努力构建人畜和谐环境

1、构建人畜和谐环境 促进反刍动物科学发展陈杰南京农业大学 农业部动物生理生化重点开放实验室一、故宫文化的启示太和殿 天地祥和： 人与自然的和谐中和殿 中庸平和： 人与人之间的和谐保和殿心态和顺：人之身心和谐二、难忘的回忆盐酸克伦特罗致人中毒奶牛饲喂大量精料导致种种代谢病高蛋白高能量饲养导致肉鸡腹水症三、构建人与动物的和谐环境是发展反刍动物研究和生产的基本准则和谐是动物生命活动最基本的规律，它包含畜体各系统之间的和谐整体性：机体各机能是相互促进、相互制约的，由此保持了机体的高度协调和统一适应性：机体与环境的统一动物机体保持和谐是通过神经、神经体液和体液调节实现整合生理学（Integrative p

2、hysiology)转化生理学（Translation physioloyg)四、瘤胃功能的调控（一）瘤胃的主要功能瘤胃的消化代谢为泌乳提供充足的营养物质，VFA是能量来源，也是合成乳脂的前体，微生物蛋白和过瘤胃蛋白是合成乳蛋白的重要来源。瘤胃功能与机体稳态。消化道中精料消化部位的调控瘤胃缓冲液的研制和应用瘤胃发酵类型的调控瘤胃功能与奶牛蹄病瘤胃功能与奶牛蹄病试验1：比较蹄病牛和健康奶牛血液中组胺、内毒素水平试验2：蹄病牛饲喂缓冲剂，进行交叉试验结果表明：奶牛变形蹄病发生与血浆中组胺、内毒素水平提高有关，日粮中添加缓冲剂可明显降低血浆组胺浓度和内毒素强阳性率，有助于蹄病的预防 五、反刍动物营养

3、基因组学(nutrigenomics)的研究（一）营养组学的概念：研究营养素和植物生物活性物质对人体基因的转录、翻译表达、及代谢的作用，深入探讨膳食营养与基因的交互作用，及其对人类健康的影响。 营养基因组学研究包括： 营养素对基因表达的调控作用，从而对营养素的生理功能进行更全面、深入的认识 研究遗传因素对营养素消化、吸收、代谢和排泄的作用建立具有个人基因组特性的食物结构，提出个人化营养策略。 “健康、膳食和基因组三者的结合点”(Afman 2006) 营养基因组学是在人类基因组学基础上新崛起的一个技术和商业前沿。半光胺生理功能的研究（一）半 胱 胺 天 然 存 在人、动物及食物中含量生成途径辅

4、酶A 降解半胱氨酸脱羧存在形式游离型游离氧化型蛋白结合型人和动物正常组织中半胱胺的含量0.923.474.014.154.03肝脏中半胱 胺的含量（mg/kg）肌肉、肾中的半胱 胺含量（mg/kg）正常食物中半胱胺的含量动物食品中半胱 胺的含量（mg/kg）植物食品含量（mg/kg）（二）半光胺对瘤胃消化代谢的影响1、体外试验：山羊瘤胃液在人工瘤胃条件下温育3hr， pH、MCP（30.48%）、NH3N （218.61%）、TVFA （17.08%）、C2+C4/C3 （11.21%）2、体内试验5头装有瘤胃瘘管的山羊，日粮添加包膜半胱胺（15ng/kg.BW） MCP（22.61%）、NH

5、3N （18.13%）、TVFA （18.86%）、C2/C3 （4.87 vs 5.84），干草采食量（三）半胱胺对山羊门脉引流区吸收、肝脏、后肢代谢的影响门静脉血流量升高21.81%，肝静脉血流量升高10.21%门静脉TVFA净流量升高39.9%，其中丁酸上升57.79%肝脏乙酸、葡萄糖产生量分别增加12.71%、50.59%后肢血流量增加，对乙酸和N、MEFA利用增加16.27%、12.5%，对葡萄糖的利用下降 （四）半胱胺对内分泌的影响 6头装有血管瘘山羊，注射半胱胺（50ng/kgBW）后激素变化如下：SS下降、GH升高、IGF-1升高、胰岛素/胰高血糖素下降（五）半胱胺对生长的影响

