氮氨甲酰谷氨酸促进母猪妊娠早期胚胎着床的营养调控机制

Litter size,primarily affected by embryo implantation, is a key indicator for sows' reproduction. About 30-50% of embryo loss happens during embryo implantation period in sows. Our previous study in sows and rats demonstrated that arginine and its endogenous synthetic activator N-carbamylglutamate （NCG） could increase litter size and found that NCG could improve embryo implantation in rats. The objectives of this study are to determine the effects of dietary NCG supplementation during early pregnancy in sows on embryo implantation sites, the endogenous synthesis of arginine and arginine family of amino acids, the concentrations of arginine and arginine family of amino acids in blood and uterine fluids, and the transportation of amino acids in uteri, embryos, and placentas, and to screen and identify the significantly induced factors which affect embryo implantation by techniques including proteomics, mass spectrum, and Western blot. In addition, we will isolate and culture endometrial cells and embryonic cells from pregnant sows to treat with the corresponding amino acids which significantly increased in sows' blood and uterine fluids to further identify the factors affecting embryo implantation and determine the adhesive rate of embryonic cells to extracellular matrix as in vitro embryo implantation model. Our research will systemically demonstrate the effects of N-carbamylglutamate on embryo implantation and litter size during early pregnancy in sows and the corresponding mechanisms. This will provide rationale and technique guidelines for enhancing reproductive efficiency of sows in China.

窝产仔数是衡量母猪繁殖性能的重要指标，胚胎着床是其重要的影响因素。母猪有30%-50%的胚胎死亡发生在此期间。我们的前期研究发现精氨酸及其内源合成激活剂氮氨甲酰谷氨酸（NCG）均能增加母猪和大鼠的窝产仔数，并发现NCG可促进大鼠早期胚胎着床。本项目拟通过在妊娠早期母猪日粮中添加最适浓度的NCG，测定其对着床胚胎数的影响及母猪血液及子宫内液中精氨酸及其家族氨基酸的浓度及子宫内膜、胚胎及胎盘相应氨基酸转运载体的表达，并通过比较蛋白组学、质谱以及Wetern blot筛选显著表达的着床因子。体外通过培养猪子宫内膜细胞及胚胎细胞，用血液及子宫内液中浓度有显著变化的氨基酸来处理，进一步检验体内试验有显著表达的着床因子，并通过体外胚胎细胞对细胞外基质的粘附来模拟胚胎着床，系统地研究NCG促进母猪早期胚胎着床，增加窝产仔数的机制，为改善我国母猪繁殖性能的营养调控技术提供理论依据和实践指导。

妊娠早期胚胎损失是制约母猪繁殖效率的一个重要原因。本研究通过三个试验研究了妊娠早期日粮添加N-氨甲酰谷氨酸（NCG）对母猪繁殖性能和早期胚胎存活的影响，并进一步通过母猪子宫内膜蛋白组的分析，揭示了与NCG促进早期胚胎着床和发育密切相关的因子。试验一研究了在妊娠早期三个不同阶段添加0.05% NCG对母猪繁殖性能的影响。试验选取80头母猪（长白 × 大白），配种后随机分到对照组或3个处理组，每组20头母猪。对照组妊娠第0-28天饲喂玉米-豆粕基础日粮，处理组1（NCG 1）、处理组2（NCG 2）和处理组3（NCG 3）分别在妊娠第0-8天、9-28天和0-28天饲喂添加0.05% NCG的基础日粮。结果表明，与对照组相比，NCG 1、NCG 2和NCG 3组窝产仔数分别提高了0.20（P > 0.05）、0.56（P > 0.05）和1.06头（P < 0.05），窝产活仔数分别提高了0.20（P > 0.05）、0.78（P < 0.05）和1.09头（P < 0.05）。与对照组和NCG 1组相比，NCG 2和NCG 3组母猪血清谷氨酸、鸟氨酸、精氨酸和脯氨酸的含量显著增加（P < 0.05）。根据试验一的结果，试验二选取32头初产母猪在妊娠第0-28天日粮添加0.05% NCG，进一步研究添加NCG对于早期胚胎存活和发育的影响。配种当天（妊娠第0天）母猪被随机分配到对照组和NCG组（16头/组），妊娠第0-28天分别饲喂玉米-豆粕基础日粮或添加0.05% NCG的基础日粮。妊娠第14天和28天，每组随机选取8头母猪，采血后屠宰获取子宫，称量并记录子宫重、黄体数、总胎儿数、活胎儿数、胎儿重、胎盘重和羊水体积，同时分离子宫内膜并冷冻保存用于试验三蛋白质组分析。结果表明，与对照组相比，NCG组窝总胎儿数和活胎儿数分别增加了1.32头（P < 0.05）和1.29头（P < 0.05），胚胎死亡率降低了11.8%（P < 0.05）。同时，日粮添加NCG还显著增加了活胎儿重、胎盘重和羊水体积（P < 0.05）。试验三通过同位素标记的相对和绝对定量（iTRAQ）对妊娠第14天和28天的母猪子宫内膜进行蛋白组分析，共鉴定蛋白数1528，其中59个蛋白表达量在NCG组和对照组之间显示了2倍以上差异（P < 0.05），包括52个上调蛋白和7个下调蛋白。子宫内膜差异蛋白的生