《2016年美国佛罗里达，第27届奶牛营养峰会》系列之四：
编导：
奶牛围产前期（产前21天）面临胎儿发育营养需求、合成高浓度初乳、采食量快速下降、调整圈舍分群、换料应激适应和产前一周能量负平衡以及产犊应激等等挑战。
奶牛围产后期（产后21天）又面临新的泌乳周期开始（新乳年/新学年）、采食量不足、能量负平衡、由于以上两个原因造成的各种产后营养代谢性疾病（脂肪肝/酮病、真胃移位、胎衣不下、子宫炎等）的高发和免疫力降低，进而造成产后60天淘汰率上升，发情延迟和配种受胎率下降等繁殖问题。
奶牛围产期（产前21天~产后21天）的诸多挑战都与奶牛产犊前后巨大的生理运行机制转换、能量代谢变化、营养自我调节更迭、饲料营养需求不同、牧场生产管理要求差异、奶牛自身繁衍生息规律与人类生产绩效（产奶量等）考核的冲突密切相关。围产期奶牛肝脏的葡萄糖异生作用则成为了这诸多诉求的聚焦点之一。
《2016年美国佛罗里达，第27届奶牛营养峰会》系列之一：“为什么当玉米价格便宜和奶价低时还要饲喂糖蜜？”中谈到了各种各样形式的糖：单糖（5碳糖—阿拉伯糖，核糖和木糖； 6碳糖—葡萄糖，果糖，半乳糖和甘露糖）、双糖（蔗糖、麦芽糖、乳糖）、三糖（棉子糖、麦芽三糖）、四糖（水苏糖）、多糖（果聚糖、半乳聚糖、果胶、纤维素、半纤维素、淀粉、糖醇类），最终几乎多数都在奶牛体内要转化为葡萄糖的形式为奶牛所用。那么，问题就来了，这些妆模作样的巨量的糖转化为葡萄糖的前驱物后是如何被调控变成葡萄糖进而被奶牛利用的？普渡大学动物科学系的最新研究成果让糖糖们进得了肝脏（葡萄糖异生作用），出得了乳房（产奶）！
围产期肝脏葡萄糖异生作用的控制
Shawn S. Donkin1
普渡大学动物科学系
巫立新译
主题 ：
* 引 言（1/5）
* 什么是葡萄糖异生作用？为什么它很重要？（1/5）
* 奶牛必需多少葡萄糖？（1/5）
* 葡萄糖异生作用的底物、主要控制点和过程（2/5）
* 基因表达和葡萄糖异生作用的控制（3/5）
* 围产期到产犊的丙酮酸酯羧化酶和饲料限制（3/5）
* 在肝脏代谢中丙酮酸酯羧化酶的另外角色（4/5）
* 牛的丙酸和PEPCK表达（4/5）
* 改善围产期奶牛葡萄糖经济性的策略（5/5）
* 摘要，小结和将来的方向（5/5）
（第四部分，4/5）
在肝脏代谢中丙酮酸酯羧化酶的另外角色
丙酮酸酯在肝脏两个可能的结局是由丙酮酸酯脱氢酶转化为乙酰辅酶A，通过三羧酸循环（TCA）进一步代谢，或经由PC转化为草酰乙酸作为合成葡萄糖的中间体。同样，在产犊时自皮下脂肪释放的丰富的非酯化脂肪酸（NEFA）可能氧化为乙酰辅酶A，进而在三羧酸循环（TCA）中代谢，或能部分地氧化为酮体。在产犊当天增加PC mRNA的丰度和活性可能提供适合的机制，允许丙酮酸酯碳通过草酰乙酸的引导维持肝脏葡萄糖的产出，同时最小化来自非酯化前驱物的生酮作用。由乙酰辅酶A直接变构激活的PC会进一步增大提供给围产期奶牛增加PC mRNA表达的影响力。
在产犊和饲料限制期间增加的PC还扮演另外一个角色，可能是产生线粒体草酰乙酸作为三羧酸循环（TCA）中NEFA的氧化底物。尽管酮病的发病机制不太清楚，通常认为引发的原因是可利用的内源性葡萄糖不足。疾病的第二个体征是脂肪肝的结果和葡萄糖异生作用的进一步障碍以及氨解毒作用(Grummer,1995)。PC mRNA增加与奶牛肝脏脂类的清除相符，给予胰高血糖素注射(Hippenet al., 1999;She et al., 1999)支持了PC在这个过程中的角色。
