亚急性瘤胃酸中毒耐受性不同的奶牛瘤胃上皮形态及功能差异研究

doi:10.11686/cyxb2022065

摘要/Abstract

摘要：

本试验旨在探究SARA（亚急性瘤胃酸中毒）耐受性不同奶牛的瘤胃上皮形态及其功能差异。选取12头装有永久性瘤胃瘘管的泌乳中期荷斯坦奶牛，饲喂精粗比为4∶6的日粮，并根据瘤胃pH值的高低，分为SARA易感组（SUS，n=4）和SARA耐受组（TOL，n=4）。瘤胃上皮形态及功能分析结果显示，与TOL组比较，SUS组奶牛瘤胃上皮的棘突层和基底层厚度明显增厚（P<0.05），SUS组奶牛瘤胃上皮组织中参与挥发性脂肪酸（VFA）吸收的PAT1、MCT4和DRA基因表达量较TOL组显著下调（P<0.05），而H⁺转运载体NHE1、NHE2、NHE3和调节胞内pH的vH⁺ ATPase和Na⁺/K⁺ ATPase的表达量显著升高（P<0.05）；对参与调控瘤胃VFA代谢的基因定量结果表明，SUS组PDHA1和SREBP2的表达量显著高于TOL组（P<0.05），而HMGCL-2的表达量显著降低（P<0.05）；此外， SUS组CDK2、CDK6和Cyclin D1、Bad及Caspase-9等参与瘤胃上皮细胞增殖与凋亡的基因表达量显著高于TOL组（P<0.05）。结果说明，在相同日粮条件下，SUS组奶牛瘤胃上皮细胞调控游离脂肪酸吸收的基因表达量下调，造成瘤胃上皮对VFA的吸收能力下降，使得瘤胃内VFA累积和pH下降，并导致SUS组奶牛SARA的患病风险增高。

关键词: 奶牛, 亚急性瘤胃酸中毒, 耐受性, 瘤胃上皮

Abstract:

This experiment was conducted to compare the morphology and function of rumen epithelium in dairy cows with differences in susceptibility to subacute ruminal acidosis （SARA）. Twelve multiparous fistulated Holstein cows in mid lactation were housed in individual stalls and fed a diet with a concentrate to forage ratio of 4∶6 throughout the experimental period. Based on the ruminal pH， cows with relatively lower and higher mean ruminal pH were assigned， respectively， to susceptible （SUS， n=4） and tolerant （TOL， n=4） groups. The examination of ruminal epithelial morphology and function revealed that the cells in the spinous process and basal layer of ruminal epithelium were thicker in the SUS than in the TOL group （P<0.05）. In the SUS group， the expression levels of PAT1， MCT4， and DRA genes involved in volatile fatty acid （VFA） absorption were significantly lower （P<0.05）， while the NHE1， NHE2， NHE3， vH⁺ ATPase， and Na⁺/K⁺ ATPase levels were significantly higher than in the TOL group （P<0.05）. The results of gene expression for ruminal VFA metabolism showed that PDHA1 and SREBP2 in the SUS group was higher （P<0.05）， while the expression of HMGCL-2 was significantly lower （P<0.05）. In addition， the expression levels of genes involved in the proliferation and apoptosis of rumen epithelial cells， such as CDK2， CDK6， Cyclin D1， Bad and Caspase-9 in the SUS group were higher in the SUS group than in the TOL group （P<0.05）. In summary， under the same diet， there was a lower expression of genes associated with free fatty acid absorption and a higher expression of genes related to non-free fatty acid absorption in rumen epithelial cells of SUS cows. This results in free fatty acid accumulation and reduced ruminal pH in the SUS group， and increased the risk of SARA in these cows.

