围产期奶牛的生理变化及其营养调控机理的研究已成近年来奶牛营养和生理学研究的重点和热点，国外对围产期奶牛代谢改变的研究已经取得重大的进展，我国该方面的研究工作刚起步，这些研究为围产期奶牛的营养调控提供了坚实的理论基础。

　　一、奶牛围产期的机体代谢变化

　　奶牛为满足分娩后乳腺对能量、糖类、氨基酸和钙的需求对营养物质的需求量急剧升高，分娩后4天的乳腺、胎儿发育所需糖类的需要量是妊娠250天时的3倍，氨基酸为2倍，脂肪酸大约为5倍(Bell, 1995)，分娩时钙的需求量大约提高了将近4倍(Horst et al.,1997)。奶牛为满足这种变化必须通过生理适应性调节机制来确保这些营养供给。

　　1.葡萄糖代谢

　　泌乳初期奶牛的葡萄糖代谢主要是通过肝脏糖元异生的增加(Reynolds,2003)和周围组织(Bennink, 1972)糖氧化作用减少来完成，以保证葡萄糖能够直接进入乳腺组织合成乳糖。Reynolds (2003)等报道在围产期和泌乳早期奶牛内脏器官门脉系统葡萄糖的净通量为零，甚至出现轻微的负数。预产期前9天到产后21天内脏器官葡萄糖的总输出量升高267%，这几乎全部来源于肝脏的糖异生。反刍动物肝脏糖异生的主要底物为瘤胃发酵产生的丙酸盐、三羧酸循环产生的乳酸盐、蛋白质代谢产生的或内脏门脉系统吸收的氨基酸以及脂肪组织脂解所释放的丙三醇(Seal and Reynolds, 1993)。围产期从丙酸盐、乳酸盐和甘油异生的葡萄糖占肝脏葡萄糖净释放量的50%～60%、15%～20%和2%～4% (Reynolds et al., 2003)。而由氨基酸异生的葡萄糖最低可占20-30%，其中由丙氨酸异生的葡萄糖在产前9天为2.3%，到产后11天上升到5.5%。Overton 等(1998)[报道产后1天肝脏对丙氨酸的异生能力是产前21天的2倍，与上述结果相一致。尽管在数量上看从氨基酸池释放的氨基酸相对奶产量而言并不重要，但上述结果表明氨基酸可作为一种适应性底物用于产后早期阶段葡萄糖的合成。

　　2.脂类代谢

　　泌乳使得脂类代谢的适应性改变为动员体脂储备以满泌乳早期能量负平衡过程中的能量需求。体脂被动员后，以非酯化脂肪酸(nonesterified fatty acids，NEFA)的形式进入血流，在泌乳早期，血液中40%以上的NEFA被用于合成乳脂(Bell,1995)。骨骼肌也利用部分NEFA作为能量，尤其在泌乳早期当骨骼肌对以葡萄糖为能量来源的依赖性下降的时候，假如血浆NEFA浓度在能量需求增加而DMI不足的时候升高，血浆NEFA与DIM通常呈负相关。肝脏NEFA的吸收与供给呈正比 (Pullen et al.,1989; Reynolds et al., 2003)，但肝脏却没有足够的能力将其运输到血液或将其彻底分解供能，因此，当大量的NEFA从脂肪组织动员到循环血液中时，极易造成NEFA以甘油三酯的形式在肝脏中蓄积(Emery et al., 1992)。

　　所有高产奶牛在产后最初的几周内肝脏中均蓄积一定量的甘油三酯，但脂肪蓄积达到什么程度才能影响到肝脏的其它代谢过程还不确定。Piepenbrink and Overton (2003)报道，体外肝脏内甘油三酯的蓄积与其将丙酸盐转化为葡萄糖的能力呈负相关。Cadorniga-Valino等 (1997)证明离体肝细胞对脂肪的渗出可使其对丙酸盐的葡萄糖异生作用减弱。随后利用生理性的脂肪酸混合物的研究表明脂肪渗透不影响葡萄糖异生但可减少脲化(ureagenic)能力(Strang et al., 1998)。减少脲化能力的机理尚不清楚，但有证据表明这种现象发生在围产期奶牛。Zhu等(2000)证实在产后前2天内肝脏中甘油三酯的浓度升高时，血液中氨浓度可升高2倍。体外试验表明，将肝细胞用氯化铵培养时，其利用丙酸盐以合成葡萄糖的能力受到显著抑制(Overton等，1999)。因此，有理由推测，体内甘油三酯在肝脏中蓄积时可造成葡萄糖异生过程受到的抑制。这可能与其受进入肝脏内的氨供应的调节有关，该研究提示对围产期奶牛的管理应该重视碳水化合物和蛋白质营养的供应。

