CN115192603B - 锂盐在制备防治奶牛酮病制剂中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了锂盐在制备防治奶牛酮病制剂中的应用。发明人通过对奶牛酮病涉及代谢调控网络的分子机制研究，筛选发现锂盐能针对性的矫正奶牛酮病特征性的复杂代谢紊乱，后续应用锂盐在细胞水平和动物水平分别实验验证，基于标准化细胞实验和血浆广泛靶向代谢组学等技术手段综合分析，确定锂盐具有在制备防治奶牛酮病制剂中的应用价值。这一技术方案成本低廉，锂离子性质稳定可以避免过瘤胃问题，因此可以通过消化道吸收等多种方式使用，来降低了泌乳初期奶牛酮病发病率，提高其生产性能和健康水平，因此具有广阔的市场应用前景。

Description

锂盐在制备防治奶牛酮病制剂中的应用

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及锂盐在制备防治奶牛酮病制剂中的应用。

背景技术

奶牛酮病是一种广泛存在于高产奶牛的代谢性紊乱症状，主要发生在产后１个月内；由于奶牛在泌乳早期存在能量负平衡和代谢应激，若伴随着饲喂含蛋白质和脂肪的饲料过多，而碳水化合物饲料不足和运动不足，前胃机能减退，而大量泌乳又导致乳糖消耗，最终机体将主要利用酮体供能，导致血中酮体持续上升，引发代谢性酸中毒等一系列代谢紊乱，导致奶牛酮病。目前将奶牛血液中a-羟丁酸（BHBA）浓度≥1.2 mmol/L作为亚临床酮病的诊断标准，将奶牛血液中BHBA≥2.5 mmol/L作为临床酮病的诊断标准。

奶牛泌乳高峰一般出现在产后的4-6周，但是干物质摄入量（DMI）直到产后8-10周才能达到最大，因此高产奶牛在泌乳初期常存在能量负平衡，为满足这种变化，机体必须通过一定的生理适应性调节机制来确保营养供给，这时便需要大量动用体脂肪来填补所需养分的缺口，从而诱发能量代谢障碍性疾病，从而导致在此期间奶牛常处于酮病的危险期，常常需要专门矫正代谢紊乱的额外摄入营养。

奶牛酮病经济影响极大，主要表现为产奶量减少、牛奶废弃、治疗费用、产犊间隔时间延长和淘汰费用等；一般认为，酮病能给每头患病牛造成千元以上的经济损失，因此很有必要专门发展针对奶牛酮病的防治措施。

目前有较为成熟的奶牛酮病治疗方案，但是如果在发病后才开始治疗，那高产奶牛酮病的预后较为一般，生产性能大受影响，造成较大经济损失已经不可避免。目前市面上用的防治奶牛酮病的方法较多。例如申请号201910739279.8的专利利用番茄红素预防奶牛酮病，且不说持续添加番茄红素价格较为昂贵，而且也很难从根本上矫正奶牛的营养代谢紊乱，因此预防作用有限；而申请号201810428541.2的专利利用布他磷补充磷元素摄入，反而降低了饲料钙磷比例，不利于钙元素摄入，利用糖蜜做成舔砖让奶牛自动舔食来补充糖分，但是糖分经过瘤胃将被维生素分解为酸类，反而提升了奶牛血循环中的有机酸含量，诱导和加剧酮病酸中毒的发病和进展，因此效果不好而风险有较大；申请号201110245114.9的专利利用中药组合物来预防酮病，首先在饲料中持续添加中药，成本极高，而且适用于人类的中药不见得适用于奶牛，因为中药有效成分将经过瘤胃微生物的发酵作用，产生复杂的化学分解方式，因此将难以预测效果。

总之，奶牛酮病是一种多发且能造成奶牛养殖业巨大经济损失的疾病，虽然目前有较为成熟的治疗方案，但该病的预后较为一般，将导致奶牛生产性能受到很大影响，不可避免的造成较大经济损失，因此只能从预防发病角度解决问题，但截至本专利申请前夕，尚无安全有效的预防奶牛酮病的成熟方案。

