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      日糧中添加甲基供體對妊娠母豬妊娠狀況和產(chǎn)仔數(shù)的影響

      2015-12-25 01:52:10vanWettereSmitsHughes
      中國飼料 2015年20期
      關(guān)鍵詞:甜菜堿產(chǎn)仔數(shù)胎齡

      W.H.E.J.van Wettere, R.J.Smits, P.E.Hughes

      (1.澳大利亞阿德萊德大學(xué)動物和獸醫(yī)科學(xué),羅斯沃斯校區(qū),SA 5371;2.澳大利亞克洛瓦Rivalea有限公司,新南威爾士州2646;3.澳大利亞阿德萊德大學(xué)豬和家禽生產(chǎn)研究所,羅斯沃斯校區(qū),SA 5371)

      母豬的繁殖性能主要表現(xiàn)為窩產(chǎn)仔數(shù)和年產(chǎn)胎次數(shù),其主要受母體系統(tǒng)對胚胎發(fā)育狀況識別偏差而導(dǎo)致的流產(chǎn)、死胎(妊娠50 d前)等因素影響(Foxcroft等,2007)。雖然排卵數(shù)隨著胎齡增加而增加,但是由于4胎齡以上的母豬胚胎的死亡率也有所增加,高胎齡母豬的胚胎損失是限制其窩產(chǎn)仔數(shù)的主要因素(Town等,2005)。

      妊娠母豬在妊娠前期30~60 d時對葉酸、維生素B12等B族維生素的需要量顯著增加(Matte和 Girard,1999)。然而,目前 B 族維生素的推薦用量是20~50年前給出的基于預(yù)防基因缺陷的最低劑量 (Stahly 等,2007;Matte 等,2006)。該推薦劑量建議,現(xiàn)今母豬達到最大繁殖性能所需要的B族維生素理想攝入量可能過高(Matte等,2006),同樣觀點還有,日糧葉酸的添加僅僅是為了在排卵率較高時可以減少胚胎的死亡率(Tremblay 等,1989),同時,在經(jīng)產(chǎn)母豬和初產(chǎn)母豬的妊娠期葉酸添加量相同時,其窩產(chǎn)仔數(shù)也無差異(Matte 等,2006)。

      葉酸同維生素B12、甘氨酸共同參與同型半胱氨酸 (HCY)轉(zhuǎn)化蛋氨酸過程中的再次甲基化反應(yīng),從而促進胚胎的正常發(fā)育和細胞增殖(Kwong等,2010)。HCY被證明是一類胚胎致畸因子(van Mil等,2010;Matte 等,2006), 血漿中 HCY 含量上升,能導(dǎo)致多個物種胚胎發(fā)育畸形和胚胎死亡率增加(Di Simone 等,2004;Guay 等,2002a)。 與正常妊娠母豬比較,經(jīng)歷早期妊娠失敗的母豬血漿中HCY含量較高。維生素B12作為HCY再次甲基化反應(yīng)的酶輔助因子,若維生素B12缺乏時,可以通過補充葉酸來改善母豬的繁殖性能(Matte等,2006)。前期試驗表明,在夏季配種的高胎齡妊娠母豬日糧中添加甜菜堿,能夠增加母豬產(chǎn)仔數(shù)(van Wettere和 Herde,2009)。 在妊娠母豬日糧中提高葉酸原體、維生素B12和甜菜堿的含量對產(chǎn)仔數(shù)的影響需進一步探索。

      因此,本試驗主要有兩個目的:(1)考慮在經(jīng)產(chǎn)妊娠母豬日糧中單獨添加甜菜堿或同時添加維生素B12和葉酸是否可以降低妊娠失敗率和提高母豬產(chǎn)仔數(shù)。(2)研究B族維生素和甜菜堿對血漿中HCY含量穩(wěn)定性的影響。

