添喂5-羟基氨酸、过瘤胃5-羟基氨酸 对奶牛产奶量及血浆激素水平的影响
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添喂5-羟基氨酸、过瘤胃5-羟基氨酸对奶牛产奶量及血浆激素水平的影响
曾福祥1，王丽2，臧长江1，刘文涛1，李晓斌1，李凤鸣1，米热古丽·伊马木1七夕节古诗大全50首
（1.新疆农业大学动物科学学院，乌鲁木齐 830052；2.中国奶业协会，北京 100193）
中图分类号：S823.4 文献标识码：A 文章编号：1004-4264（2020）12-0005-05
DOI: 10.19305/jki.11-3009/s.2020.12.002
摘 要：本试验以泌乳期奶牛为试验对象，研究添喂5-羟基氨酸、过瘤胃5-羟基氨酸对奶牛产奶量及血浆激素的影响。根据年龄、胎次、泌乳日龄相近的原则选取30头健康的荷斯坦牛，随机分成3组，每组10头牛，分别为对照组、试验Ⅰ组、Ⅱ组。对照组饲喂基础日粮（TMR），试验Ⅰ组和试验Ⅱ组分别在基础日粮的基础上添喂20g 5-HTP和48g RP 5-HTP；试验期45d，其中预试期15d，正试期30d；分别于正试期第0、10、20、30天的05:00、11:00和17:00时采集血样，测定产奶量。结果表明：与对照组相比，试验Ⅱ组在第20天产奶量提高20.8%，差异显著（P<0.05）。在05:00时，试验Ⅰ组血浆INS含量显著降低（P<0.05）；试验Ⅱ组血浆INS含量极显著降低（P<0.01）。在11:00时，试验Ⅰ组血浆GH含量极显著提高（P<0.01），PRL含量极显著降低（P<0.01）；试验Ⅱ组血浆GH含量显著提高（P<0.05），PRL含
量极显著降低（P<0.01），INS含量显著降低（P<0.05）。在17:00时，试验Ⅱ组血浆PRL、GH含量极显著提高（P<0.01），INS含量极显著降低（P<0.01）。因此，添喂5-羟基氨酸、过瘤胃5-羟基氨酸能够提高奶牛产奶量，提高血浆中PRL、GH 含量，并以过瘤胃5-HTP效果更好。
关键词: 5-羟基氨酸；过瘤胃5-羟基氨酸；奶牛；产奶量；激素水平
收稿日期：
2020-07-26基金项目：
新疆维吾尔自治区高校科研计划项目（XJRDU2017M010）。作者简介：
曾福祥（1991-），男，汉族，新疆人，研究方向为动物营养与饲料科学。通讯作者：
臧长江（1978-），男，汉族，新疆昌吉人，博士，副教授，硕士生导师，研究方向为反刍动物营养与饲料资源开发。
5-羟基氨酸（5-hydroxytryptophan，5-HTP）是氨酸（Trp）代谢产物之一，同时也是5-羟胺（5-HT）和褪黑素（MLT）前体物[1,2]。在动物机体内，氨酸在氨酸羟化酶催化下生成5-HTP，而5-HTP能够通过芳香族氨基酸脱羧酶转化成5-HT，继而通过5-羟胺-N-乙酰转移酶和羟基吲哚-O-甲基转移酶催化转化生成褪黑素。5-HTP能够通过调控机体
内5-羟胺和褪黑素的分泌合成从而起到抗抑郁[3]、改善睡眠[4,5]、抗氧化[6]等多种不同的生物学作用。大量的研究表明，氨酸及其代谢产物5-HT和褪黑素能够对反刍动物的生产起到积极作用[7,8]；而5-HTP作为氨酸合成褪黑素的中间产物，其研究则主要集中在对动物生理功能的调控机制上，对奶牛生产性能的研究尚未有相关报道。本研究以奶牛为试验对象，在饲喂TMR基础上，分别添加5-HTP和过瘤胃5-HTP，探究其对奶牛产奶量及血浆激素水平的影响。
1 材料与方法1.1 试验材料
5-HTP：购自武汉远成共创科技有限公司，纯度为98%；RP 5-HTP：由北京亚禾营养高新技术有限公司加工制作，其中5-HTP含量≥45%，过瘤胃率≥85%。
1.2 试验设计
试验在新疆昌吉天山畜牧生物工程股份有限公司良种繁育基地进行。根据年龄（3~5岁）、胎次（2~3胎）、泌乳日龄（170±49d）相近的原则选取30头的健康荷斯坦牛，随机分成3组，每组10头牛。对照组饲喂基础日粮，试验Ⅰ组和试验Ⅱ组分别在基础日粮的基础上添喂20g 5-HTP和48g RP 5-HTP。试验期共45d，其中预试期15d，正试期30d。每隔10d记录奶牛产奶量，预试期内，检查奶牛的健康状况及添加剂的采食情况。于试验第0、10、20、30天奶牛血样。
试验期间，试验奶牛按照牛场规章制度进行管理，散栏饲养。每天07:00、11:00和19:00时，定时投喂TMR。试验Ⅰ、Ⅱ组于每天07:00时分别在TMR基础上添喂5-HTP、RP5-HTP（添加剂与150g精料均匀混合后，均匀铺洒在试验牛食槽饲料上供奶牛采食）；为降低试验误差，对照组奶牛在TMR基础上添加150g 精料。每日于05:00、11:00、17:00分3次进行机械挤奶。奶牛自由采食，自由饮水，在圈舍自由活动。每天定时清粪，保持圈舍的清洁。基础饲粮组成及营养水平见表1。
                   表1 
TMR组成及营养水平（风干基础）           单位：%
注：产奶净能为计算值，其他均为实测值。
1.3 样品采集处理与测定
1.3.1 饲料样品的采集处理与测定