6、绵羊 日增重增加16.46%山羊 日增重增加41.18%水牛 日增重增加10.4%（六）半胱胺对山羊肉品质的影响及其分子生物学机理品质：半腱肌嫩度下降，CLA升高26.5%机理：半腱肌 -Caplain 基因表达升高、P94 mRNA升高、SS mRNA表达升高（七）CT2000 对奶牛产奶量的影响实验期： 40天 2426283032天159131721252933374145对照组试验组试验时间和地点本试验于2001.04.11-2001.05.29在上海光明乳业集团第七牧场进行，试验期40天试验动物荷斯坦黑白花奶牛(泌乳期220天），对照组和试验组各10头CT2000添加剂量40g/头/

7、天试验结果日增奶量(FCM)提高5.05-6.67% 产奶量（kg/头）大豆黄酮生理功能的研究六、反刍动物乳脂中CLA的形成与调控 共轭亚油酸（conjugated linoleic acid, CLA ） 是一组天然存在的具有18个碳含有共轭双键的脂肪酸, 是必需脂肪酸亚油酸(linoleic acid, LA)的异构体。 (A) trans-10,cis-12CLA; (B) cis- 9,trans-11 CLA;(C) Linoleic acid天然的CLA主要存在于反刍动物牛、羊等的乳脂及肉制品中(24种异构体)-C18:2 cis-9,trans-11-C18:2 trans-7,

8、 cis-9-C18:2 trans-10, cis-12-C18:2, cis-8, trans-10CLA具有多种重要的生理功能 抗癌功能 -抗氧化作用 -降低胆固醇 -加强免疫功能 -调节脂肪代谢瘤胃中的脂肪代谢 微生物水解作用 微生物氢化作用 游离脂肪酸直接吸收生物调控作用增加18多不饱和脂肪酸抑制trans C18:1生物氢化阻止异构酶转移增强-9去饱和酶作用反刍动物乳脂中CLA的生物合成增加C18多不饱和脂肪酸抑制trans C18:1生物氢化阻止异构酶转移增强-9去饱和酶作用2、调控途径和位点增加底物（葵花油）应用新型 抗菌素（海南霉素）调控微生物区系丙酮酸钙添喂葵花油、海南霉素

9、、丙酮酸钙对山羊乳脂中CLA含量 的影响3、机理研究瘤胃（1）瘤胃中反式油酸（trans-11 C 18：1 对照组100%、油：321.79% 海南霉素 144.22% 代谢中间产物 117.98%） （2）瘤胃中CLA 添喂葵花油、海南霉素、丙酮酸钙对奶山羊瘤胃中反式油酸（TVA）形成及CLA含量 的影响添喂葵花油、海南霉素、丙酮酸钙对山羊乳腺组织中 SCD、ACC、FAS及LPL基因表达的影响七、瘤胃微生物内分泌学研究(一) 胃肠道生态体系的调节宿主生理状态(HOST PHYSIOLOGY)肠道的形态结构(Morphology)消化液分泌(Secretions)免疫反应(Immune r

10、esponse)日粮组成 (DIET) 营养因子(Nutrients) 非营养因子(Non- nutrients)微生物(MICROBIOTA) 固定菌群(Autochthonous) 外来菌群(Allochthonous)环境因素(Environmen-tal factors)应激 (Stress)动物、植物、微生物之间的相互关系。(二) 研究内容微生物区系的组成与功能机体与微生物间信息及传递微生物间的信息传递环境（营养、应激等）对机体的 作用进而引起的微生物区系变化。（三）微生物内分泌学的概念 （Microbiol endocrinology）微生物分泌各种肽类激素、类固醇激素及其结合蛋白

11、微生物接受哺乳动物激素信号，微生物激素也 可作用于动物。微生物之间的信号传递可能机理瘤胃环境的变化：pH、稀释率、营养水平、代谢产物、运动、渗透压等激素等生物活性物质的直接作用（四）机体状态与瘤胃功能的关系瘤胃中有激素吗？Are there hormones in the rumen ?瘤胃中激素活性物质的测定 ( Determination of endocrine hormone in rumen ) 方法：放射免疫 (RIA) 和 HPLC 瘤胃液中睾酮的检测： HPLC放射免疫(RIA)去势的影响(influence of castration)存在形式(forms)菌体(bacter