      1 材料與方法

      1.1 試驗動物和飼養(yǎng)管理 試驗在澳大利亞南威爾士州一商業(yè)豬場 (Rivalea Australia Pty Ltd)進行。試驗共選取平均胎齡4.4±0.1(范圍2~9胎齡)的長×大二元經(jīng)產(chǎn)母豬1079頭,試驗開始時間共分5周,每周約有220頭。試驗?zāi)肛i的平均發(fā)情間隔為(5.2±0.1)d,在母豬斷奶后第一次發(fā)情時和隨后的24 h分別進行人工受精 (2010-3-27至2010-5-5),在試驗配種前,試驗?zāi)肛i的平均窩產(chǎn)仔數(shù)為(9.4±2.2)頭。

      試驗采用2×2×2析因法試驗設(shè)計,試驗因素水平分別是兩個添加量水平的甜菜堿(0、3g/kg)、B 族維生素(0、20 mg/kg 葉酸+150 μg/kg 維生素B12)以及兩個胎齡母豬(2~3胎齡、4胎齡及以上),甜菜堿和葉酸、維生素B12的添加含量分別參考 van Wettere和 Herde(2009)和 Guay等(2002a)推薦劑量。基礎(chǔ)日糧中葉酸和維生素B12的含量分別為5 mg/kg和20 μg/kg,分別高于NRC(1998)的推薦劑量 0.3 mg/kg 和 10 μg/kg。試驗日糧從配種后第一天開始飼喂到妊娠112天止,表1為日糧組成和營養(yǎng)水平。所有的試驗?zāi)肛i在妊娠第1~42、43~84、85~112天的日飼喂量分別為2.5、2.7、3.0 kg。試驗?zāi)肛i在妊娠第一天起至妊娠第112天進入產(chǎn)房前均單獨飼喂在妊娠限位欄中,每排限位欄有55個欄位,各欄位采用一排相同的食槽和飲水槽。每天7:00時用標準量斗(量程為200 g)喂料一次,同一處理組為一排,避免不同處理組日糧間相互干擾。在配種后第18~24天,用查情公豬在母豬欄外與母豬接觸來鑒別母豬發(fā)情,若母豬這時表現(xiàn)發(fā)情被認為是正常返情。在配種第30天后,采用5-MHz腹式超聲波儀對母豬進行妊娠檢查 (A-gri-Scan A-7,ECM)。為確保診斷準確,對診斷為妊娠失敗的母豬,在一周后進行復(fù)查。返情和經(jīng)超聲波檢查為妊娠失敗的母豬需轉(zhuǎn)出限位欄,并進行登記。若試驗?zāi)肛i突然死亡或者母豬體況較差,也同樣進行登記。試驗?zāi)肛i經(jīng)超聲波檢查為妊娠成功,但在產(chǎn)房并未生產(chǎn)的,被視為后期流產(chǎn)。

      在試驗?zāi)肛i妊娠第112天時轉(zhuǎn)入產(chǎn)房,所有試驗?zāi)肛i飼喂相同的哺乳期日糧 (消化能14.9 MJ/kg、總賴氨酸 9 g/kg、粗蛋白質(zhì) 185 g/kg),每天7:00喂食一次,共3 kg,直至2 d后分娩。

      表1 妊娠期基礎(chǔ)日糧組成及營養(yǎng)水平

      1.2 生產(chǎn)性能測定 母豬配種后前3周返情數(shù)(返情)、早期(小于配種后30天)或后期(大于配種后30天)妊娠失敗數(shù)、后期流產(chǎn)數(shù)等均視為非繁殖因素影響母豬而排除。母豬分娩時,記錄總產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)活仔數(shù)、產(chǎn)死仔數(shù)、產(chǎn)木乃伊數(shù)。每個處理組隨機選取50窩仔豬,在仔豬出生后24 h內(nèi),對活豬仔進行逐只稱重并作為窩重統(tǒng)計。

      1.3 血樣采集、激素含量和血液代謝成分分析每個處理組選取20頭試驗?zāi)肛i,分別在妊娠期第3、30、107天早上空腹采集血樣分析 HCY含量(人工受精后24 h為妊娠0天計)。采用前腔頸靜脈采血法采集血樣,血樣放在9 mL氯化鋰覆膜離心管中,將血樣放冰塊上靜置約1 h,用常溫離心機2000 g離心15 min,收集上層血漿于2 mL離心管中,-20℃環(huán)境下保存,供后續(xù)分析。