于试验开始和结束时分别采集饲料样品，采用四分法制备饲料样品，风干后保存备测。干物质（DM）、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）根据张丽英的检测方法进行测定[9]；粗蛋白（CP）使用海能K1100全自动凯氏定氮仪测定；粗脂肪（EE）使用海能SOX406脂肪测定仪测定；钙（Ca）含量采用邻-甲酚酞比法进行测定[10]；磷（P）含量参考GB 6437-2002标准采用钒-钼酸铵比法测定。
1.3.2 产奶量的测定
在试验第0、10、20和30天采用牛场SAC软件系统测定奶牛产奶量。24h产奶量分别为05:00、11:00、17:00分3次进行机械挤奶后，3次挤奶量相加所得。1.3.3 血液样品的采集处理与测定
在试验第0、10、20和30天分别于05:00、11:00和17:00时，使用5mL肝素钠抗凝采血管尾静脉采血，每次采血10mL。采血后3 500r/min离心20min分离血浆，用移液吸取血浆并分装于2mL Eppendorf管中（每管1.5mL），标记后-20℃保存备用。血液样本送至北京华英生物技术研究所采用试剂盒法（酶免法）测定血浆激素中催乳素（PRL）、生长激素（GH）、胰岛素（INS）的含量。
1.4 数据处理
试验数据用Excel进行初步整理，产奶量使用SAS 统计软件中的单因素方差分析进行统计，结果采用平均值±标准差表示，多重比较采用Duncan氏法进行；血浆激素水平使用SAS 9.2中Mixed混合模型统计分析，固定效应有试验处理、试验期及二者之间的交互作用，方差结构采用CS，数据为最小二乘均数，多重比较采用Duncan氏法进行。显著性检验的判断标准为：P>0.05为差异不显著，P<0.05为差异显著，P<0.01为差异极显著。
2 结果与分析
2.1 添喂5-羟基氨酸、过瘤胃5-羟基氨酸对奶牛产奶量的影响
由表2可知，与对照组相比，试验Ⅱ组产奶量在第20天提高了19.28%（P<0.05），在第10、30天分别提高7.70%和10.16%，但差异均不显著（P>0.05）；试验Ⅰ组产奶量与对照组相比在各时间点差异均不显著（P>0.05）；试验Ⅱ组与Ⅰ组相比在第20天提高26.32%（P<0.01），在第10、30天分别提高9.68%和6.76%，但差异均不显著（P>0.05）。
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表2 
添喂5-HTP、RP5-HTP对奶牛产奶量的影响（n=10，kg/d）注：同行数据肩标不同小写字母表示差异显著（P<0.05），肩标不同大
写字母表示差异极显著（P<0.01），肩标相同小写字母表示差异不显著
（P>0.05）。下同。
2.2 添喂5-羟基氨酸、过瘤胃5-羟基氨酸对奶牛血浆激素水平的影响
由表3可知，在05:00时，两个试验组血液中PRL、GH含量均呈升高趋势，但与对照组相比差异不显著（P<0.05）；试验Ⅰ、Ⅱ组INS含量与对照组相比分别降低5.71%（P<0.05）和7.96%（P<0.01），试验Ⅰ、Ⅱ组之间差异不显著（P>0.05）。11:00时，试验Ⅰ、Ⅱ组与对照组相比PRL含量分别降低23.46%（P<0.01）和15.76%（P<0.01）；试验Ⅰ、Ⅱ组与对照组相比GH含量分别升高9.22%（P<0.01）和8.29%（P<0.05）；试验Ⅱ组INS含量比对照组低7.77%（P<0.05）；试验Ⅰ、Ⅱ组之间PRL、GH、INS含量差异均不显著（P>0.05）。17:00时，试验Ⅱ组与对照组、试验Ⅰ组相比PRL含量分别提高9.69%（
P<0.01）和7.99%（P<0.01），试验Ⅰ组与对照组之间差异不显著（P>0.05）；试验Ⅱ组与对照组、试验Ⅰ组相比GH含量分别提高12.47%（P<0.01）和8.22%（P<0.05），试验Ⅰ组与对照组之间差异不显著（P>0.05）；试验Ⅰ、Ⅱ组与对照组相比INS含量分别降低9.38%（P<0.01）和14.19%（P<0.01），试验Ⅰ、Ⅱ组之间差异不显著（P>0.05）。
3 讨论3.1 添喂5-羟基氨酸、过瘤胃5-羟基氨酸对奶牛产奶量的影响
关于5-HTP对奶牛泌乳性能的研究目前尚未有报道，其作用机制尚不明确。但是5-HTP代谢途径上的其他物质对奶牛泌乳性能和乳腺调控的报道已较多。5-HTP在机体内是Trp的代谢产物，Trp通过氨酸羟化酶的作用转化成5-HTP，5-HTP在氨酸脱羧酶作用转化成5-HT，随后经过N-乙酰转移酶和甲氧基转移酶的作用生成MLT。陈俊宏等[11]在泌乳期奶牛日粮中分别添加氨酸（100g/头·d）和过瘤胃氨酸（220g/头·d），发现产奶量分别提高了14.77%和17.19%。也有研究报道，按500g/头·d剂量添加喂过瘤氨酸，能够显著提高泌乳期瑞士褐牛夜间产奶量[12]。本试验在日粮中添加RP 5-HTP后，奶牛产奶量提高，原因可能是RP 5-HTP顺利通过瘤胃到达肠道后，能够在肠道嗜铬细胞中转化为MLT并释放，提高了血液中MLT水平[13]，继而调控奶牛乳腺细胞的增殖并清除乳腺细胞内自由基，预防乳腺细胞损伤，从而提高产奶量；同时，还有5-HTP经过肠道进入血液，增加血液中5-HTP含量，5-HTP通过血脑屏障后到达松果体，提高松果体5-HT的合成释放，5-HT可刺激下丘脑-垂体释放PRL、GH等激素，从而促进乳腺乳汁分泌[14]。本试验结果中，添喂RP 5-HTP后牛奶产量提高，而