　　3.钙代谢

　　Reinhardt 等 (1988)对反刍动物体内基础钙、磷和镁的内稳态机制进行了综述，Horst等 (1994)并进一步综述了奶牛体内钙和维生素D的代谢情况。对泌乳动物而言，甲状旁腺激素相关蛋白也可能对促进Ca、Mg和P分泌到乳汁中具有非常重要的作用(Thiede, 1994)。血钙含量升高可促进甲状腺释放降钙素，结果引起Ca在骨骼中沉积增多、肠吸收Ca减少、钙从尿液中的排泄增加。Goff等(2002)的研究表明，乳腺发育和乳汁生成是引起围产期奶牛发生低钙血症的原因。切除乳房后血P浓度仍发生下降，提示围产期低磷酸盐血症的发生可能与泌乳无关，而是由其它原因造成的。尽管血液中调控激素的浓度可提示一些关于常量矿物质元素动态平衡的信息，但这些证据并不足以阐述无机盐失调的机制。如，当血浆中Ca浓度在低钙血症发生之前或其过程中发生下降时，血浆中甲状旁腺素(Mayer等, 1969)和1,25-二羟维生素D(Horst等, 1978)的浓度实际上是提高的。因此，除血液中激素浓度外，组织水平上的某些因子如受体数量、亲合力、激素清除率以及受体信号通路也可能在常量矿物质失调过程中受到影响(Horst等, 1994)。要降低围产期低钙血症就必须通过启动矿物质代谢的吸收和重吸收机制以调控这些内分泌激素的控制靶点，奶牛才能有效调节与启动泌乳有关的矿物质代谢负平衡。

　　4.日粮结构的改变

　　根据NRC (2001)标准从干奶到产前21天的日粮应含有1.25 Mcal/kg的产奶净能，分娩前最后三周需含1.54~1.62 Mcal/kg的产奶净能，试图通过干奶早期饲喂能量较低的日粮以减少干奶期体况评分(BCS)的增加。 但Dann等 (2003)认为在干奶早期饲喂高能日粮实际上会对奶牛在泌乳早期阶段造成持续有害的影响，造成这种持续影响的机理尚不清楚，但可能与围产后期决定组织对内分泌信号反应性强弱有关，也有研究支持在产前2到3周饲喂高能日粮的观点(Mashek 和Beede, 2001;Corbett，2002;Contreras等, 2004)，其中2个试验的结果表明整个干奶期(Contreras等, 2004)或产前平均37天(Mashek和 Beede,2001)饲喂较高能量日粮会对奶牛的生产性能和健康带来负面影响，这些结果与Dann等(2003)描述的干奶早期饲喂高能饲料会产生负面的后续影响的结论相符。Contreras等的研究支持控制奶牛干奶期的BCS达到3.0，而不是传统的3.5-3.75的观点，这可能在一定程度上与分娩前高BCS可降低DMI有关(Hayirli等, 2002)。BCS在2-2.5的奶牛较之于BCS在3.5-4的奶牛的DMI和奶产量提高了4% (Garnsworthy和Topps,1982a, 1982b; Treacher等1986)。这些结论与Domecq等 (1997)等报道相符，他们发现随着干奶期奶牛BCS的增加，奶产量在泌乳周期的前120天降低，而且，在干奶期BCS升高的体形较瘦的奶牛在泌乳周期的前120天奶产量更高。对中低水平BSC的奶牛在围产期进行良好的管理将有可能获得比BSC较高水平的奶牛更理想的产出，因为这些奶牛DIM升高，并能在乳早期提高奶产量。

