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奶牛蹄叶炎是一种蹄叶组织高发的无菌性浆液性炎症,能引起奶牛蹄部不适,造成泌乳量下降。目前报道了很多能导致奶牛蹄叶炎的因素,近年来研究表明,全身性的炎性反应(如,子宫内膜炎、腹膜炎、胸膜炎),脓毒血症以及内分泌紊乱型疾病均能导致蹄叶炎的发生。相关研究发现,蹄叶炎的发病机制较为复杂,以基质金属蛋白酶-2(MMPs-2)和基质金属蛋白酶-9(MMPs-9)的过度表达和蹄叶组织葡萄糖缺失和能量代谢衰竭为主。本研究通过灌服低聚果糖建立奶牛急性蹄叶炎模型,检测奶牛蹄叶组织、肝脏、肌肉葡萄糖转运和能量代谢相关指标以及血清中糖脂代谢的相关指标,探讨奶牛患急性蹄叶炎后血液代谢物质的表达情况以及蹄叶组织的能量变化。本试验选取12头健康未妊娠的中国荷斯坦奶牛,经临床检查蹄部健康且站立和行走无异常姿势,将其随机分为模型组(OF组)和对照组(CON组),每组6头。OF组奶牛在试验的0 h灌服大量低聚果糖,剂量为17 g/kg(按体重计量),溶于20 m L/kg(按体重计量)的清水中,通过瘤胃插管直接灌服到奶牛的瘤胃中,CON组灌服等量的清水。在灌服低聚果糖的前三天,OF组奶牛每天给予5%剂量的低聚果糖作为过渡期,同时CON组在相应时期内灌服等量的清水。在低聚果糖灌服前的-72 h以及低聚果糖灌服之后的0 h、6 h、12 h、18h、24 h、36 h、48 h、60 h、72 h,OF组和CON组奶牛在颈静脉处采血,用ELISA的方法检测血清中的胰岛素(INS)、甘油三酯(TG)、总胆固醇(CHOL)、高密度脂蛋白胆固醇(HDLC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、瘦素(LEP)、脂联素(ADP)和脂肪酸转运蛋白(CD36),用血糖仪检测血糖含量。72 h之后对奶牛进行安乐死采集肝脏、肌肉和蹄叶组织,进行Western blot试验和实时荧光定量PCR试验,检测肝脏、肌肉和蹄叶组织的能量变化和葡萄糖转运情况,具体指标:葡糖糖转运蛋白1和4(GLUT-1、GLUT-4),三磷酸腺苷激酶(AMPK)以及相关因子(P-AMPK、PPAR-γ、PGC1-α、PEPCK)。试验结果显示,OF组奶牛跛行最早出现在低聚果糖灌服之后的6 h,在24 h之后所有OF组奶牛均表现为明显的跛行,同时OF组奶牛还出现腹泻,体温和蹄温升高,指(趾)动脉亢进,瘤胃蠕动减慢等症状。低聚果糖灌服后,与CON组相比,OF组血糖浓度在6 h、12h和18 h极显著上升,18 h之后血糖浓度迅速下降并维持相对稳定的状态,直到72 h;而OF组血清胰岛素在6 h～12 h和36 h～48 h这两个时间段极显著下降。低聚果糖灌服后,OF组奶牛与CON组奶牛相比,总胆固醇和甘油三酯在6 h～72 h极显著下降;低密度脂蛋白胆固醇在低聚果糖灌服后的24 h开始极显著下降,在同组内呈现先下降后升高的趋势;高密度脂蛋白胆固醇在6 h～12 h和36 h～48 h这两个时间段极显著下降。低聚果糖灌服后,OF组奶牛血清瘦素与CON组相比在12 h开始出现极显著上升在36 h与OF组的0 h相比显著升高;而脂联素和CD36并无显著变化。在72 h之后采集两组奶牛的肝脏、肌肉、蹄叶组织进行试验指标的检测。肝脏的检测中发现,OF组肝脏中GLUT-1基因浓度显著下降(P<0.05)但是蛋白表达无显著变化;OF组肝脏AMPK的基因浓度(P<0.05)显著升高和蛋白表达(P<0.01)水平极显著升高,但是P-AMPK/AMPK的比值下降(P<0.01),表明肝脏中功能性的AMPK表达量下降,但是肝脏中葡萄糖的转运无明显异常。肌肉的检测中发现,OF组肌肉AMPK的基因浓度和蛋白表达水平无显著变化,但P-AMPK蛋白表达极显著下降(P<0.01),同时P-AMPK/AMPK的比值也显著下降(P<0.05),表明肌肉中的能量代谢也发生了改变;OF组肌肉GLUT-4基因浓度(P<0.05)和蛋白表达(P<0.01)水平也显著下降,表明肌肉中胰岛素依赖性的葡萄糖转运受体表达量减少,这与血清中胰岛素含量下降变化趋势一致。蹄叶组织中指标的检测发现,OF组蹄叶组织中PPAR-γm RNA和PGC-1αm RNA的浓度显著升高(P<0.05);GLUT-1的m RNA的浓度和相应蛋白的表达量极显著下降(P<0.01);AMPK的基因和蛋白的表达量无显著变化,但是P-AMPK蛋白表达量极显著下降(P<0.01),PAMPK/AMPK比值极显著减小(P<0.01),表明奶牛在灌服大量低聚果糖造成急性蹄叶炎之后,蹄叶组织出现功能性的AMPK表达减少,同时非胰岛素依赖性的葡萄糖转运受体表达减少。综上所述:(1)低聚果糖过载建立的奶牛急性蹄叶炎模型是用于研究奶牛急性蹄叶炎较为可靠的试验室模型,试验动物出现糖脂代谢紊乱,血糖升高,胰岛素下降,脂代谢发生异常,这可能为急性蹄叶炎的诊断提供相关指标。(2)患急性蹄叶炎的奶牛会出现蹄叶组织能量的衰竭,以及葡萄糖转运异常,这可能是造成奶牛蹄叶组织损伤的重要原因之一。