补充组氨酸对奶牛泌乳性能影响的三水平荟萃分析：影响因素与优化策略

《Journal of Dairy Science》：A hierarchical three-level meta-analysis of the effects of supplemental histidine on lactational performance in dairy cows and the associated influencing factors

本刊推荐：为明确补充组氨酸(His)对奶牛泌乳性能的影响机制，研究人员通过三级荟萃分析系统评估了19篇文献数据。研究发现His补充可显著提高产奶量(1.62 kg/d)和乳蛋白产量(0.06 kg/d)，并确定最佳可消化His供给量为72.6 g/d。该研究为低蛋白日粮条件下精准氨基酸营养提供了重要理论依据。

　　

在奶牛养殖业中，蛋白质饲料成本占总成本的比重高达30%-40%，但奶牛对饲料氮的利用效率却普遍偏低，仅有25%左右的氮转化为乳蛋白，其余大部分以尿素形式排出体外，不仅造成资源浪费，更带来严峻的环境污染挑战。这一问题的核心在于传统日粮配方往往只关注粗蛋白水平，而忽视了氨基酸的平衡性。近年来，随着精准营养理念的深入，蛋氨酸(Met)和赖氨酸(Lys)作为奶牛主要的限制性氨基酸已得到广泛认知，但组氨酸(His)的重要性却长期被低估。特别是在以牧草青贮或低蛋白日粮为主的饲养模式下，微生物蛋白(MCP)成为小肠代谢蛋白(MP)主要来源时，组氨酸的缺乏往往成为制约乳蛋白合成的"瓶颈"。

尽管已有研究表明补充组氨酸能够改善奶牛生产性能，但不同研究结果存在较大差异。这种不一致性可能源于多种因素：奶牛品种的遗传背景、泌乳阶段的不同生理状态、日粮代谢蛋白(MP)供给水平、基础日粮类型、组氨酸补充方式及剂量等都可能影响补充效果。为了系统评估组氨酸补充的实际效果并明确关键影响因素，青岛农业大学动物科技学院的研究团队在《Journal of Dairy Science》上发表了题为"A hierarchical three-level meta-analysis of the effects of supplemental histidine on lactational performance in dairy cows and the associated influencing factors"的研究论文，通过三级荟萃分析方法对现有证据进行了全面整合。

研究团队采用系统性文献检索策略，从PubMed、Web of Science和Google Scholar等数据库检索截至2024年12月31日发表的相关研究。经过严格筛选，最终纳入19篇符合标准的同行评议论文。这些研究涵盖了不同品种奶牛（荷斯坦、芬兰爱尔夏、娟姗牛等）、不同泌乳阶段（早期泌乳<120天，中期泌乳120-240天）以及不同日粮类型（玉米青贮型和牧草青贮型基础日粮）。

在数据分析方法上，研究采用了先进的三级随机效应模型进行荟萃分析。该方法能够同时考虑效应大小内的抽样方差（水平1）、研究内效应大小间的方差（水平2）和研究间的方差（水平3），从而更准确地估计总体效应大小。通过加权均数差(WMD)及其95%置信区间(CI)来评估组氨酸补充对奶牛生产性能的总体影响，并利用调节分析探讨了奶牛品种、泌乳阶段、日粮MP水平、基础日粮类型、补充方法及其他氨基酸补充情况等因素对组氨酸效果的影响。此外，还通过回归分析建立了可消化组氨酸(dHis)供给量与泌乳性能的量化关系。

研究结果表明，补充组氨酸显著提高了奶牛的干物质采食量(DMI)(WMD = 0.27 kg/d)、产奶量(WMD = 1.62 kg/d)、乳蛋白产量(WMD = 0.06 kg/d)和乳蛋白浓度(WMD = 0.04%)，但降低了乳脂浓度(WMD = -0.19%)。乳脂产量和乳糖浓度则未受到显著影响。