　　二、奶牛围产期葡萄糖需求量和减少非酯化脂肪酸产生的研究

　　(一)围产期日粮的碳水化合物组成

　　Rabelo等认为在产犊前应该饲喂比传统日粮中非纤维性碳水化合物(NFC)含量更高的日粮，以利于促进瘤胃乳头发育来更好吸收瘤胃发酵所产生的挥发性脂肪酸(VFA)，干奶牛从饲喂大量低质干草改为饲喂含大量谷物的日粮发生的适应性改变证实了这一观点。然而，Andersen等报道，围产期奶牛饲喂更多的经典型日粮并不会引起瘤胃上皮细胞发生改变。不管瘤胃上皮细胞是否会发生变化，喂以高浓度NFC的日粮能促进瘤胃微生物对日粮NFC水平的适应，尤其在泌乳期饲喂更为明显，也能提供更丰富的丙酸盐以满足肝脏糖原的异生和产生更多的微生物蛋白(假如日粮中含有足够的瘤胃可降解蛋白)，从而满足机体维持妊娠和乳腺发育的蛋白质需求。

　　大多数的研究者报道提高围产期日粮NFC含量将有助于提高围产期的DMI。日粮中NFC含量对瘤胃发酵的影响仅反应了日粮碳水化合物中的一个因素对瘤胃发酵的影响。

　　上述大部分试验混淆了前产日粮中NFC和能量浓度的概念。比如，NFC含量升高也能同时引起饲料中NEL的含量提高，并且，假如产前奶牛摄入了更多的高NFC日粮，它们也摄入更高的能量。让我们感兴趣的是产前日粮中不依赖能量的NFC浓度，包括对比以淀粉为基础的NFC和其它碳水化合物在能量产生方面的差异，尤其是在围产期饲喂非饲草类纤维(如甜菜根、大豆壳)作为极易消化的NDF来源时对生产性能和代谢的影响。高NFC日粮含有1.59Mcal/kg的NEL、40%的NFC和28%的淀粉;高非饲草纤维日粮含有1.54 Mcal/kg 的NEL、34%的NFC和18%的淀粉，产前和产后期该二组干物质摄入量无差异，而且其他生产性能和代谢特征，包括在能量负平衡时胰岛素作用动力学和葡萄糖代谢等均未受到碳水化合物来源的影响。

　　(二)直接添加葡萄糖前体物质

　　已有的研究证明口服丙二醇可降低血液中NEFA浓度，有时也能降低血液β-羟丁酸(BHBA)浓度。将丙二醇混入TMR不会影响血液中NEFA和BHBA的浓度。最近，Stokes和Goff报道，产前2天开始口服丙二醇可降低血液中NEFA的浓度，提高泌乳早期的奶产量。随后有研究发现从产后2天或3天开始投服丙二醇，或作为混合口服药的一部分自分娩日起服用3天生产性能没有影响。大剂量投喂丙二醇将对代谢产生一定的影响，但丙二醇对生产性能的影响的研究结果并不一致，提示丙二醇的使用程序尚需进一步研究。添加丙酸与Ca或微量元素的复合物可用于作为肝脏糖原异生的底物，Burhans和Bell报道，产后添加300g/d丙酸Ca盐不影响奶产量或产后血液中NEFA浓度。Stokes和Goff报道给分娩早期的奶牛饲喂0.68kg丙酸Ca 2次不影响早期泌乳量、血液NEFA和BHBA浓度，部分原因可能与丙酸的供给量相对瘤胃的生成量不足有关。泌乳中期奶牛从日粮含有55%饲草中摄入16 kg/d的干物质可在瘤胃中产生大约1000g/d的丙酸盐。假定泌乳期前1周内的奶牛能摄取足够量的日粮，那么，相对于丙酸的总供给量而言，添加的丙酸盐仅能为奶牛提供极少部分的丙酸。因为Stokes和Goff投喂大量大丸剂丙酸Ca(0.68kg)并未观察到代谢变化(降低血液NEFA和/或BHBA浓度)，推测丙二醇和丙酸盐添加剂之间在瘤胃发酵和吸收动力学上可能也存在差异。总之，现有的研究并不支持丙酸盐添加，无论是通过TMR或以丸剂添加。

