文 | 亚禾营养王自清
胆碱是带正电荷的四价碱基（如图1），化学式为C5H14NO+，分子量为104.17，由于其分子带有一个正电荷，工业合成的用于饲料添加剂的胆碱常以其氯化物的形式存在。纯胆碱是一种无色、粘稠、强碱性液体，具有非常强的吸湿性。胆碱分子中有三个甲基集团链接在N原子上，使得这三个甲基为活性甲基，因而胆碱在动物体内是非常好的甲基供体。
02
胆碱的来源
胆碱广泛存在于自然界动物和植物细胞中，主要以卵磷脂（磷脂酰胆碱）、溶血卵磷脂（溶血磷脂酰胆碱）、鞘磷脂的形式存在，这些磷脂都是构成细胞膜结构（细胞膜、线粒体、高尔基体、内质网等）的关键成分（Zeisel, 1990，图2）。在哺乳动物膜结构中，卵磷脂是最主要的磷脂，占到了50%以上，因而食物中的胆碱来源主要为卵磷脂，另外有不到10%的游离胆碱和鞘磷脂。细胞质中储存的胆碱主要以甘油磷酰胆碱和磷酸胆碱的形式存在。食物中的卵磷脂进入消化道以后由胰腺分泌的胰脂肪酶以及消化道粘膜细胞中的酶类将卵磷脂水解(Zeisel, 1990)并以溶血卵磷脂的形式被消化道上皮细胞吸收。
胆碱的主要吸收部位为空肠和回肠，吸收依赖钠离子转运机制并且耗能，对于单胃动物来说，日粮额外补充的胆碱有三分之一直达小肠被完整地吸收，被吸收的胆碱转化成卵磷脂并附着于乳糜微粒通过淋巴系统进行转运。在肝脏中，胆碱与磷脂结合生成磷脂酰胆碱并与载脂蛋白结合被转运出肝脏，运输到身体各组织；另外的三分之二被消化道微生物转化成三甲胺，通过尿液排出体外(De La Huerga and Popper, 1952，图3)。对于反刍动物，日粮补充的胆碱快速并彻底地在瘤胃被瘤胃微生物降解，其瘤胃降解率高达85%-99%(Atkins et al., 1988; Sharma and Erdman, 1988)。
此外，反刍动物很难直接从日粮中获取胆碱，主要原因为：1、胆碱的瘤胃降解率几乎百分之百；2、瘤胃原虫仅能提供非常少量的胆碱；3、瘤胃细菌不能提供胆碱。
03
胆碱的作用
1)是构建和维持细胞膜结构最关键的物质。细胞膜结构最主要的骨架是磷脂，而胆碱是合成卵磷脂、鞘磷脂最主要的原料；
2)合成乙酰胆碱，用于神经信号传导；乙酰胆碱由神经末梢释放，由突触间隙将神经信号传递到另一个神经元；
3)胆碱是优质的甲基供体，一个胆碱分子含有三个不稳定甲基；DNA基因的转录和酶蛋白分子活性表达需要先甲基化，反之去甲基化则DNA停止转录，酶失活。蛋氨酸和胆碱一样同为甲基供体，因此增加日粮胆碱供应可节省蛋氨酸（图3），同样的，日粮增加蛋氨酸供应也可节省胆碱；甲基代谢需要叶酸和维生素B12参与，所以叶酸和B12缺乏可导致肝脏胆碱供应不足（Kim et al., 1994）。
4)胆碱需转化成甜菜碱之后才能提供甲基。甜菜碱也含有三个活性甲基，因而日粮补充甜菜碱也可节约胆碱和蛋氨酸（图3）。
5)胆碱在肝脏脂肪代谢中发挥关键作用。胆碱可在肝脏中转化成磷脂酰胆碱，之后磷脂酰胆碱与载脂蛋白、甘油三酯结合，形成极低密度脂蛋白（VLDL），VLDL被转出肝脏，进入血液，从而避免肝脏脂肪过量沉积，有效预防脂肪肝；
04
奶牛围产期糖代谢失衡
奶牛产犊前后由于激素水平变化（图4），加之产前产后日粮变化应激、产犊应激等，导致产犊前后干物质采食量下降了30-40%（图5）。另外由于干奶期饲喂营养水平低的高粗料日粮，瘤胃壁吸收面积损失了50%，此时瘤胃微生物体系也适配为干奶期高粗料日粮，产后瘤胃吸收面积的恢复，以及微生物体系适配为高精料日粮大约需要2-3周时间。采食的不足，加上瘤胃功能的缺失导致奶牛产后从日粮中获取的营养严重不足。
传统动物营养学人为，奶牛产后大量泌乳消耗大量能量，另外采食的不足，导致日粮摄入能量严重缺乏，从而导致奶牛围产期能量负平衡（Negative Energy Balancing，NEB），NEB迫使奶牛被迫动用身体储存的蛋白质、体脂肪来维持泌乳需要，体蛋白和体脂肪的动用导致奶牛产后膘情迅速降低（图6） 。