      表2 不同胎齡母豬妊娠日糧中添加葉酸+維生素B12、甜菜堿對總產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)活仔數(shù)、產(chǎn)死胎數(shù)和木乃伊數(shù)的影響

      吸取25 μL血漿樣品,選用BioRad試劑盒,按照操作說明,采用酶聯(lián)免疫法測定血漿中HCY含量。試驗原理如下:蛋白質(zhì)結(jié)合的HCY被分解為游離HCY,后者在酶聯(lián)免疫檢測前,被分解轉(zhuǎn)化為s-腺苷-L-高半胱氨酸。組間檢測的變異系數(shù)遠低于5%,組內(nèi)的變異系數(shù)在10.8 μmol/L和20.6 μmol/L時分別為8.2%和6.4%。

      1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 試驗數(shù)據(jù)以 “平均值±標準差”表示,采用多因素方差分析對試驗區(qū)組數(shù)據(jù)進行顯著性檢驗,研究日糧組成和母豬胎齡對其生產(chǎn)性能的影響,前胎仔豬斷奶頭數(shù)和母豬發(fā)情間隔作為協(xié)變量。處理組間差異用LSD法檢驗,對各因素的主效應(yīng)進行分析,當因素間存在交互效應(yīng)時,也進行了相應(yīng)標注。血漿中HCY含量采用線性混合模型進行分析,每頭母豬作為一個獨立試驗單位,固定模型包括區(qū)組、配種胎齡、血漿樣本采集時間等。應(yīng)用卡方檢驗法分析處理因素對母豬妊娠率的影響。除卡方檢驗外,所有的數(shù)據(jù)統(tǒng)計均采用GENSTAT軟件進行分析(第8版,英國洛桑試驗站統(tǒng)計委員會)。

      2 結(jié)果

      2.1 生產(chǎn)性能指標 表2表明,未添加葉酸與維生素B12處理的母豬配種胎齡和日糧添加甜菜堿這兩因素在窩產(chǎn)仔數(shù)指標上有極顯著的交互作用,4胎齡以上的日糧中添加甜菜堿較4胎齡以上對照組母豬(未加甜菜堿)在總產(chǎn)仔數(shù)和產(chǎn)活仔數(shù)上都顯著提高,分別為 11.7±0.18、11.1±0.19 和10.8±0.17、10±0.18。相比較,同樣在妊娠日糧中添加葉酸和維生素B12,2~3胎齡母豬較4胎齡以上母豬產(chǎn)更多仔豬,分別為12.3±0.30和11.0±0.34。未加B族維生素及甜菜堿的不同胎齡的母豬(2~3胎齡和4胎齡以上)在窩初生仔豬總數(shù)和活仔數(shù)等指標上差異顯著。

      表3結(jié)果顯示,妊娠日糧中添加葉酸和維生素B12等B族維生素的母豬較未添加組的母豬能夠降低早期流產(chǎn)率,但妊娠日糧中添加甜菜堿與否對母豬早期流產(chǎn)率沒有影響,B族維生素和甜菜堿對母豬返情、后期流產(chǎn)、非繁殖因素未產(chǎn)等發(fā)生率無影響。

      表3 妊娠日糧添加甜菜堿和葉酸+維生素B12對母豬返情、早期流產(chǎn)和后期流產(chǎn)、非繁殖因素未產(chǎn)數(shù)的影響

      妊娠日糧中添加甜菜堿與否對仔豬初生重[(1.48±0.02)kg 和(1.51±0.02)kg]及初生重變異系數(shù)[(0.20 ±0.01)和(0.20 ±0.01)]均無影響,同樣,B族維生素添加與否對仔豬初生重[(1.49±0.02 kg)和(1.51±0.02)kg]及初生重變異系數(shù)(0.20 ±0.01)和(0.20±0.01)也無影響。然而,高胎齡母豬(4胎齡以上)的仔豬初生重較低胎齡母豬(2~3胎齡)的輕 80 g,分別為(1.48±0.02)kg 和(1.56±0.03)kg,差異顯著(P<0.05),與初生重相似,高胎齡母豬的仔豬窩初生重變異系數(shù)顯著高于低胎齡母豬,分別為 0.21±0.01 和 0.18±0.01。