牛的丙酸和PEPCK表达
短链脂肪酸（挥发性）的影响促进瘤胃上皮细胞的增长和分化已经被认识到(VanSoest,1994)。近期结肠细菌产生的短链脂肪酸，被公认对抑制结肠癌和调节免疫功能有益(Sandersonet al., 2001)。近来丙酸、乙酸和丁酸也被认定为抑制剂(Tranet al., 1998)和基因表达的催化剂(Drozdowskiet al., 2002)。引人注目的实例凸显挥发性脂肪酸调控基因表达的效力，球蛋白基因发育中的转换能被停止，甚至在羊胚胎里注射丁酸而发生逆转(Perrineet al., 1990)。
当给鼠肝癌细胞(H4IIE细胞)用2.5mM短链挥发性脂肪酸孵化4小时，PEPCK的表达提高5倍(Massillonet al., 2003)。鼠肝癌细胞(H4IIE)用乙酸、丙酸、己酸和戊酸孵化也增加了葡萄糖-6-膦酸酯酶（Gluc-6-Pase）mRNA(Massillonet al., 2003)。研究者分析指出：这些影响通过特殊的转录因子在肝脏、肠道和肾脏里传达。这些数据表明：短链挥发性脂肪酸能直接由基因影响葡萄糖异生作用来控制葡萄糖前驱物的命运(VanSchaftingen andGerin, 2002)。
近期来自我们实验室的数据支持PEPCK的诱导响应在肝脏丙酸供应的增加。饲喂莫能菌素，一种饲料添加剂，能引起瘤胃发酵向增加丙酸产量方向进行。数据显示：产前饲喂莫能菌素PEPCK-C mRNA的丰度增加。饲喂莫能菌素和对照组的牛产前的采食量没有差异。在产犊-14天~+1天给奶牛饲喂莫能菌素PEPCK丰度记录观察到是相似的，泌乳期间饲喂比产前饲喂的饲料采食量大很多。这些数据表明：PEPCK表达丙酸的影响是与饲料采食水平独立的，但与瘤胃发酵终产物相关。这项建议所述实验将在这方面确定了丙酸的影响。
PEPCK mRNA对丙酸供应会增加来自丙酸的葡萄糖异生作用的表达是敏感的，对来自其他的底物包括乳酸和丙氨酸的葡萄糖异生作用也敏感。牛PEPCK的诱导增加了来自丙酸的葡萄糖异生作用的能力代表了一个新的葡萄糖异生作用的机制。丙酸的作用促进了PEPCK的表达，会提供给反刍动物葡萄糖异生作用双倍的可利用的主要底物，成为一个新的糖原异生作用能力的饲料诱导方法。
在我们实验室近期的试验探讨了丙酸直接控制PEPCK表达和葡萄糖异生作用的潜能。产后奶牛注射丙酸8小时后增加了25%的日丙酸供给，导致肝脏PEPCK表达和丙酸流到葡萄糖的增加，尽管血液胰岛素浓度提高了。应用牛PEPCK基因发起者做的独立试验显示：丙酸是一个有效的和直接的PEPCK基因表达的激活剂。丙酸的影响主要在于控制葡萄糖、地塞米松和胰岛素。接着的试验已经确认了一个PEPCK基因发起者负责这个控制的特殊领域。丙酸的活动控制PEPCK表达的机制，至于葡萄糖异生作用的能力项目正在研究。
（第四部分，4/5；未完待续。）
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