纳米硒补充对奶牛泌乳性能、养分消化和乳腺发育的影响

Effects of nanoselenium supplementation on lactation performance, nutrient digestion and mammary gland development in dairy cows.

作者信息Yapeng Liu, Jing Zhang, Lijun Bu, Wenjie Huo, Caixia Pei, Qiang Liu
PMID38085574
发布时间2024-11
DOI10.1080/10495398.2023.2290526

实验完整度

包含奶牛饲养试验、消化试验、瘤胃发酵参数测定、乳腺组织活检、RT-qPCR和Western blot等多项证据,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

荷斯坦泌乳奶牛(体内实验) 乳腺组织(基因和蛋白表达分析)

重点核对

NANO-Se添加剂量:0、0.1、0.2、0.3 mg Se/kg日粮干物质 实验周期:120天,包括15天协变期、15天适应期和90天采样期 分组:按泌乳天数和产奶量随机区组设计,48头经产荷斯坦奶牛 乳腺组织活检:协变期第15天和采样期第90天采集 统计模型:混合模型,线性与二次正交对比

摘要

本试验旨在评估纳米硒(NANO-Se)添加对奶牛产奶量、乳脂肪酸合成、乳腺发育和代谢调节的影响。选择48头荷斯坦奶牛,平均体重720±16.8 kg,泌乳天数66.9±3.84天,产奶量35.2±1.66 kg/d,按泌乳天数和产奶量分为4个处理组。处理组为对照组、低硒组(LSe)、中硒组(MSe)和高硒组(HSe),分别添加0、0.1、0.2和0.3 mg Se/kg日粮干物质(DM)。随着NANO-Se添加量的增加,能量和脂肪校正奶(FCM)产量和乳脂产量呈二次方增加(p<0.05),而乳糖产量呈线性增加(p<0.05)。饱和脂肪酸(SFA)比例呈线性降低(p<0.05),而单不饱和脂肪酸(MUFA)比例呈线性增加,多不饱和脂肪酸(PUFA)比例呈二次方增加。日粮DM、有机物(OM)、粗蛋白(CP)、中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)的消化率呈二次方增加(p<0.05)。瘤胃pH呈二次方降低(p<0.01),而总挥发性脂肪酸(VFA)线性增加(p<0.05)。乙酸与丙酸比例线性降低(p<0.05),这是由于乙酸摩尔百分比不变和丙酸摩尔百分比二次方增加所致。随着NANO-Se添加,CMCase、木聚糖酶、纤维二糖酶和果胶酶活性线性增加(p<0.05)。α-淀粉酶活性随NANO-Se剂量的增加呈线性增加(p<0.01)。血液葡萄糖、总蛋白、雌二醇、催乳素、IGF-1和硒线性升高(p<0.05),而尿素氮浓度二次方降低(p=0.04)。此外,添加0.3 mg/kg NANO-Se可促进(p<0.05)PPARγ、SREBP1、ACACA、FASN、SCD、CCNA2、CCND1、PCNA、Bcl-2的mRNA和蛋白表达以及p-ACACA/ACACA和BCL2/BAX4的比值,但降低(p<0.05)Bax、Caspase-3和Caspase-9的mRNA和蛋白水平。结果表明,NANO-Se添加通过刺激瘤胃发酵、养分消化、与乳脂肪合成和乳腺发育相关的基因和蛋白表达,提高了产奶量和乳脂合成。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
探讨日粮中添加纳米硒对奶牛泌乳性能、养分消化和乳腺发育的影响及其潜在机制。
核心机制
NANO-Se通过激活Akt/mTOR信号通路,上调脂肪合成相关基因(PPARG、SREBF1、ACACA、FASN、SCD、FABP3)和细胞增殖标志物(PCNA、CCNA2、CCND1、BCL2)的表达,同时下调凋亡相关基因(BAX、Caspase-3、Caspase-9),从而促进乳腺发育和乳脂合成。
主要证据
基于奶牛饲养试验,检测了产奶量、乳成分、脂肪酸组成、养分消化率、瘤胃发酵参数和血液代谢物,并通过乳腺组织活检进行RT-qPCR和Western blot分析,证实相关基因和蛋白表达的变化。
研究意义
研究为纳米硒作为奶牛日粮补充剂提供了科学依据,可能通过改善乳腺发育和乳脂合成来提高奶牛生产性能。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

动物试验设计与分组

评估不同剂量NANO-Se对奶牛生产性能的影响。

选择48头荷斯坦奶牛,按泌乳天数和产奶量随机分为对照组和三个处理组,分别添加0、0.1、0.2和0.3 mg Se/kg DM的NANO-Se,进行为期120天的饲养试验。