调节分析揭示了不同条件下组氨酸补充效果的差异性。在泌乳阶段方面，早期泌乳奶牛对组氨酸补充的反应更为明显，其DMI、乳蛋白浓度和产量、乳脂浓度以及乳糖产量的改善程度均显著高于中期泌乳奶牛。这一结果可能与早期泌乳奶牛由于干物质采食量不足而面临更严重的蛋白质和氨基酸缺乏有关。

日粮代谢蛋白水平显著影响组氨酸的补充效果。在MP缺乏(MPD)日粮条件下，组氨酸对乳蛋白浓度的提升作用(WMD = 0.06%)明显优于MP充足(MPA)日粮条件。这是因为MPD日粮更依赖于微生物蛋白作为小肠代谢蛋白来源，而微生物蛋白中的组氨酸比例相对较低，使得组氨酸更容易成为限制性氨基酸。

基础日粮类型也是重要影响因素。与牧草青贮型日粮相比，玉米青贮型日粮下组氨酸对乳蛋白浓度的改善效果更显著。这可能与玉米青贮中较高的易发酵碳水化合物促进了瘤胃微生物蛋白合成有关，尽管牧草青贮的粗蛋白含量通常更高，但这些蛋白质多为瘤胃可降解蛋白。

补充方式同样影响组氨酸的有效性。通过真胃灌注方式补充组氨酸对乳蛋白浓度的提升效果(WMD = 0.07%)优于饲喂过瘤胃保护组氨酸(RPHis)。这可能与游离组氨酸的吸收速率高于过瘤胃保护形式有关，同时也反映了目前过瘤胃保护产品生物利用度评估的挑战。

回归分析建立了可消化组氨酸供给量与泌乳性能的量化关系。结果表明，乳蛋白产量随dHis供给量呈二次曲线变化，最佳dHis供给量为72.6 g/d，此时乳蛋白产量达到峰值。这一数值与R?is?nen等(2021a)在MPD日粮条件下的研究结果相近，但高于NRC(2001)基于组氨酸利用效率(Eff_His)为0.77时的估计值(60 g/d)。

研究的讨论部分深入分析了可能的作用机制。组氨酸作为乳蛋白合成的关键底物，其补充直接增加了乳腺可用的氨基酸库。同时，组氨酸还作为信号分子参与多种激素反应、基因表达调控和其他生理通路，这可能间接影响乳蛋白合成效率。组氨酸补充对乳脂浓度的降低效应可能与氨基酸代谢的能量分配有关，当更多的营养物质流向乳蛋白合成时，乳脂合成可能受到一定抑制。

值得注意的是，不同研究间存在的异质性可能源于多种混杂因素。例如，奶牛品种效应与基础日粮类型相互交织，因为非荷斯坦牛品种的研究多采用牧草青贮型日粮。此外，研究时间跨度较大，早期研究多采用真胃灌注方式和牧草青贮日粮，奶牛产奶量相对较低；而近期研究则更多使用过瘤胃保护组氨酸和玉米青贮日粮，奶牛遗传潜力更高。这些因素都可能影响组氨酸补充效果的表达。

本研究通过三级荟萃分析为组氨酸在奶牛日粮中的科学应用提供了重要依据。研究不仅证实了组氨酸补充对泌乳性能的积极影响，更明确了最佳补充条件：在MP缺乏或玉米青贮型日粮条件下，对早期泌乳奶牛补充适量组氨酸(最佳dHis供给量72.6 g/d)可获得最佳生产回报。这些发现为奶牛精准氨基酸营养策略的制定提供了理论指导，有助于提高氮利用效率，降低环境污染，实现畜牧业可持续发展。

然而，作者也指出本研究的局限性，包括某些调节变量因研究数量较少而存在混杂，以及部分研究样本量较小等。未来需要更多设计严谨的研究来进一步完善组氨酸补充策略，特别是在不同生产体系下的验证和优化。