精氨酸补充对奶牛泌乳性能影响的三水平层次Meta分析及影响因素解析

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

本研究针对精氨酸(Arg)补充对奶牛泌乳性能影响不一致的问题，通过三级层次Meta分析系统评估了14篇文献数据。结果显示Arg补充显著提升产奶量(WMD=1.29 kg/d)、乳蛋白产量(0.04 kg/d)和乳脂产量(0.06 kg/d)，并揭示该效应在泌乳早期、MP充足日粮和玉米青贮型日粮条件下更显著。研究为精准营养策略提供重要理论依据。

　　

在现代化奶牛养殖中，提高泌乳性能是保障经济效益的关键。精氨酸作为一种功能性氨基酸，不仅参与蛋白质合成，还在细胞生长、代谢调节和免疫反应中发挥重要作用。然而，关于精氨酸补充对奶牛泌乳性能的影响，现有研究结果存在明显矛盾：有些研究表明精氨酸能显著提高产奶量和乳成分产量，而另一些研究则未观察到显著效果。这种不一致性可能源于动物个体差异、日粮组成、补充方法等多种因素的干扰，因此需要系统评价来明确精氨酸的实际效果及其影响因素。

为解决这一科学问题，青岛农业大学兽医学院的李秀丽等研究人员在《Journal of Dairy Science》上发表了一项三级层次Meta分析研究。他们检索了截至2025年3月31日的14篇相关文献，包含19组比较和390头奶牛的数据，采用加权均数差(WMD)和随机效应模型，系统评估了精氨酸补充对奶牛泌乳性能的影响，并深入分析了泌乳阶段、日粮代谢蛋白质(MP)水平、基础日粮类型、补充方式和剂量等调节因素的影响。

研究人员采用三级层次Meta分析模型，该模型包含效应大小的抽样方差(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)。他们使用Stata 17和R软件的"metafor"包进行统计分析，通过Egger's回归检验评估发表偏倚，并进行敏感性分析。同时采用回归分析探讨可消化精氨酸(dArg)供给量与泌乳性能的关系。

研究结果

研究特征

最终纳入分析的14项研究中，基础日粮主要为玉米青贮型(11项)和牧草青贮型(3项)。精氨酸补充方式包括灌注(15项比较)和饲喂瘤胃保护型精氨酸(RPA，4项比较)。可消化精氨酸补充剂量范围为11.9-109克/天，处理持续时间为5-21天。

精氨酸补充对泌乳性能的影响

分析结果显示，精氨酸补充显著提高了产奶量(WMD = 1.29 kg/天)、乳蛋白产量(WMD = 0.04 kg/天)和乳脂产量(WMD = 0.06 kg/天)，对乳糖产量有提高趋势(WMD = 0.03 kg/天)。然而，干物质采食量(DMI)、乳蛋白率、乳脂率和乳糖率未受显著影响。异质性分析表明，上述显著效应指标的抽样方差(水平1)均小于总方差的75%，说明存在显著的异质性，因此进行了进一步的调节因素分析。

产奶量的调节因素分析

调节分析显示，精氨酸对产奶量的促进作用在泌乳早期奶牛(WMD = 1.59 kg/天)、饲喂MP充足(MPA)日粮的奶牛(WMD = 1.70 kg/天)、饲喂玉米青贮型日粮的奶牛(WMD = 1.39 kg/天)以及通过灌注方式补充的奶牛(WMD = 1.21 kg/天)中更为明显。而补充剂量和持续时间不是产奶量异质性的显著决定因素。

乳蛋白产量的调节因素分析

精氨酸对乳蛋白产量的提升在泌乳早期奶牛(WMD = 0.06 kg/天)、饲喂MPA日粮的奶牛(WMD = 0.07 kg/天)和饲喂玉米青贮型日粮的奶牛(WMD = 0.06 kg/天)中更为显著。与饲喂RPA相比，通过灌注方式补充精氨酸有提高乳蛋白产量的趋势(WMD = 0.04 kg/天)。

乳脂产量的调节因素分析

泌乳早期奶牛(WMD = 0.07 kg/天)、饲喂MPA日粮的奶牛(WMD = 0.09 kg/天)和饲喂玉米青贮型日粮的奶牛(WMD = 0.07 kg/天)对精氨酸补充的乳脂产量反应更高。无论通过饲喂RPA还是灌注方式补充精氨酸，均能显著提高乳脂产量。

dArg供给量与泌乳性能的关系

回归分析表明，总可消化精氨酸供给量的分级增加对产奶量和乳脂产量有线性效应，但与乳蛋白产量无显著相关性。精氨酸占代谢蛋白质的比例(ArgMP)与泌乳性能指标无显著关系。

研究结论与讨论

本研究通过三级层次Meta分析首次系统评价了精氨酸补充对奶牛泌乳性能的影响，并深入分析了多种调节因素的作用。结果表明精氨酸补充能显著提高产奶量、乳蛋白产量和乳脂产量，且这种促进作用在泌乳早期、MP充足日粮和玉米青贮型日粮条件下更为明显。

精氨酸促进泌乳性能的机制可能涉及其对细胞内信号通路的调节作用。研究表明，精氨酸在奶牛乳腺上皮细胞(BMEC)中通过调节酪蛋白(CN)基因和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)相关基因的转录表达，影响乳蛋白合成。同时，精氨酸代谢产物一氧化氮(NO)和多胺可通过调节乳腺血流和营养摄取来影响泌乳性能。

泌乳阶段对精氨酸效果的调节可能与早期泌乳奶牛具有更强的激素驱动和乳腺细胞增殖能力有关。早期泌乳奶牛通常面临更大的蛋白质和氨基酸缺乏，且更容易受到氧化应激导致的免疫功能紊乱影响，精氨酸补充可能通过缓解炎症和代谢应激来改善生产性能。

日粮MP水平对精氨酸效果的影响可能源于MP充足日粮能提供更平衡的氨基酸模式，使精氨酸的促进作用得以充分发挥。而玉米青贮型日粮相较于牧草青贮型日粮含有更多易发酵碳水化合物，可能通过改善营养消化吸收来增强精氨酸的效果。

值得注意的是，回归分析显示产奶量和乳脂产量随dArg供给量增加呈线性增长，但过量精氨酸可能因与其他氨基酸(如赖氨酸和鸟氨酸)竞争转运体，导致氨基酸吸收不平衡而抑制乳蛋白合成。这提示精氨酸补充需要控制在适宜范围内。

本研究的局限性包括纳入研究数量相对较少、部分调节因素类别研究数量有限等。未来需要更多研究来精确预测精氨酸的最有效使用方式，并阐明其作用机制。

这项研究为奶牛精氨酸营养策略提供了重要理论依据，对提高奶牛养殖效益具有重要指导意义。研究结果提示，在泌乳早期、MP充足日粮和玉米青贮型日粮条件下针对性补充精氨酸，可最大程度地提高泌乳性能。