Key words: dairy cows, subacute ruminal acidosis, tolerance, rumen epithelium

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图/表 7

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基因名称 Gene name	引物片段 Primer sequence （5’-3’）	基因登录号 Gene ID
甘油醛-3-磷酸脱氢酶 GAPDH	F： TGCCGCCTGGAGAAACC； R： CGCCTGCTTCACCACCTT	NM_001034034
钠-氢离子交换蛋白1 NHE1	F： GAAAGACAAGCTCAACCGGTTT； R： GGAGCGCTCACCGGCTAT	NM_174833
钠-氢离子交换蛋白2 NHE2	F： TTGTGCGATGACCATGAATAAGT； R： TGATGGTCGTGTAGGATTTCTGA	XM_604493
钠-氢离子交换蛋白3 NHE3	F： AGCCTTCGTGCTCCTGACA； R： TGACCCCTATGGCCCTGTAC	AJ131764.1
氢离子ATP酶 vH ⁺ ATPase	F： TTTTATTGAACAAGAAGCCAATGA； R： GATTCATCAAATTGGACATCTGAA	NM_001076798
钠/钾离子ATP酶 Na⁺/K⁺ ATPase	F： CATCTTCCTCATCGGCATCA； R： ACGGTGGCCAGCAAACC	NM_001076798
钠/氢离子逆转运体 Na⁺/H⁺ antiporter	F： GAAAGACAAGCTCAACCGGTTT； R： GGAGCGCTCACCGGCTAT	U49432
G蛋白偶联受体41 GPR41	F： TTCCTCTCCTGCCTCTACACCATC； R： GCCGCTGCCAGGTTGATGAAG	NM_005304
G蛋白偶联受体43 GPR43	F： CCACAGACTGAACCAGACCA； R： CCAGGAACATCCCTAGTCCA	NP_001157256.1
单羧酸转运蛋白1 MCT1	F： CGCGGGATTCTTTGGATTT； R： GTCCATCAGCGTTTCAAACAGTAC	NM_001037319
氨基酸转运蛋白 1 PAT1	F： GGGCACTTCTTCGATGCTTCT； R： GTCGTGGACCGAGGCAAA	BC_123616
腺瘤下调蛋白 DRA	F： TGCACAAAGGGCCAAGAAA； R： GCTGGCAACCAAGATGCTATG	NM_001083676.1
单羧酸转运蛋白4 MCT4	F： ATCTACGCGGGATTCTTTGGAT； R： AAGGTCCATCAGCGTTTCAAAC	NM_001109980
阴离子交换蛋白2 AE2	F： AGCAGCAACAACCTGGAGT； R： GGTGAAACGGGAGACGAA	NM_001205664.1
酰基辅酶A合成酶 Acyl-CoA synthetase	F： CCGATCAGGTCCTGGTAGTGA； R： GCCTCCGCATGACTTTTCC	BC114698.1
丙酰基辅酶A羧化酶 Propionyl-CoA carboxylase	F： AGAATGGAAGATGCCCTGGAT； R： CCTCTCGAAGCAATGCGATAT	BC123876
丁酰基辅酶A合成酶 Butyrl-CoA synthetase	F： ACCCTTTGACATTCAGATCATTGAT； R： CCAATGTTTCCTTCCGTGTTG	BC109602
乳酸脱氢酶a LDHa	F： CCAACCCAGTGGATATTCTCACA； R： TCACACGGTGCTTGGGTAATC	BC142006
丙酮酸脱氢酶1 PDHA1	F： CAGTTTGCTACTGCTGATCCTGAA； R： AGGTGGATCGTTGCAGTAAATGT	NM_001101046
三羟基三甲基辅酶A合成酶1 HMGCS-1	F： AGGATACTCATCACTTGGCCAACT； R： CATGTTCCTTCGAAGAGGGAAT	AY581197
三羟基三甲基辅酶A合成酶2 HMGCS-2	F： CCT GCTGCAATCACTGTCATG； R： TCTGTCCCGCCACCTCTTC	NM_001045883
3羟甲基3甲基戊二酰辅酶A裂合酶 HMGCL-2	F： TGCAGATGGGAGTGAGTGTCA； R： GACGCCCCCTGTGCATAG	NM_001075132
胆固醇调节元件结合蛋白1 SREBP1	F： CCAGCTGACAGCTCCATTGA； R： TGCGCGCCACAAGGA	NM_001113302.1
胆固醇调节元件结合蛋白2 SREBP2	F： CTGGCTCCAGGGAGATGAC； R： GCTCTGCAGGTGTGGAAGAC	XM_002687950.1
3-羟基丁酸脱氢酶1 BDH1	F： GACTGCCACCACTCCCTACAC； R： TCCGCAGCCACCAGTAGTAGT	NM_001034600
周期蛋白依赖性激酶2 CDK 2	F： CTCACTGATCTTGTCTGGTT； R： TAAGCAACGACTAAGAGGAG	NM_001014934
周期蛋白依赖性激酶4 CDK 4	F： ACTCTGGTATCGTGCTCCAGAAG； R： CAGAAGAGAGGCTTTCGACGAA	NM_001037594
周期蛋白依赖性激酶6 CDK 6	F： TTCGTGGAAGTTCAGATGTC； R： TGCCTTGTTCATCAATGTCT	NM_001192301
细胞周期蛋白E1 Cyclin E1	F： TTGACAGGACTGTGAGAAGC； R： TTCAGTACAGGCAGTGGCGA	XM_612960
细胞周期蛋白D1 Cyclin D1	F： GCACTTCCTCTCCAAGATGC； R： GTCAGGCGGTGATAGGAGAG	NM_001046273
B淋巴细胞瘤-2基因相关启动子 Bad	F： GCAGGCCTTATGCAAAACGA； R： CTTTGGGTCAGACCTCAGTCTTC	BC 103323.1
B淋巴细胞瘤-2基因关联蛋白 Bax	F： GCTGTGGACACAGACTCTC； R： CTGATCAACTGGGCACCTT	NM_173894.1
B淋巴细胞瘤-2基因 Bcl-2	F： AGGTTGGTAACCGGACCCTA； R： TTCCTGCCTGTCCTCGAATG	NM_001075417-2
半胱氨酸蛋白酶3 Caspase-3	F： CAGCGTCGTAGCTGAACGTAA； R： ATCGACAGGCCATGCCAGTAT	NM_001077840.1
半胱氨酸蛋白酶9 Caspase-9	F： AGCAAATGGTCCAGGCTTTG； R： ATTCTCTCGACGGACACAGG	NM_001205504.1