      2.2 血漿中同型半胱氨酸 圖1是妊娠日糧中添加甜菜堿和B族維生素對母豬血漿中HCY含量的影響。總體看來,添加B族維生素能夠顯著降低血漿HCY含量(P<0.001),而添加甜菜堿無顯著影響。妊娠天數(shù)對血漿HCY含量影響明顯,妊娠第 3 天[(14.6±0.27)μmol/L]、第107 天[(14.0±0.27)μmol/L]顯著高于妊娠第 30 天[(12.8±0.28)μmol/L]。妊娠日糧組成與妊娠天數(shù)在HCY含量上有明顯的交互作用。添加B族維生素組母豬在妊娠第3天和第107天的血漿HCY含量較未添加組分別降低2.2 μmol/L和2.8 μmol/L(P <0.001),但對妊娠第30天的HCY影響不大 (圖2)。同樣,添加甜菜堿降低妊娠第3天血漿HCY含量1.2 μmol/L,但對第30天和第107天的血漿HCY含量無影響(圖3)。

      圖1 妊娠日糧組成對血漿中HCY含量的影響

      圖2 B族維生素添加量對不同妊娠階段母豬血漿中HCY含量的影響

      圖3 甜菜堿添加量對不同妊娠階段母豬血漿中HCY含量的影響

      3 討論

      母豬的繁殖能力由初生仔豬數(shù)量來衡量。在母豬妊娠期日糧中添加B族維生素(葉酸和維生素B12)和甜菜堿(三甲基甘氨酸)能夠改善母豬繁殖性能。本試驗研究證實在妊娠母豬日糧中同時添加葉酸和維生素B12,可以增加窩產(chǎn)仔數(shù)和降低早期妊娠失敗率。與前期研究結(jié)果一致(van Wettere和 Herde,2009;Matte 等,2006)。母豬配種時的胎齡可以影響添加B族維生素和甜菜堿作用,特別是葉酸和維生素B12能夠增加低胎齡母豬的窩產(chǎn)仔數(shù),而甜菜堿能夠增加高胎齡母豬的窩產(chǎn)仔數(shù)。添加B族維生素和甜菜堿能夠改變?nèi)焉锲谀肛i血漿HCY原體的代謝過程。妊娠日糧添加B族維生素,母豬在妊娠第30天,其血漿HCY含量降低了8%,在妊娠第3天和第107天,則分別降低了18%和17%。

      妊娠期的特征之一是機體代謝對B族維生素的需求急劇增加,同樣需要B族維生素的還有血液系統(tǒng) HCY 含量的改變(Holmes,2003;Matte等,2006)。在妊娠前期55~60 d,血漿中葉酸含量快速下降33% ~42%(Harpe等,1994)。子宮對葉酸和維生素B12的大量吸收以及轉(zhuǎn)運至子宮腔,以在妊娠前15~25 d促進胚胎發(fā)育(Guay等,2002a;Vallet等,1999)。HCY 含量的動態(tài)平衡與B族維生素原體的含量水平密切相關(guān)(Matte等,2006),在孕婦體內(nèi)HCY含量與甜菜堿含量呈反比(Velzing-Aarts等,2005)。 重要的是,血液中HCY的含量過高則表明機體甲基化途徑失衡(Ikeda等,2010),將引起多種生物的妊娠異常和胚胎定植失?。↖keda 等,2010;Matte等,2006)。因此,血液系統(tǒng)的HCY水平可以作為試驗處理效應(yīng)指標,來確定胚胎定植前(妊娠第3天)和定植后(妊娠第30天)、妊娠后期(妊娠第107天)母體和胎兒蛋氨酸循環(huán)情況。與相關(guān)報道一致(Simard等,2007;Guay 等,2002a),本試驗添加葉酸和維生素B12,妊娠期第3天血漿中的HCY含量降低了14%。葉酸和甜菜堿為HCY再甲基化提供碳單位(Solanky 等,2010;Matte 等,2006),同時本試驗研究表明甜菜堿能降低妊娠早期機體的HCY含量,甲基的有效利用率可以制約妊娠早期蛋氨酸再甲基化。

