【摘 要】
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奶牛泌乳早期易发生代谢应激,此阶段满足奶牛的营养需求非常关键。维生素E(VE)有重要的抗氧化和增强免疫的作用。然而,由于VE亚临床缺乏无典型的临床症状,缺乏快速的检测方法,早期很难监测,在规模化牛场高产奶牛发生率可高达20%以上,正在成为危及奶牛健康的一种代谢病。为此,本研究采用非靶向气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术对奶牛产后VE亚临床缺乏奶牛和健康奶牛的血清差异代谢物进行筛选,并用质谱多重反
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奶牛泌乳早期易发生代谢应激,此阶段满足奶牛的营养需求非常关键。维生素E(VE)有重要的抗氧化和增强免疫的作用。然而,由于VE亚临床缺乏无典型的临床症状,缺乏快速的检测方法,早期很难监测,在规模化牛场高产奶牛发生率可高达20%以上,正在成为危及奶牛健康的一种代谢病。为此,本研究采用非靶向气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术对奶牛产后VE亚临床缺乏奶牛和健康奶牛的血清差异代谢物进行筛选,并用质谱多重反应监测(MRM)靶标技术验证所选的差异代谢物,探讨VE亚临床缺乏奶牛血清代谢谱和差异代谢物的变化及其在疾病发生发展中的作用,对今后VE缺乏的防治具有重要意义。本研究在黑龙江省某一集约化牛场进行,按照试验动物伦理规范要求,随机选取年龄、胎次、体况等信息相近的荷斯坦奶牛为试验动物,在分娩当天至产后30天内根据血清VE含量分为亚临床VE缺乏组(VE含量2~3μg/mL)和正常组(VE含量4μg/mL以上)各40头;根据血清生化指标和临床表现,筛选出VE亚临床缺乏组奶牛13头,健康组14头进行非靶向代谢组学(GC-MS)检测。随后,通过多元统计方法和生物信息学分析,筛选出与VE亚临床缺乏相关的差异代谢物。每组再选10头奶牛的血清进行MRM靶向验证所选的差异代谢物以及它们与奶牛VE亚临床缺乏的关系和作用。结果:(1)VE亚临床缺乏组奶牛血清中丙二醛(MDA)、β-羟丁酸(BHBA)含量显著升高;血清中VE、总抗氧化能力(T-AOC)、谷胱甘肽(GSH)的含量显著降低(P<0.05),表明奶牛产后VE亚临床缺乏与能量负平衡所致的代谢应激、酮病、氧化应激有关;(2)应用GC-MS技术获得VE亚临床缺乏奶牛血清差异代谢物31种,其中升高的有20种,即甘氨酸、1,5-无水葡萄糖醇、焦谷氨酸、反式脂肪酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、L-半胱氨酸、甘油醚、6-果糖磷酸、异柠檬酸盐、去甲肾上腺素、缩二脲、癸酸、水杨酸、5-甲基脲嘧啶、前列腺素E2、谷氨酰胺、己二酰二胺、N-乙酰-β-丙胺酸、来苏糖;下降的有11种,即α-生育酚、磷酸甲酯、胆固醇、D-甘油1-磷酸、2,6-二磷酸果糖、4-甲基邻苯二酚、苯甲酸、6-蔗糖磷酸、甘露醇、烯丙基丙二酸、橙皮素。它们的主要富集代谢通路有氮代谢、甘氨酸,丝氨酸和苏氨酸代谢、初级胆汁酸生物合成、半胱氨酸和蛋氨酸代谢、甘油磷脂代谢、谷胱甘肽代谢、果糖和甘露糖代谢等,其中的脂代谢增强与能量负平衡、VE降低、抗氧化活性降低和脂质过氧化有关;(3)MRM靶标技术验证的氨基酸代谢物结果与GC-MS非靶标代谢组学的检测结果相符,脂肪酸验证结果显示奶牛VE亚临床缺乏的脂肪酸普遍高于健康组,与非靶向代谢结果中的脂肪酸合成途径减弱、甘油酯代谢和花生四烯酸代谢途径的增强相一致,表明VE缺乏与机体抗氧化降低和脂质过氧化水平升高有关。结论:本研究获得了奶牛产后VE亚临床缺乏的血清差异代谢物谱,构建了奶牛VE亚临床缺乏的血清差异代谢物互作图,明确了奶牛VE亚临床缺乏时机体糖类、脂类和氨基酸代谢物的主要富集代谢通路,阐明了能量负平衡、脂质过度动员、氧化应激与奶牛VE亚临床缺乏的相互关系,为今后深入揭示泌乳早期奶牛VE亚临床缺乏的发生机理和提供预防新策略奠定基础。
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