　　在围产期和泌乳早期投服莫能菌素缓释胶囊(CRC)可使奶牛亚临床酮病降低50%。除了降低产后血液BHBA浓度以外，产后奶牛投服莫能菌素缓释胶囊还有助于提高血糖浓度。肥胖奶牛(预产期前21天BCS4.0)添加莫能菌素CRC后其在泌乳早期的奶产量比不添加者显著提高。在另一实验中，预产期前一周投喂莫能菌素CRC可降低血液NEFA的浓度，然而，NEFA的血液浓度在产后一周却不受影响。相反，从产犊前28天一直到产犊时饲喂300 mg/d莫能菌素也并不改变产后NEFA和葡萄糖的浓度。但是在临产期饲喂300 mg/d莫能菌素可显著降低产后一周内血液NEFA浓度。对小牛的研究表明，莫能菌素在瘤胃中的主要作用是在减少瘤胃中醋酸盐和甲烷的生成，提高丙酸盐的生成，从而引起丙酸盐的供给增加和瘤胃发酵的总能量效率增加。尽管这种变化与上述葡萄糖血液浓度升高和亚临床酮病的发生率减少的结论一致，Markantonatos等却发现临产期饲喂300mg/d莫能菌素不影响瘤胃中丙酸盐的生成。而且，莫能菌素也只能对葡萄糖代谢动力学产生微弱的影响。目前尚不清楚莫能菌素对亚临床酮病和奶产量的影响是否是由葡萄糖或NEFA代谢直接介导的，然而，研究认为莫能菌素以微胶囊形式或是添加在饲料上可产生持续的作用。假如临产期DMI发生变动，那么莫能菌素以TMR的形式添加是否能达到以缓释胶囊的形式投服的效果尚不清楚。

　　(三)日粮添加脂肪

　　日粮添加脂肪有助于降低NEFA浓度和预防酮病的发生。日粮中的长链脂肪酸首先被淋巴系统吸收，而不是先通过肝脏。这种脂肪能为外周组织和乳腺提供能量。尽管已有资料表明临产期添加脂肪不会降低NEFA浓度，但有关这方面的研究却从未停止。Grum等指出，在整个干奶期饲喂6.7%脂肪，奶牛在临产期实质上停止了甘油三酯在肝脏的积聚;而且饲喂脂肪还降低了干奶期DMI。后来的试验认定甘油三酯在肝脏的集聚减少主要应归因于干奶期添加脂肪导致DMI降低而引起的。如前所述，Doepel等报道，临产期奶牛饲喂高能日粮降低了产前血液NEFA的浓度和肝脏中甘油三酯的浓度。临产期日粮能量的提高是通过的NFC的增加和添加2%的牛脂共同完成的。从前面大量的研究结果看，Doepel等的试验结果可能是由于日粮的NFC变化而不是脂肪含量变化引起的。Pickett等在泌乳前3天通过投喂454 g/d市售脂肪添加剂(脂肪酸含量为82%)，对产后奶牛血液NEFA和BHBA的浓度、肝脏甘油三酯无影响，但DMI和泌乳期前21天内的产奶量有下降趋势。

　　(四)减少NEFA转化甘油三酯的办法

　　营养调控除了要降低血液NEFA浓度外，还要降低肝脏中NEFA转化为甘油三酯的比例。尽管反刍动物肝脏通过线粒体或过氧化物酶的β-氧化作用或是以极低密度脂蛋白的方式输出甘油三酯等方式处置NEFA的能力有限，但最近的研究表明，为围产期奶牛提供特殊的营养可提高肝脏对NEFA的处理能力，进而提高生产性能。胆碱是一种在哺乳动物代谢中有很多功能的准维生素，其最显著的功能是作为细胞膜中磷脂(磷酸卵磷酯)的组分、神经递质乙酰胆碱的组分以及甲基代谢中甜菜碱的前体物质。围产期奶牛应用胆碱是因为其具有调解脂肪代谢的作用，因为磷酸卵磷酯是肝脏合成和释放VLDL所必需的物质。小鼠胆碱缺乏可直接导致肝脏中甘油三酯增加6倍，用胆碱或蛋氨酸培养胆碱缺乏小鼠的离体肝细胞均可升高肝脏磷酸卵磷酯的浓度和促进VLDL的释放，给围产期奶牛饲喂过瘤胃胆碱可减少肝细胞酯类物质的蓄积。