      本研究表明,未添加B組維生素或甜菜堿的母豬在妊娠期前30 d,其血漿HCY含量逐漸下降,而在妊娠107 d時恢復(fù)至圍產(chǎn)期水平。近期研究也表明,相同的變化趨勢也發(fā)生在日糧添加有葉酸和維生素 B12的母豬上(Simard 等,2007),同樣日糧添加有甜菜堿的母豬也有同樣變化趨勢。因此,這似乎說明,HCY的變化是一正常的生理現(xiàn)象,與B族維生素的缺乏和甲基供體的利用率無關(guān)。與妊娠相關(guān)的血液稀釋性和血漿白蛋白的變化都不能夠解釋母豬體內(nèi)HCY含量下降現(xiàn)象(Simard 等,2007)。 因此,Holmes (2003) 提出了HCY的胎盤轉(zhuǎn)移學(xué)說,統(tǒng)一于胎兒的代謝循環(huán)系統(tǒng)而被逐漸利用,這也許是在循環(huán)過程中HCY含量降低的原因。

      添加B族維生素,母豬在配種后前30 d的流產(chǎn)比例降低了57%,同時對于2~3胎齡的母豬,其窩產(chǎn)子數(shù)提高了5%。妊娠日糧中添加葉酸對窩產(chǎn)仔數(shù)的影響還有爭議,在葉酸的添加量相近時,窩產(chǎn)仔數(shù)增加了 10%(Lindemann和Ko rnegay,1989)和窩產(chǎn)仔數(shù)無變化等均有相關(guān)報道(Harper等,1994;Thaler等,1989)。 添加葉酸能夠增加母豬窩產(chǎn)仔數(shù)可能是葉酸能夠減少妊娠前30天的胚胎死亡率(Tremblay等,1989)。胚胎死亡數(shù)量的減少與胚胎定植時和定植后的前列腺素E2含量變化相關(guān) (Matte等,2006;Guay等,2004),胚胎定植前的發(fā)育率增加也是如此(Guay等,2002b ;Duquette等,1997)。 目前研究揭示,母體對妊娠的識別過程引起的前列腺素E2含量變化,可以對減少母豬早期流產(chǎn)進行解釋。Lindemann 和 Kornegay(1989)也指出,母豬日糧中添加葉酸降低了產(chǎn)仔數(shù)。同樣,妊娠失敗能夠引起妊娠前期母豬體內(nèi)HCY含量上升,推測由B族維生素引起的HCY含量降低或許是因為母豬流產(chǎn)數(shù)的減少。

      添加葉酸能夠提高窩產(chǎn)子數(shù)表明基礎(chǔ)日糧葉酸不能夠滿足母豬的最佳繁殖性能,對于2胎齡和2胎齡以上母豬及待配的后備母豬,其窩產(chǎn)子數(shù)的增加僅源于較高的排卵率 (Town等,2005)。多數(shù)流產(chǎn)發(fā)生在胚胎定植前和定植后,主要是因為個體間的形態(tài)和發(fā)育的多樣性而導(dǎo)致的次成熟胚胎未能存活(van Wettere等,2005)。胚胎發(fā)育不同步性的自然現(xiàn)象揭示卵泡發(fā)育和排卵時卵母細胞成熟度的差異,這種情況在排卵率較高時更為明顯(vanWettere 等,2005;Xie 等,1990)。 一般認為添加葉酸能夠促進次成熟胚胎生長和發(fā)育成熟,使得其成功定植。日糧中添加相近水平的葉酸(15 mg/kg)和維生素 B12(160 μg/kg),子宮液中HCY的含量降低30%(Guay等,2002a)。葉酸是細胞分裂和增殖過程中合成核酸的重要輔助因子,胚胎的快速發(fā)育對葉酸的需求量巨大(Solanky等,2010)。在子宮內(nèi),葉酸和 HCY 含量的反比關(guān)系是顯而易見的(Solanky等,2010)。體外試驗表明,葉酸能夠促進豬胚囊的生長發(fā)育(Kim等,2009)。子宮腔內(nèi)較高的B族維生素含量,可以為胚胎和胎盤的代謝和發(fā)育所利用,同時HCY含量也下降,這大概是母豬妊娠日糧補加葉酸和維生素B12改善其繁殖性能的原因。

