文献分享丨J Anim Sci肉牛孕期营养调控与一碳代谢

在反刍动物中，母体妊娠早期的营养状态可通过“发育编程”影响后代的生长和健康。一碳代谢物（OCM）包括叶酸、维生素B₁₂、甲硫氨酸和胆碱等，是DNA甲基化的关键辅助因子，参与表观遗传调控。

2024年7月，美国北达科他州立大学Joel S. Caton团队，在学术期刊《Journal of Animal Science》上发表了标题为“One-carbon metabolite supplementation increases vitamin B12, folate, and methionine cycle metabolites in beef heifers and fetuses in an energy dependent manner at day 63 of gestation”的文章，探究母体在怀孕早期通过改变体重增长速率并结合补充OCM对牛犊发育的影响，原文链接：https://doi.org/10.1093/jas/skae202。

实验设计

采用2×2因子设计，将72头安格斯杂交母牛分为四组：

CON-OCM组：正常体重增长，不补充OCM。

CON+OCM组：正常体重增长，补充OCM（维生素B12、叶酸、蛋氨酸和胆碱）。

RES-OCM组：限制体重增长，不补充OCM。

RES+OCM组：限制体重增长，补充OCM。

母牛在配种后63天进行屠宰，并采集母体血清、母体和胎儿肝脏、羊膜液（AMF）和尿囊液（ALF）样本。

检测与分析

血清检测：化学发光法测定B₁₂和叶酸浓度；肝脏与体液代谢组学：超高效液相色谱-串联质谱（UHPLC-MS/MS）分析叶酸循环中间产物及一碳代谢相关代谢物；数据统计：SAS软件混合模型分析，评估营养限制与OCM补充的主效应及交互作用。

研究结果

1. 母体代谢显著响应

OCM补充使母体血清B₁₂和叶酸浓度分别提高至903.9 ng/L和18.77 µg/L（对照组为428.5 ng/L和13.03 µg/L）；营养限制单独增加母体血清B₁₂水平（RES组773.5 ng/L vs. CON组558.9 ng/L）。

2.胎儿代谢环境改变

OCM补充显著提高胎儿羊膜液和尿囊液中5-甲基四氢叶酸浓度；限制组胎儿肝脏中胱硫醚水平升高（RES组1.49倍于对照组）。

3. 代谢通路偏移：

营养限制降低母体肝脏谷胱甘肽（抗氧化剂）和磷脂酰胆碱（细胞膜成分），但增加甘氨酸合成；OCM补充促进S-腺苷甲硫氨酸（SAM）生成，增强甲基供体供应，同时抑制丝氨酸代谢。

讨论

本研究首次揭示了妊娠早期母体营养状态与OCM补充对肉牛胎儿代谢的调控机制，OCM补充可有效提升母体及胎儿体液中的甲基供体水平，可能通过表观遗传途径影响后代发育，适度营养限制虽未显著改变胎儿肝脏代谢物，但通过调整母体代谢通路（如氧化应激和脂代谢）间接影响胎儿环境。这一发现为优化反刍动物孕期营养策略提供了重要理论依据。