　　围产期饲喂过瘤胃胆碱通常能提高奶产量和校正奶，表明在泌乳早期肝脏中脂肪酸代谢朝着有利于提高生产性能的方向转变。30多年来，蛋氨酸一直被认为对防治牛酮病具有重要作用。在临产期一直到泌乳早期饲喂过瘤胃蛋氨酸或其类似物可提高泌乳早期的奶产量，但这种作用并非与蛋氨酸和赖氨酸对肝脏脂肪和糖代谢的影响有直接关系。蛋氨酸和赖氨酸对肝脏脂类和糖代谢影响的具体意义尚不清楚。亚油酸和亚麻酸被认为是很多种动物所必需的营养物质，亚麻酸是二十二碳六烯酸和二十碳五烯酸的前体，这些脂肪酸在分泌载脂蛋白B100和保持体外培养的肝细胞VLDL粒子的稳定性方面起着重要作用。

　　与此相一致，体外试验表明亚麻酸能降低自软脂酸转化而来的甘油三酯在肝脏的积聚。新产奶牛肝组织切片与亚油酸和亚麻酸的混合物作短期培养后，其脂肪酸的酯化作用降低。目前尚不清楚这是因为亚麻酸及其产物对VLDL转运有特异性作用，可能与脂肪酸对线粒体或过氧化物酶体的β-氧化作用的影响有关。

　　(五)干奶期限制饲喂

　　尽管普遍认为提高临产期DMI是提高产后和整个围产期DMI的前提，但一些研究者已经探讨了限制产后奶牛能量摄入以使其适应能量负平衡代谢的可能性。一般而言，限制饲喂能量平衡的日粮，使能量供给低于计算值(通常为计算值的80%左右)不会降低临产期的DMI，并能比不限制饲喂的奶牛更快地提高产后的DMI和奶产量。此外，限饲奶牛比随意采食奶牛的围产期NEFA曲线平坦，产前随意采食的奶牛要比产前限饲的奶牛对胰岛素的敏感性降低。但所有这些试验的奶牛都是单独饲喂的，而要在牛场内群饲状况下一致地限制每头奶牛的采食是不可能。临产期限制奶牛DMI以便使产犊前DMI不发生降低对健康和生产性能的促进作用导致了人们对临产期DMI曲线(如产前DMI降低的比例和程度)的密切关注。Mashek和Grummer提出，尽管产后DMI和奶产量与产前21天至产前1天总DMI密切相关，但是产前21天至产前1天DMI的变化与诸如产后血液NEFA浓度和肝脏甘油三酯积累等代谢指数又有极大关系。这些联系的内在代谢机制尚不清楚。如果这一时间段不同DIM摄入仅能引起激素总浓度发生轻微变化，那么这有可能是因为组织对内分泌信号的特异性反应受临产期营养水平的影响而发生了改变所致。

　　三、结论

　　近年来的研究主要集中在对干奶早期控制喂饲和在干奶后期提高能量供给这二个方面进行营养调控，研究结果表明围产期奶牛的代谢和生产性能对碳水化合物的能量供应总量远较碳水化合物的供给形式敏感(如淀粉与极易消化的NDF)。尽管普遍认为营养性因素对肝脏NEFA代谢不会产生影响，但目前的证据表明胆碱和必需脂肪酸等营养素可促进NEFA以VLDL的形式从肝脏输出。可通过在临产期降低日粮中的DCAD而满足泌乳对钙的需求，但DCAD降低到何种程度才能有效减轻低钙血症的发生仍有争论。围产期营养生理的研究不断取得进展，然而与奶牛场中营养调控的实际效果存在较大差异，表明围产期奶牛的营养调控是非常复杂的。近期的研究已经逐渐揭示了围产期奶牛免疫抑制的原理，免疫抑制能影响到因泌乳导致的代谢改变，进而影响到奶牛的生产性能，下一步的研究应当将围产期奶牛的生物学特性和调控作为一个整体，而不应单纯地从营养学的角度进行研究。