发明内容

针对上述现技术中存在的问题与不足，本发明公开了一种锂盐在制备防治奶牛酮病制剂中的应用，能有效的预防奶牛酮病的发生。

本发明所述的锂盐指含有原子序数3的锂元素的盐类，包括但不限于氯化锂和碳酸锂。

本发明所述的应用为通过某种方法摄入，使体内锂离子浓度接近治疗剂量，包括饲料添加、灌服和舔砖等消化道摄入应用方式。

本发明所述奶牛酮病，其诊断标准为：奶牛亚临床酮病血液中a-羟丁酸（BHBA）浓度≥1.2 mmol/L；奶牛临床酮病血液中BHBA≥2.5 mmol/L。

鉴于奶牛酮病多发且能造成奶牛养殖业巨大经济损失，发明人十余年来围绕奶牛酮病的代谢体系紊乱和后续毒性毒理等问题展开了广泛的相关研究，首次发现WNT信号通路能针对性的调控奶牛酮病涉及的代谢紊乱。并在长期实验基础上，针对性的筛选出奶牛酮病代谢紊乱的矫正方法，经过了长期的细胞和动物实验改进和验证，发现Wnt/β-catenin信号激活剂锂盐的效果最佳，具有制备防治奶牛酮病药物的用途。

锂离子是哺乳动物的糖原合成酶激酶-3β (GSK-3β)的抑制剂，因此能通过靶向抑制GSK-3β来激活Wnt/β-catenin信号转导通路，进而调整肝脏细胞的代谢流，抑制BHBA的产生，促进细胞对BHBA的利用和耐受。当然，动物的代谢系统是以负反馈调控为主的复杂网状互作系统，锂离子可能还存在其它分子机理来调整酮病奶牛的病理性代谢途径，总体上减少了肝脏的BHBA输出。

另外锂元素是一种碱金属组元素，其单质化学性质较为活泼，但是，锂元素在其衍生盐类中以化合价为+1的锂离子形式存在，这种锂离子的化学性质极为稳定，不会收到奶牛瘤胃微生物的分解和代谢影响。而且在机体和细胞中起作用的是锂离子，因此摄入何种锂盐制剂，并不是问题的关键，因为不论碳酸锂、氯化锂还是其它低毒性的锂盐，都在体液和细胞内解离为锂离子，然后作用于Wnt/β-catenin信号转导通路的GSK-3β等靶点来实现其治疗作用。

而且在人类医学临床上，碳酸锂是一种成熟的药物。例如碳酸锂缓释片，适应症为主要治疗躁狂症，对躁狂和抑郁交替发作的双相情感性精神障碍有很好的治疗和预防复发作用，对反复发作的抑郁症也有预防发作作用。也用于治疗分裂-情感性精神病。有着悠久的适用历史和大量临床安全数据，在次日晨即末次服药后12小时取血样测定，血锂浓度为0.4-1.2mmol/L范围内都是安全的。从精华角度看，奶牛与人类均属于脊索动物门脊椎动物亚门哺乳纲真兽亚纲，也就是奶牛与人类的亲缘关系仅次于灵长超目，因此，多年以来将锂盐用于人医临床躁狂症治疗的数据积累，对于本发明将锂盐用于奶牛酮病治疗有着重要的参考意义。

具体而言，本发明实施例1利用BHBA处理肝脏细胞，再利用氯化锂制剂挽救，并从整体上测定细胞活力，确定氯化锂的挽救效果。当然，奶牛酮病涉及机体复杂的代谢调控网络，因此必须从个体水平整体评估氯化锂用于制备奶牛酮病防治制剂的效果，鉴于此，实施例2中利用广泛靶向代谢组学技术，从整体上研究了氯化锂用于制备奶牛酮病防治制剂的效果，发现氯化锂可以使血浆代谢物的集合特征从酮病状态向健康状态靠拢，发现氯化锂制剂确实能够矫正代谢紊乱。

总之，本发明提供了一种将锂盐用于有效降低奶牛酮病发病率的奶牛功能饲料添加剂的方法。推荐制备出奶牛功能饲料使用，也可给奶牛灌服或作为舔砖等消化道吸收方式使用，利用锂盐制备相应制剂，使奶牛肝脏细胞中锂离子浓度到达治疗剂量范围。

