸醫(yī)的診斷，記錄疾病的發(fā)生率，包括乳腺炎、胎盤滯留和跛行。以產(chǎn)犢日為參照，在分娩的第-21天、-7天、0天（產(chǎn)犢日期）、7天和21天收集血樣，使用自動(dòng)血細(xì)胞分析儀，分析與炎癥和氧化應(yīng)激相關(guān)的變量，包括總白細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、單核細(xì)胞和PMN的數(shù)量與百分比。在產(chǎn)后第7天采集全血以分離PMN，用于分析功能基因的表達(dá)，并在第-21 天至第21 天測(cè)定每周血液學(xué)參數(shù)。以-20天為協(xié)變量，使用SPSS軟件和SAS 軟件，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析NCG對(duì)PMN功能、炎癥和氧化應(yīng)激的影響。
研究?jī)?nèi)容
1、血液學(xué)特征和疾病發(fā)病率
血液學(xué)數(shù)據(jù)見表1。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，飼喂NCG的奶牛血液中的淋巴細(xì)胞數(shù)量均高于對(duì)照組（P=0.04）。在單核細(xì)胞數(shù)量方面，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組之間存在顯著的交互作用(P=0.04)，在第7天，NCG組奶牛血液的單核細(xì)胞數(shù)量高于CON組奶牛（P<0.05）。另外，與CON組相比，NCG組乳腺炎發(fā)生率有降低趨勢(shì)(P=0.06)，但兩組間胎盤滯留、跛行情況無(wú)顯著差異。
表1 圍產(chǎn)期不添加（CON組）或NCG處理組的奶牛全血白細(xì)胞譜
2、炎癥和氧化應(yīng)激
炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激的結(jié)果見表2。實(shí)驗(yàn)中，血清淀粉樣蛋白A（SAA）的治療與天數(shù)之間存在顯著交互作用(P=0.03)，TNF-α (P=0.08)和IL6 (P=0.07)有變化趨勢(shì)。在第0天（P<0.05）和第21天（P<0.05），飼喂NCG奶牛的血液SAA濃度低于對(duì)照奶牛，并在第7天趨于降低（P=0.07；圖 1）。添加NCG后 IL6 濃度在第7天下降（P<0.05），在第21天趨于下降（P=0.06），而 NCG組的TNF-α濃度在第7天趨于降低（P=0.07)。
表2 圍產(chǎn)期CON組或NCG處理組的奶牛血漿炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激情況
注：SAA：血清淀粉樣蛋白A；TNF-α：腫瘤壞死因子；SOD：超氧化物歧化酶；MDA：丙二醛；ROS：活性氧；GSH-PX：谷胱甘肽過氧化物酶；T-AOC：總抗氧化能力。
NCG 組的MDA血漿濃度較低（P<0.01），而T-AOC有升高趨勢(shì)（P=0.08）。未觀察到NCG處理對(duì)ROS的作用，但其與天數(shù)有顯著交互作用(P=0.04)。觀察到NCG處理對(duì)GSH-Px表達(dá)有促進(jìn)作用（P=0.06）表2。與CON組奶牛相比，NCG 奶牛在第7天的ROS含量較低（P<0.05），并且在第 21 天，NCG組奶牛的GSH-Px濃度有高于CON組奶牛的趨勢(shì)（P=0.10 ）圖1。
圖1.炎癥和氧化應(yīng)激的生物標(biāo)志物隨治療×?xí)r間的變化
3、PMN的基因表達(dá)
PMN中功能基因的表達(dá)情況見表3。編碼Arg和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的基因（SLC6A14、SLC7A1、SLC7A6、SLC7A7、SLC7A9和SLC2A1）和參與細(xì)胞凋亡和存活的基因（FAS、CASP9、CASP2和BAK1) 的表達(dá)不受NCG添加的影響。與對(duì)照組相比，NCG組奶牛S100A9和MMP9 的mRNA水平降低(P=0.05)。NCG組奶牛中ITGB2 (P=0.08)、XBP1 (P=0.06)和CLEC6A (P=0.03)表達(dá)量更高。
表3 圍產(chǎn)期CON組或NCG處理組的奶牛產(chǎn)后7 d血液PMN功能基因的mRNA豐度
總結(jié)
圖2. 在圍產(chǎn)期，關(guān)于N-氨基甲酰谷氨酸（NCG）的補(bǔ)充如何改善奶牛的動(dòng)物健康的工作假設(shè)示意圖。
從產(chǎn)前階段開始給奶牛飼喂NCG，對(duì)動(dòng)物健康有益，并能減少炎癥和氧化應(yīng)激。這些變化可能歸因于免疫力的提高，其依據(jù)是NCG組奶牛血液中淋巴細(xì)胞數(shù)量的增加和PMN潛在功能的改善。本研究結(jié)果表明，在圍產(chǎn)期使用NCG添加劑，有助于改善奶牛的免疫功能并減少氧化應(yīng)激和炎癥。
參考文獻(xiàn)：Gu, F F., Jiang, L Y., Wang, D M., Zhao, F Q., & Liu, J X.. (2022). Supplementation with N-carbamoylglutamate during the transition period improves the function of neutrophils and reduces inflammation and oxidative stress in dairy cows. Journal of dairy science.