      與本研究結(jié)果一致,前期研究發(fā)現(xiàn)葉酸對繁殖力的作用受胎齡影響(Matte等,2006)。近期的報道表明,B族維生素并不能讓2~3胎齡母豬獲得理想的胚胎發(fā)育和胚胎存活率。Town等(2005)研究認為,排卵率在2~3胎齡和4胎齡及以上的母豬之間并無明顯差異。因此,排卵率與胚胎發(fā)育的差異并不能歸咎于葉酸對提高高胎齡母豬窩產(chǎn)仔數(shù)無效。暫不論試驗處理和相關(guān)文獻的差異,Mahan(1998)報道窩產(chǎn)仔數(shù)在第3胎齡達到最高,之后一直穩(wěn)定至第6胎齡。曾有報道認為,第4胎齡以后窩產(chǎn)仔數(shù)是下降的,導(dǎo)致窩產(chǎn)仔數(shù)下降的原因目前還不清楚,可能是因為子宮功能受損或者與年齡相關(guān)的卵母細胞發(fā)育能力的衰弱(Armstrong,2001)。

      然而,B族維生素對增加高胎齡母豬的窩產(chǎn)仔數(shù)作用不明顯,表明B族維生素被有效利用并不是限制高胎齡母豬潛在的繁殖能力的因素。相反,對于低胎齡母豬,B族維生素能夠提高窩產(chǎn)仔數(shù),表明其體內(nèi)B族維生素不足,尤其是維生素B12。葉酸對快速生長的初產(chǎn)母豬的窩產(chǎn)仔數(shù)增加作用不明顯,因為葉酸主要是作為HCY再次甲基化反應(yīng)酶促因子和參與母體生長對維生素B12的競爭性吸收(Matte等,2006)。前期試驗表明,母豬的體重和背膘厚是持續(xù)增加的,直至第4胎齡達到成熟的體重和體組成,因此對于低胎齡母豬,其仍然處于生長階段,相較于年齡較大、生理更成熟的母豬,其對維生素B12的需求將持續(xù)增加。

      相比B族維生素,妊娠日糧中添加甜菜堿能夠增加高胎齡母豬的窩產(chǎn)仔數(shù),這與前人試驗結(jié)果一致(van Wettere和 Herde,2009)。 甜菜堿的主要功能是作為甲基供體參與HCY再次甲基反應(yīng),至少在妊娠前期,其作用體現(xiàn)在能夠降低妊娠第3天血漿中HCY含量,然而,甜菜堿的正效應(yīng)為什么僅限于高胎齡母豬,目前的研究尚不完全明確。在生長豬日糧中添加甜菜堿,其生長激素(GH)和生長激素脈沖振幅分別提高了42%和35%(Huang等,2007)。 在妊娠前期,母體生長激素能夠增加胎盤養(yǎng)分轉(zhuǎn)運至胚胎,促進妊娠28 d時較小胚胎的生長和提高妊娠50 d胎兒總重,同時也可以提高胚胎的成活率 (Gatford等,2009;Rehfeldt等,2001)。 另外,Gatford 等(2010)指出母體生長激素對經(jīng)產(chǎn)母豬的影響較初產(chǎn)母豬更明顯,由于初產(chǎn)母體需要營養(yǎng)來維持生長限制了胎盤對GH的應(yīng)答,可以認為甜菜堿能夠促進母體GH的分泌或增加GH的分泌方式,從而增加高胎齡母豬的窩產(chǎn)仔數(shù)。

      4 結(jié)論

      本試驗研究表明,添加B族維生素可以增加低胎齡母豬的窩產(chǎn)仔數(shù)和減少各胎齡母豬早期胚胎流產(chǎn)發(fā)生率。低胎齡母豬因缺乏B族維生素,其繁殖性能受到影響。另外,在高胎齡母豬日糧中添加甜菜堿能夠提高其窩產(chǎn)仔數(shù)。

      (致謝:本項目由CRC的Internationally Competitive Pork Industry提供資金支持,項目編號:2D-129,在此表示衷心感謝。同時對Paul Herde和David Cadogan博士為本試驗提供的幫助表示謝意。)

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