添喂5-HTP对产奶量没有明显影响。可能是因为5-HTP在瘤胃内会被直接吸收或者在瘤胃内降解，并未直接被肠道组织吸收，或者是转化为5-HT后直接参与调控机体活动。5-HTP的衍生物是5-HT，有很多研究表明，5-HT 是一种调控奶牛泌乳的自分泌/旁分泌局部调控因子。5-HT在奶牛乳腺上皮细胞上有非常多的受体，能够通
表3 
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添喂5-HTP、RP5-HTP对奶牛血浆相关激素水平的影响（n=10）
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过与受体结合，调控乳腺上皮细胞增殖和抑制乳蛋白基因表达，低浓度5-HT能够促进奶牛乳腺上皮细胞生长，相反5-HT在高浓度长时间作用后会反馈性地抑制乳腺上皮细胞生长，继而降低产奶量[15]。
3.2 添喂5-羟基氨酸、过瘤胃5-羟基氨酸对奶牛血浆激素水平的影响
奶牛泌乳功能是由神经内分泌系统参与调解，然后由乳腺上皮细胞的数量和活性共同作用，从而发挥其泌乳作用[16]。神经内分泌激素通过内分泌、旁分泌和自分泌等方式调控乳腺的生长发育和泌乳。在神经内分泌激素中，PRL负责调控泌乳的启动，而INS和GH负责调控奶牛乳腺功能，促进泌乳能力的持久[17,18]。大量的研究表明，Trp及其代谢产物对动物机体内PRL、GH和INS水平有不同表达和调控作用。陈俊宏等给奶牛饲喂RP Trp后，显著增加了奶牛血浆GH水平，PRL也呈现升高趋势[11]。Kasuya等通过静脉注射方式，给牛补充外源性Trp后，显著提高了脑脊液5-HT水平和血浆GH 水平[19]。Murakami等报道在给小鼠脑室注射5-HT后显著增加了血浆GH水平[20]。本试验结果与前人研究结果一致，本试验中，在17:00时试验Ⅱ组PRL显著升高，试验组奶牛血浆GH水平显著提高，原因可能是5-HTP 能够提高脑内5-HT水平，而5-HT是一种中枢神经神经递质，能够刺激下丘脑-垂体促进PRL和GH的释放。有研究表明，MLT也能促进GH的分泌[21]。5-HTP经过脱羧、乙酰化和甲基化反应形成MLT后，与下丘脑上的受体结合，刺激丘脑促进GH分泌，但MLT也会抑制PRL 的分泌。狄安稞研究证明，MLT既可以直接抑制PRL的分泌，也能够通过抑制促甲状腺释放激素的分泌，抑制PRL的mRNA基因表达，降低PRL的分泌[22]。马友记在对绵羊垂体细胞体外培养时，也证实MLT会抑制PRL
的分泌[23]。本试验中，11:00时，PRL含量试验组显著低于对照组，与上述研究结果一致，说明5-HTP能够抑制PRL的分泌，原因可能是5-HTP通过血液进入大脑后，在松果体转化为MLT，刺激下丘脑-垂体，进而抑制PRL分泌。
M L T分泌具有昼夜节律性，白天低晚上高，而INS恰好相反，白天高晚上低。血浆中MLT在较高水平下，同胰岛细胞上的受体MT1、MT2结合后，分别与Gi偶联，使腺苷酸环化酶（Adenylate Cyclase，AC）活性降低，抑制环磷腺苷（Cyclic adenosine m o n o p h o s p h a t e，c A M P）的释放和蛋白激酶A （Protein kinase A，PKA） 活性，从而降低胰岛B细胞内GLP-1和GIP的分泌，最后INS分泌量随胰岛B细胞内促胰岛素分泌的减少而降低[24]。本试验中，对照组与试验组相比，试验组INS含量显著降低，与上述通路结果一致。试验组提高了机体MLT含量是可能出现该结果的原因。本试验中，GH水平提高，INS含量降低，PRL 先降低后升高，与产奶量变化以及乳成分变化的趋势一致。说明5-HTP能够通过提高MLT含量，调控奶牛血浆GH、PRL、INS水平，进而影响奶牛泌乳性能，并且以RP 5-HTP效果最好。
4 结论
虾干在本试验条件下，添喂过瘤胃5-羟基氨酸可提高奶牛产奶量和血浆GH含量，提高夜间血浆PRL含量，降低泌乳期奶牛INS含量。
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Effect of Supplemented 5-Hydroxytryptophan and Rumen-protected 5-Hydroxytryptophan on Milk Yield ，Plasma Hormone Level for Dairy Cowsqq游戏进不了房间
ZENG Fu-xiang 1，W ANG Li 2，ZANG Chang-jiang 1，LIU Wen-tao 1，LI Xiao-bin 1，LI Feng-ming 1，Mireguli ·Yimamu 1(1.College of Animal Science ，Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052; 2.Dairy Association of China ，