葡萄糖是动物体内三大营养物质蛋白质、脂肪和碳水化合物进行能量转化的枢纽（图7）。动物体内绝大数氨基酸都能通过糖异生途径生糖（图8），脂肪分解产生的甘油也可糖异生生糖，脂肪酸代谢产生的乙酰CoA进入三羧酸循环供能，可节约葡萄糖（图8）。淀粉、纤维素也必须消化成葡萄糖或代谢成小分子有机酸之后糖异生生糖才能提供能量，所以从根本上来讲，奶牛围产期能量负平衡的本质原因是葡萄糖代谢失衡（刘春海，2010）。由于糖代谢失衡，奶牛首先动用肌肉和肝脏中的糖原储备，但很快耗尽，之后开始动用体蛋白，体蛋白的动用导致体脂肪的被动游离。体蛋白和体脂肪的动用导致了奶牛产后膘情迅速降低。
奶牛围产期葡萄糖的缺乏始于产前7天，一直持续到产后60天（图9），而这一阶段也是奶牛代谢病高发期。
05
奶牛围产期酮病、脂肪肝
奶牛围产期由于糖代谢失衡，奶牛开始动用体脂肪提供能量。体脂肪首先分解成甘油和非脂化脂肪酸（NEFA），甘油可糖异生生成葡萄糖，脂肪酸进入肝脏进行分解供能，奶牛产犊时，血液NEFA浓度升高了5-10倍(Grummer, 1993，图10)，每天进入肝脏脂肪酸总量从100g/天急剧增加到1300g/天，增加了13倍(Reynolds et al., 2003)。
这些超量进入肝脏的脂肪酸一部分先分解成乙酰CoA，乙酰CoA一部分引入三羧酸循环，彻底氧化供能，一部分转化成酮体，导致奶牛产后酮病。另一部分脂肪酸重新酯化成甘油三脂，堆积在肝脏，肝脏NEFA代谢示意图如图11。奶牛产后21天，肝脏脂肪沉积量增加了将近3倍（图12）。脂肪肝是奶牛新产期群发性疾病，发病率高达50%（Gonzalez et al., 2011，Grummer,1993）
06
胆碱预防奶牛产后酮病、脂肪肝
肝脏是奶牛最主要的代谢器官，是三大营养物质代谢转化中枢。同时也发挥激素分泌、有害物质解毒、免疫应答等功能，而脂肪肝会严重影响肝脏机能，导致代谢紊乱，如酮病、免疫低下、营养物质利用率低、真胃移位，加剧乳房炎、子宫炎等。
胆碱在肝脏中转化成磷脂酰胆碱，磷脂酰胆碱可与载脂蛋白、甘油三酯结合生成极低密度脂蛋白（VLDL），VLDL被运出肝脏，可减少肝脏脂肪沉积，有效预防脂肪肝。其作用机理如图13。
图13胆碱预防脂肪肝
如前文所述，反刍动物由于瘤胃的特殊发酵作用，使其很难从日粮中获取胆碱，而胆碱又是奶牛围产期非常必须而又非常短缺的一种维生素，所以为了提高肝脏胆碱供应，必须在日粮中补充在瘤胃中稳定，在小肠中吸收的胆碱。
将胆碱利用特殊包材处理，使其在瘤胃中稳定，在小肠中释放并吸收，是一种行之有效的提高肝脏胆碱供应的方法，众多研究表明，在奶牛日粮中补充过瘤胃胆碱，可提高肝脏胆碱供应，有效预防脂肪肝（Lima et al, 2011，Erdman and Sharma , 1991，Overton，2003)。
北京亚禾营养高新技术有限责任公司是全球过瘤胃技术领跑者，从事反刍动物过瘤胃产品研发和生产20多年，其生产的过瘤胃胆碱（商品名：过胃灵）过瘤胃率90%以上，小肠释放率90%以上，能为奶牛持续稳定地提供可被吸收利用的胆碱，可有效预防奶牛产后脂肪肝、酮病及其他代谢疾病。目前亚禾营养生产的过瘤胃胆碱远销海外，客户遍布全球十多个国家。
07
奶牛产后饲喂过瘤胃葡萄糖、过瘤胃胆碱可协同预防酮病、脂肪肝
奶牛围产期酮病、脂肪肝发病的根本原因是葡萄糖代谢失衡，所以奶牛产后增加葡萄糖供应，可减少体脂动用，促进肝脏脂肪、酮体代谢，从而有效预防酮病、脂肪肝。
给奶牛产后饲喂过瘤胃葡萄糖是一种行之有效的、高效的补糖方法，过瘤胃葡萄糖适口性好，可直接添加到奶牛日粮中，预防群发性酮病、脂肪肝，葡萄糖过瘤胃在小肠被吸收，可避免葡萄糖在瘤胃降解对奶牛产后脆弱的瘤胃环境形成干扰。过瘤胃葡萄糖、过瘤胃胆碱对奶牛产后代谢病预防的协同作用如下图所示，胆碱发挥水泵的作用将肝脏中多余的脂肪转出肝脏，葡萄糖减少流入肝脏的脂肪量。
.png)