基因名称 Gene name	引物片段 Primer sequence （5’-3’）	基因登录号 Gene ID
甘油醛-3-磷酸脱氢酶 GAPDH	F： TGCCGCCTGGAGAAACC； R： CGCCTGCTTCACCACCTT	NM_001034034
钠-氢离子交换蛋白1 NHE1	F： GAAAGACAAGCTCAACCGGTTT； R： GGAGCGCTCACCGGCTAT	NM_174833
钠-氢离子交换蛋白2 NHE2	F： TTGTGCGATGACCATGAATAAGT； R： TGATGGTCGTGTAGGATTTCTGA	XM_604493
钠-氢离子交换蛋白3 NHE3	F： AGCCTTCGTGCTCCTGACA； R： TGACCCCTATGGCCCTGTAC	AJ131764.1
氢离子ATP酶 vH ⁺ ATPase	F： TTTTATTGAACAAGAAGCCAATGA； R： GATTCATCAAATTGGACATCTGAA	NM_001076798
钠/钾离子ATP酶 Na⁺/K⁺ ATPase	F： CATCTTCCTCATCGGCATCA； R： ACGGTGGCCAGCAAACC	NM_001076798
钠/氢离子逆转运体 Na⁺/H⁺ antiporter	F： GAAAGACAAGCTCAACCGGTTT； R： GGAGCGCTCACCGGCTAT	U49432
G蛋白偶联受体41 GPR41	F： TTCCTCTCCTGCCTCTACACCATC； R： GCCGCTGCCAGGTTGATGAAG	NM_005304
G蛋白偶联受体43 GPR43	F： CCACAGACTGAACCAGACCA； R： CCAGGAACATCCCTAGTCCA	NP_001157256.1
单羧酸转运蛋白1 MCT1	F： CGCGGGATTCTTTGGATTT； R： GTCCATCAGCGTTTCAAACAGTAC	NM_001037319
氨基酸转运蛋白 1 PAT1	F： GGGCACTTCTTCGATGCTTCT； R： GTCGTGGACCGAGGCAAA	BC_123616
腺瘤下调蛋白 DRA	F： TGCACAAAGGGCCAAGAAA； R： GCTGGCAACCAAGATGCTATG	NM_001083676.1
单羧酸转运蛋白4 MCT4	F： ATCTACGCGGGATTCTTTGGAT； R： AAGGTCCATCAGCGTTTCAAAC	NM_001109980
阴离子交换蛋白2 AE2	F： AGCAGCAACAACCTGGAGT； R： GGTGAAACGGGAGACGAA	NM_001205664.1
酰基辅酶A合成酶 Acyl-CoA synthetase	F： CCGATCAGGTCCTGGTAGTGA； R： GCCTCCGCATGACTTTTCC	BC114698.1
丙酰基辅酶A羧化酶 Propionyl-CoA carboxylase	F： AGAATGGAAGATGCCCTGGAT； R： CCTCTCGAAGCAATGCGATAT	BC123876
丁酰基辅酶A合成酶 Butyrl-CoA synthetase	F： ACCCTTTGACATTCAGATCATTGAT； R： CCAATGTTTCCTTCCGTGTTG	BC109602
乳酸脱氢酶a LDHa	F： CCAACCCAGTGGATATTCTCACA； R： TCACACGGTGCTTGGGTAATC	BC142006
丙酮酸脱氢酶1 PDHA1	F： CAGTTTGCTACTGCTGATCCTGAA； R： AGGTGGATCGTTGCAGTAAATGT	NM_001101046
三羟基三甲基辅酶A合成酶1 HMGCS-1	F： AGGATACTCATCACTTGGCCAACT； R： CATGTTCCTTCGAAGAGGGAAT	AY581197
