我国全棉籽产量居世界第一，全棉籽是重要的反刍动物饲料原料，棉酚是限制棉籽类产品在反刍动物上应用最主要的因素。在前期已经完成不同棉籽类产品添加量饲喂泌乳奶牛实际效果基础上，针对棉酚旋光异构体毒性差异、棉酚影响泌乳奶牛机体代谢及其溶血毒性机制尚不清楚等问题，畜产品质量安全研究室张军民课题开展了以下研究。
基于左旋棉酚毒性强于右旋棉酚，通过开展体内及体外试验，研究了棉酚旋光异构体在泌乳奶牛体内代谢规律，结果发现：与右旋棉酚相比，左旋棉酚在奶牛体内的吸收效率更高，同时，瘤胃微生物降解不是造成上述差异的原因，研究结果发表于Journal of Zhejiang University-SCIENCE B。在发现棉酚降低泌乳奶牛生产性能基础上，利用基于质谱的代谢组学技术研究了棉酚对奶牛血浆、尿液及牛奶代谢物谱的影响，结果发现：棉酚主要通过降低氨基酸利用率、损害肝功能影响糖异生以及降低外周脂代谢途径降低乳蛋白、乳糖及乳脂含量，研究结果发表于Journal of Agricultural and Food Chemistry。针对棉酚溶血毒性，联合代谢组学和蛋白质组学技术研究了棉酚加速红细胞凋亡机制，结果发现：棉酚处理后导致进入红细胞内葡萄糖量减少，糖酵解途径代谢流量减少，ATP产生量减少；磷酸戊糖途径代谢流量增加并导致NADPH产量增加，催化更多的氧化型谷胱甘肽转化成还原型谷胱甘肽，后者在谷胱甘肽转移酶催化下与亲电基团反应；揭示了能量缺乏及氧化应激是棉酚溶血毒性的机制，结果发表于Oncotarget。
上述研究揭示了棉酚旋光异构体在奶牛体内代谢差异，从体液和细胞水平阐释了棉酚对泌乳奶牛毒性机制，为棉籽类产品在奶牛上合理应用提供理论依据。本项目受国家自然科学基金面上项目“棉酚旋光异构体在泌乳奶牛体内转移规律及其代谢组研究”（项目编号：31472123）资助，张军民研究员是上述项目的主持人及文章的通讯作者，汤超华是上述文章的第一作者。
文章链接：
http://www.jzus.zju.edu.cn/article.php?doi="10.1631/jzus.B1700289
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jafc.7b03544
https://doi.org/10.18632/oncotarget.21779
图 棉酚通过影响糖异生、氨基酸利用及外周脂代谢降低奶牛泌乳性能
图 棉酚通过影响能量代谢、引发氧化应激加速奶牛红细胞凋亡（红色表示棉酚处理组代谢物或酶表达量升高，蓝色表示下降）