12、ia) （稳定）上清液 (fluid) （受日粮影响）瘤胃中激素的放射免疫测定 我们已检测到瘤胃中存在雌二醇(E2)、孕酮(Progesterone)、睾酮(Testosterone)、T3、胃泌素(Gastrin)、IGF1、皮质醇(Hydrocortisone)等激素 瘤胃液中激素含量随机体生理状况而变化雌二醇(E2)：发情期(Oestrum)；肌肉注射 雌二醇(muscular injection of E2) 孕酮(Progesterone) ：母羊注射孕酮(injection of Progesterone) 睾酮(Testosterone)：去势(Castration)；肌肉注射睾

13、酮(injection of Testosteron) 结果表明：瘤胃是一个“激素库”，其含量随机体生理状况而变化。These results suggested that rumen might be an important“hormone pool”. 瘤胃中内分泌激素的可能来源唾液(saliva)瘤胃上皮的通透性(osmosis)微生物源激素(Microbial hormone人和动物唾液中存在激素Hormones in saliva of human and animal类固醇激素(steroid hormone)：睾酮、孕酮、雌激素、皮质醇、醛固酮等肽类激素(peptide hor

14、mone)：表皮生长因子、神经生长因子、生长抑素、IGF1、胰高血糖素、葡萄糖依赖性促胰岛素肽（GIP）、激酶释放酶、肾素等。反刍动物唾液中的激素分泌量大(large quantity)，腮腺呈连续分泌 (continue secretion)我们已检测到水牛唾液(saliva of water buffaloes)中的激素有：表皮生长因子(EGF)、胃泌素(Gastrin)、胰岛素(Insulin)、胰高血糖素(Glucagon)、睾酮(Testosterone )含量相对稳定，无明显波动 Relative stabilization of contents水牛唾液中睾酮Testostero

15、ne in water buffalo saliva雄性水牛唾液睾酮含量的动态变化测定结果去势引起唾液中睾酮下降，去势水牛注射睾酮，唾液中睾酮增加。Castration resulted in the content decrease of testosterone in saliva ( 831.63 vs 253 fmol/ml),while after muscular injection of testosterone to castrated water buffaloes, the concentration of testosterone in saliva increased

16、(305.11 vs 524.5 fmol/ml).水牛唾液酶解产物中的生物活性物质 唾液中含有富含脯氨酸蛋白质，其基因与激素原样蛋白质（prohormone-like protein)基因（SMR1）同源。 水牛唾液的蛋白酶水解产物含有大量阿片肽样活性物质（外啡肽），其作用可为纳洛酮阻断。结果表明：唾液是瘤胃中激素和一些生物活性肽的重要来源之一。The results suggested that saliva was one of the important sources of rumen hormone and some bioactive peptide. 水牛瘤胃微生物和上消化液的

17、睾酮分泌HPLC法定性测定RIA定量测定 上清液：63.9826.45 (0-1425) pmol/mL 微生物：263.5129.0 (13.32-660.4) pmol/mL 季节变化上清液: 春节 夏季 (62.2121.52 vs 25.48 12.2) fmol/mL (P0.05)激素对瘤胃微生物的作用体外试验雌二醇(E2)：总脱氢酶(TDHA)、TVFA孕 酮(Progesterone) ：TDHA 、TVFA 、 NH3N 睾 酮(Testosterone)：TDHA) 、TVFA、丙酸(C3)、 MCP 胃泌素(Gastrin)：TVFA 、MCP 唾 液(saliva)：T

18、VFA 、MCP 、NH3N 受体(Receptor)：放射受体分析(Radio-receptor assay )： 瘤胃微生物存在 E、P、T受体受体阻断剂(blocking reagent of receptor) : 添加丙谷胺后，胃泌素的作用下降The activity of pentagastrin was decreased by application of blocking reagent of pentagastrin receptor, indicating that there were pentagastrin receptors on rumen microbes. 结果表明：哺乳动物激素能通过相应的受体直接作用于瘤胃微生物。The results suggested that mammal hormone could act directly on rumen microbe via corresponding receptors.大豆黄酮对反刍动物内源睾酮水平及瘤胃消化代谢的影响绵羊()皮下注射大豆黄酮为时7天,血浆睾酮水平水牛()十二指肠灌注大豆黄酮, 血浆睾酮水平 , 瘤胃MCP, NH3N , TVFA 小结与展望我们的研究发现反刍动物瘤胃中存在可直接作用于微生物的各种激素；唾液是瘤胃中激素的重要来源之一，是机体与