Beijing 100193)
Abstract ：In this experiment, lactating cows were used as experimental subjects to study the effects of 5-hydroxytryptophan and rumen-protected 5-hydroxytryptophan on dairy performance, plasma hormone levels. 30 healthy Holstein cows were selected that according to the principle of age (3-5 years old), parity (2-3 fetuses), and lactation age (170±49d). They were randomly divided into 3 groups, 10 cows in each group, which were control group and test group I and II respectively. The control group was fed basal diet, and the test group I and II were fed with 20 g of 5-HTP and 48g of RP 5-HTP based on the basal diet respectively. The test period was 45 days, of which the pre-feeding period was 15 days and the trial period was 30 days. Milk yield per unit was measured and blood samples were collected at 05:00, 11:00, and 17:00 on day 0, 10, 20, and 30 of the trial period. The results showed that compared with the control group, the milk production in the experimental group II was significantly increased 18.22%(P<0.05) on day 0 and day 30..At 05:00, the INS content was significantly decreased (P<0.05) in the trial group I. The INS content was significantly decreased (P<0.01) in the trial group II. At 11:00, the plasma GH content were increased extremely significant (P<0.01), the PRL content was decreased extremely significant (P<0.01) in the trial group I. The GH content was elevated significantly (P<0.05), the PRL content was decreased extremely significant (P
<0.01), the INS content was elevated significantly (P <0.05) in the trial group II. At 17:00, the contents of PRL and GH were increased extremely significant (P <0.01), the INS content was decreased extremely significant (P<0.01) in the trial group II. Therefore, the addition of 5-hydroxytryptophan and rumen 5-hydroxytryptophan can increase the milk production, improve plasma PRL, GH content, compare with the 5-hydroxytryptophan, rumen-protected 5-hydroxytryptophan is more effective.
Key words: 5-Hydroxytryptophan; Rumen-protected 5-hydroxytryptophan; Dairy cow; Milk yield; Hormone Level
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