三羟基三甲基辅酶A合成酶2 HMGCS-2	F： CCT GCTGCAATCACTGTCATG； R： TCTGTCCCGCCACCTCTTC	NM_001045883
3羟甲基3甲基戊二酰辅酶A裂合酶 HMGCL-2	F： TGCAGATGGGAGTGAGTGTCA； R： GACGCCCCCTGTGCATAG	NM_001075132
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3-羟基丁酸脱氢酶1 BDH1	F： GACTGCCACCACTCCCTACAC； R： TCCGCAGCCACCAGTAGTAGT	NM_001034600
周期蛋白依赖性激酶2 CDK 2	F： CTCACTGATCTTGTCTGGTT； R： TAAGCAACGACTAAGAGGAG	NM_001014934
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周期蛋白依赖性激酶6 CDK 6	F： TTCGTGGAAGTTCAGATGTC； R： TGCCTTGTTCATCAATGTCT	NM_001192301
细胞周期蛋白E1 Cyclin E1	F： TTGACAGGACTGTGAGAAGC； R： TTCAGTACAGGCAGTGGCGA	XM_612960
细胞周期蛋白D1 Cyclin D1	F： GCACTTCCTCTCCAAGATGC； R： GTCAGGCGGTGATAGGAGAG	NM_001046273
B淋巴细胞瘤-2基因相关启动子 Bad	F： GCAGGCCTTATGCAAAACGA； R： CTTTGGGTCAGACCTCAGTCTTC	BC 103323.1
B淋巴细胞瘤-2基因关联蛋白 Bax	F： GCTGTGGACACAGACTCTC； R： CTGATCAACTGGGCACCTT	NM_173894.1
B淋巴细胞瘤-2基因 Bcl-2	F： AGGTTGGTAACCGGACCCTA； R： TTCCTGCCTGTCCTCGAATG	NM_001075417-2
半胱氨酸蛋白酶3 Caspase-3	F： CAGCGTCGTAGCTGAACGTAA； R： ATCGACAGGCCATGCCAGTAT	NM_001077840.1
半胱氨酸蛋白酶9 Caspase-9	F： AGCAAATGGTCCAGGCTTTG； R： ATTCTCTCGACGGACACAGG	NM_001205504.1

项目 Item	均值Mean		标准误差 SEM	P 值 P value
项目 Item	易感组SUS	耐受组TOL	标准误差 SEM	P 值 P value
角质层 Corneum	20.19	19.24	1.64	0.568
颗粒层 Stratum	15.23	14.42	0.88	0.360
棘突层和基底层 Spinous and basale	137.04	93.13	11.06	0.001
总厚度 Total thickness	172.46	126.79	12.60	0.001

项目 Item	均值Mean		标准误差 SEM	P 值 P value
项目 Item	易感组SUS	耐受组TOL	标准误差 SEM	P 值 P value
角质层 Corneum	20.19	19.24	1.64	0.568
颗粒层 Stratum	15.23	14.42	0.88	0.360
棘突层和基底层 Spinous and basale	137.04	93.13	11.06	0.001
总厚度 Total thickness	172.46	126.79	12.60	0.001

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