2

样品采集与生产性能测定

收集奶牛生产性能、采食量、乳成分和血液样本,以评估NANO-Se对泌乳性能的影响。

每日记录采食量和产奶量,定期采集乳样、血样和瘤胃液,测定乳成分、脂肪酸组成、血液代谢物和瘤胃发酵参数。

3

养分消化率测定

评估NANO-Se对日粮养分全消化道消化率的影响。

使用三氧化二铬作为标记物,采集粪便样本,分析DM、OM、CP、NDF、ADF和EE的消化率。

4

乳腺组织活检与基因表达分析

分析NANO-Se对乳腺组织中脂肪合成和细胞增殖相关基因表达的影响。

通过外科手术采集乳腺分泌组织,提取RNA进行RT-qPCR分析,检测PPARG、SREBF1、ACACA、FASN、SCD、FABP3、PCNA、CCNA2、CCND1、BCL2、BAX4、CASP3、CASP9等基因的mRNA水平。

5

蛋白表达分析

验证NANO-Se对脂肪合成和细胞增殖相关蛋白表达的影响。

通过Western blot检测PPARγ、SREBP1、ACACA、FASN、SCD、FABP3、PCNA、cyclin A1、BCL2、BAX、Caspase-3、Caspase-9等蛋白的表达水平,并检测Akt/mTOR信号通路的磷酸化水平。

6

数据统计与分析

评估不同处理间的差异显著性。

使用SAS的PROC MIXED进行统计分析,考虑固定效应和随机效应,并进行线性与二次正交对比。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
Calan门式饲喂系统----
明胶胶囊----
粉碎机Beishengwei Experimental Instrument--
pH计Zhejiang Scientific EquipmentST3100/F
真空采血管Hunan Liuyang Medical Instrument--
气相色谱仪Agilent Technologies7890A
原子吸收分光光度计Shanghai Meisei Instrument Co., LTD.AA-1800H
气相色谱仪Agilent TechnologyGC-7890
全自动生化分析仪Nanjing Badeng Co., LTDBS-400
Konelab自动分析仪Thermo Fisher Scientific Oy--
总RNA提取试剂盒Invitrogen--
NanoDrop ND-1000分光光度计NanoDrop Technologies--
iScript cDNA合成试剂盒Bio-Rad Laboratories GmbH--
SYBR Premix Taq IITaKaRa--
ROX参比染料IITaKaRa--
ABI QuantStudio5仪器Thermo Fisher Scientific--
Pierce BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific23225
硝酸纤维素膜Bio-Rad1704271
SuperSignal West Pico化学发光底物Thermo Fisher Scientific--
抗cyclin A1抗体Novusbio BiologicalsNB100-2660
抗PCNA抗体Cell Signaling Technology2586
抗Akt抗体Cell Signaling Technology9272
抗磷酸化Akt (Ser473)抗体Bios Antibodiesbs-0876R
抗mTOR抗体Bios Antibodiesbs-1992R
抗磷酸化mTOR (Ser2448)抗体Bios Antibodiesbs-3495R
抗PPARγ抗体Bios Antibodiesbs-4590R
抗磷酸化ACACA抗体Bios Antibodiesbs-12954R
抗ACACA抗体Bios Antibodiesbs-11912R
抗FASN抗体Bios Antibodiesbs-60347R
抗SCD1抗体Bios Antibodiesbs-3787R
抗BCL2抗体BIOSSbs-20351R
抗BAX抗体BIOSSbs-0127M
抗Caspase 3抗体BIOSSbs-0081R
抗Caspase 9抗体BIOSSbs-0049R
抗β-actin抗体Cell Signaling Technology4970
山羊抗兔二抗ElabscienceE-AB-1003
山羊抗小鼠二抗ImmunowayRS0001

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物试验
NANO-Se添加剂量(0, 0.1, 0.2, 0.3 mg Se/kg DM);动物数量(48头)、品种(荷斯坦)、体重和泌乳天数;试验周期(120天);饲养环境和管理
阅读提示:Materials and Methods: Holstein cows, experimental design and diets
样品采集
乳样采集时间点和频率;血样采集时间点;瘤胃液采集时间点;乳腺组织活检时间点和方法
阅读提示:Materials and Methods: Data and sample collection
化学分析
乳脂肪酸分析方法和标准品;消化率测定方法;瘤胃发酵参数测定方法;血液生化分析方法
阅读提示:Materials and Methods: Chemical analyses
基因表达分析
RNA提取方法;RT-qPCR引物序列和退火温度;内参基因选择;PCR循环条件
阅读提示:Materials and Methods: Extraction of mammary gland RNA and real-time PCR; Table 2
蛋白表达分析
蛋白提取和定量方法;SDS-PAGE条件;一抗和二抗的稀释倍数;化学发光底物和成像分析
阅读提示:Materials and Methods: Western blot analysis