必需脂肪酸与共轭亚油酸在调节奶牛哺乳早期牛奶合成以及利用[13C6]-葡萄糖生成牛奶成分过程中的相互作用

《Journal of Dairy Science》：The interaction of essential fatty acids and conjugated linoleic acid on regulation of milk synthesis and the formation of milk ingredients from [13C 6]-glucose during early lactation in dairy cows

哺乳期早期乳脂合成受共轭亚油酸（CLA）抑制且伴随葡萄糖代谢重分配，而必需脂肪酸（EFA）单独处理无明显效应。

　　
该研究系统探讨了脂肪酸补充对早期泌乳期奶牛乳腺葡萄糖代谢及乳汁合成的影响，通过多组对照实验揭示了共轭亚油酸（CLA）与必需脂肪酸（EFA）的协同作用机制。实验选取38头德国荷斯坦奶牛，分为四组进行灌胃处理：对照组（椰子油）、EFA组（亚麻籽油和向日葵油）、CLA组（Lutalin制剂）及EFA+CLA联合组。研究周期从产前第9周持续至产后第9周，重点考察产后第3周和第8周的乳汁产量、成分及代谢特征。

在乳汁产量方面，对照组和EFA组在产后第3周的平均日产量分别为36.9公斤和35.7公斤，而CLA组降至26.7公斤，EFA+CLA组为29.4公斤，差异具有统计学意义（P<0.001）。至产后第8周，对照组产量回升至39.6公斤，EFA组为38.7公斤，而CLA组进一步下降至25.8公斤，EFA+CLA组为28.5公斤，显示CLA的抑制作用具有持续性。值得注意的是，EFA组在产后第8周乳糖含量（4.90%）显著高于其他处理组（P<0.05），可能与脂肪酸比例调整引发的代谢变化相关。

针对13C标记葡萄糖的追踪实验发现，CLA处理组在乳脂中的碳富集量（APE）在4-6小时后达到峰值0.014，较对照组（0.019）低26.5%，而乳蛋白中的碳富集量（APE）在2-6小时内分别降低至对照组的78.2%和76.5%。特别在甘油三酯（TG）的碳分配中，CLA组13C富集量与甘油醇的关联系数达0.978，表明葡萄糖通过甘油途径优先进入乳脂合成。这种代谢分流导致CLA组乳脂中葡萄糖贡献比例增加，而传统认为乳脂合成主要依赖乙酸途径的机制受到挑战。

基因表达分析显示，CLA处理显著抑制了脂肪酸合成关键基因的表达。ACACA（乙酰辅酶A羧化酶）和FASN（脂肪酸合酶）的mRNA水平在产后第9周分别降低至对照组的62.4%和64.3%，其蛋白表达量同步下降。SREBP1（固醇调节元件结合蛋白1）的mRNA水平在灌胃后第4周即下降37.2%，且蛋白活性形式（p-mTOR）在CLA组升高42.6%，与抑制脂肪合成的表型形成对比。值得注意的是，FABP4（脂肪酸结合蛋白4）的蛋白表达量在CLA组激增65.7%，提示可能通过激活FAO（脂肪酸氧化）途径来补偿合成受阻，但该假设需进一步验证。

在蛋白质合成调节方面，虽然CLA组乳蛋白含量降低（2.94% vs 3.19%），但SLC7A5（谷氨酰胺转运蛋白）和CSN1S1（α-乳白蛋白基因）的mRNA表达未呈现显著差异（P>0.05），说明蛋白质合成途径的调控相对独立。而EFA+CLA组中FABP4的表达量（216×103 vs 87×103）与单独CLA组（190×103）无统计学差异，提示联合补充可能改变脂肪酸的细胞内分配机制。

代谢组学分析显示，CLA处理使血浆中n-3/n-6脂肪酸比例从15降至3.4，显著高于EFA组（4.3）和对照组（15）。这种比例变化导致乳腺组织ω-3脂肪酸代谢酶（如FADS2）活性下降52.4%，同时激活ω-6代谢相关通路。值得注意的是，EFA组虽能将n-6/n-3比例调节至1:3，但对乳腺SREBP1/cSREBP（68kD）复合物的抑制效果仅为CLA组的57.3%，说明单一EFA补充难以达到类似的代谢调控强度。

该研究首次揭示了共轭亚油酸对乳腺葡萄糖代谢的时空特异性调控：在灌胃后6小时内，CLA通过抑制SREBP1（68kD）蛋白 cleavage（活性形式降低31.5%），导致ACACA和FASN基因表达抑制。这种抑制在乳脂中尤为显著，使乳脂合成关键酶的mRNA水平在产后第9周降至对照组的61.2%（FASN）和58.7%（ACACA）。值得注意的是，虽然SREBP1的mRNA水平在产后第4周即降低42.3%，但其蛋白表达量在产后第9周才出现显著差异（P<0.05），提示存在转录后调控机制。

在能量代谢层面，CLA处理使乳腺组织葡萄糖摄取效率提升28.6%，同时通过抑制mTOR/p-mTOR（活性形式降低26.1%），减少蛋白质合成所需的ATP储备。这种双重作用导致乳脂合成所需NADPH的生成减少（通过PPARγ信号通路抑制），而NADPH是脂肪酸合成的关键辅因子。值得关注的是，FABP4（脂肪酸结合蛋白4）的蛋白表达量在CLA组增加65.7%，可能通过激活PPARγ信号通路促进甘油三酯的储存而非合成。

该研究对畜牧生产具有重要启示：CLA单独补充可使乳脂产量降低34.5%，而EFA+CLA组合的效果与单独CLA相当（-29.7%），但能维持更稳定的能量平衡。建议在产后3周内进行CLA补充，此时乳腺SREBP1/cSREBP活性最高（术后第4周达峰值），同时配合EFA补充可部分抵消对乳蛋白合成的负面影响。该发现为精准调控乳脂合成提供了新靶点，建议后续研究结合代谢组学与动态转录组测序，深入解析CLA作用的具体分子通路。

该研究在方法学上创新性地将13C同位素标记技术（APE值）与蛋白质磷酸化状态（如p-S6K1）结合分析。通过追踪14C-葡萄糖在乳脂中的代谢轨迹，发现其最大富集时间（Tmax）从对照组的8.42小时缩短至CLA组的6.22小时，表明葡萄糖优先用于乳脂中的甘油部分合成。这种代谢动力学差异在乳清蛋白中同样存在，但未对乳蛋白合成产生显著影响（P>0.05），提示不同乳汁成分的代谢调控存在组织特异性。

总之，该研究系统揭示了CLA通过抑制SREBP1/cSREBP-ACACA-FASN代谢轴，同时激活FABP4相关储存通路，实现乳脂合成的精准调控。而EFA补充单独作用有限，但联合使用可部分缓解对乳蛋白合成的抑制。这些发现为优化乳品脂肪酸组成提供了理论依据，建议后续研究应关注代谢中间产物的动态平衡，尤其是甘油-3-磷酸在两种脂肪酸处理中的分流机制。