与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果：

1.本发明所用锂盐整体上理化性质非常稳定，价格低廉，因此储存和使用较为方便经济。

2.本发明用锂盐如果采用消化道给药，由于锂离子化学性质极其稳定，不存在过瘤胃效应，因此可以选择通过饲料和饮水添加等较为廉价方便的方式使用。

3.从细胞实验数据看，本发明配方效果明显。详见实施例1。

4.从奶牛试用数据看，通过使用血浆广泛靶向代谢组学技术方法，在获取大量数据基础上统计分析，发现锂盐能够从整体上矫正奶牛酮病对应的代谢紊乱(详见实施例2)。

附图说明

图1显示一定浓度梯度的氯化锂能够挽救高BHBA诱导的肝脏细胞活力下降。

图2奶牛血浆代谢组学数据主成分分析（A）和聚类分析（B）显示氯化锂制剂处理后酮病奶牛血清代谢组特征更像正常奶牛而不是未处理的酮病奶牛。(N: Negativecontrol，正常奶牛组作为阴性对照，P：Positive control，未处理的酮病奶牛组作为阳性对照，T：Treatment氯化锂制剂处理酮病奶牛组作为实验组)。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术实施方案做进一步详细说明。

实施例1 基于高通量的标准化细胞实验评估有效性和安全性。

在前期工作基础上，利用建立5 mmol/L BHBA处理的肝脏细胞的细胞模型，再分别利用0.05mmol/L、0.1mmol/L、0.2mmol/L、0.5mmol/L和1mmol/L浓度的氯化锂和0.1mmol/L碳酸锂梯度预处理，挽救5 mmol/L BHBA处理的肝脏细胞，加入WST-8染色，利用吸光度法测定肝脏细胞代谢活力，发现0.1mmol/L氯化锂最能挽救肝脏细胞活力下降。实验结果显示BHBA能导致细胞代谢活力下降近90%，而氯化锂（LiCl）预处理能够挽救这一活力下降，0.05mmol/L的氯化锂即可使细胞代谢活力上升一倍，而氯化锂浓度达到0.1mmol/L时即可达到最大效果，之后效果递减，至到1mmol/L浓度的氯化锂预处理的细胞活力与未添加组相当，可能是因为1mmol/L浓度的氯化锂产生了明显的细胞毒性，抵消了其治疗效果。另外我们测试了0.1mmol/L碳酸锂的效果，发现其细胞活力非常接近同浓度氯化锂处理，验证说明起到关键作用的还是锂离子，而锂盐的种类不是主要影响因素。总之，本实施例探索得到了氯化锂的治疗和毒性剂量，也验证了锂盐种类不是关键因素，符合预期。

实施例2 本配方在较优浓度下的奶牛泌乳早期酮病治疗效果的血浆广泛靶向代谢组学实验。

体外细胞实验只能部分反应细胞和亚细胞层面的某些代谢问题，因此还需要动物实验，切实反应细胞在机体复杂调控网络作用下的酮病代谢紊乱及锂盐制剂的治疗情况。鉴于此，发明人于2018年7月至2019年10月期间在甘肃和陕西的多座养殖场，分别选取泌乳初期奶牛共16头，包括正常奶牛4头，酮病奶牛12头，随机抽取12头酮病奶牛中的6头给予氯化锂10克/天的剂量添加入日常饲料使用。

因为机体代谢是各个通路互相依从的负责调控网络，各个部分之间具有极强的时间和空间相关性，因此本实验利用血浆广泛靶向代谢组学技术，利用大数据处理方法从整体上评估研究了氯化锂用于制备奶牛酮病防治制剂的效果，利用主成分分析和层次聚类等多种方法，发现氯化锂制剂确实能够矫正代谢紊乱，可以使血浆代谢物的集合特征从酮病状态向健康状态靠拢。

具体而言，图2A和图2B分别是奶牛血浆代谢组学数据主成分分析图和聚类分析图，显示氯化锂制剂处理后酮病奶牛血清代谢组特征更像正常奶牛而不是未处理的酮病奶牛。(N: Negative control，正常奶牛组作为阴性对照，P：Positive control，未处理的酮病奶牛组作为阳性对照，T：Treatment氯化锂制剂添加的酮病奶牛组作为实验组)。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的配方范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换，也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.锂盐在制备防治奶牛酮病制剂中的应用，其中锂盐指氯化锂或碳酸锂，锂盐在制剂中用量应依照摄入方式，保证奶牛体内锂离子浓度处于治疗剂量。

2.根据权利要求1所述的应用，其中摄入方法指奶牛通过消化道摄入锂盐。

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