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饥饿是影响青藏高原放牧牦牛冷季生产性能和机体健康的主要因素。随着饥饿时间的延长,血糖水平降低,机体通过分解肝糖原和肌糖原以及动员脂肪和蛋白质降解满足动物的基本生命活动需求。其中脂肪是饥饿动物最主要的能量来源,通过在肝脏氧化生成β-羟基丁酸（BHBA）等酮体为肝外组织供能,BHBA是动物体内最主要的酮体。近年来研究发现BHBA除了作为能源物质外,还能作为信号物质调控机体代谢。因此,本试验通过建立饥饿牦牛动物模型,利用qPCR、Western Blot、高通量测序和代谢组学等技术,研究恢复饲喂和BHBA静脉灌注对饥饿牦牛脂肪代谢的影响,以期阐明牦牛应对饥饿胁迫的瘤胃微生物和脂肪代谢的适应性变化,并揭示其影响机理。试验一 牦牛饥饿模型建立与恢复饲喂效果评价本试验选用健康无病、年龄相同和体重相近的九龙牦牛公牛12头,随机分为正常饲喂组和饥饿组。正常饲喂组全期自由采食,饥饿组进行绝食处理。在饥饿前和饥饿第7天对牦牛称重、采血和采集瘤胃液,评价牦牛饥饿模型。在饥饿模型建立成功后,饥饿牦牛恢复正常饲喂,评价饥饿后恢复饲喂效果。结果表明:（1）饥饿导致牦牛体重损失,日增重为负值,血清中葡萄糖（GLU）、甘油三酯（TG）浓度显著降低（P<0.05）,非酯化脂肪酸（NEFA）、BHBA显著升高（P<0.05）,脂肪分解代谢增强,饥饿模型建立成功。（2）饥饿显著降低了瘤胃微生物多样性指数,增加了厚壁菌门与拟杆菌门比例,减少了淀粉和蛋白降解菌Prevotella 1、丙酸生成菌Succiniclasticum及纤维降解菌Ruminococcaceae NK4A214 group的丰度（P<0.05）,瘤胃内乙酸、丙酸、丁酸、总挥发性脂肪酸、氨氮和微生物蛋白浓度显著降低（P<0.05）,瘤胃发酵减弱。（3）饥饿后牦牛血清中脂肪合成酶脂肪酸合成酶（FAS）活性显著降低（P<0.05）,脂肪分解酶脂酰辅酶A氧化酶（ACOX）和激素敏感酯酶（HSL）活性显著升高（P<0.05）,促进脂肪分解代谢。（4）饥饿后恢复饲喂牦牛日增重比正常饲喂牦牛提高了376.32%（P<0.05）。恢复饲喂期的饥饿组牦牛对粗蛋白（CP）、粗脂肪（EE）和酸性洗涤纤维（ADF）的表观消化率显著高于正常饲喂组（P<0.05）,料重比（F/G）比正常饲喂组牦牛降低了78.00%（P<0.05）,补偿生长效应显著（P<0.05）。（5）恢复饲喂后,牦牛瘤胃微生物多样性指数ChaoⅠ比饥饿期显著升高,但仍显著低于饥饿前（P<0.05）。瘤胃降解淀粉和蛋白的Prevotella 1和琥珀酸生成菌Succinivibrionaceae UCG-002等的丰度显著增加（P<0.05）,广古菌门显著降低（P<0.05）,瘤胃内乙酸、总挥发性脂肪酸和NH3-N浓度比饥饿期显著升高,丙酸和MCP显著高于饥饿前（P<0.05）,乙酸/丙酸显著降低。（6）恢复饲喂后,血清中脂肪合成酶FAS活性较饥饿期显著升高（P<0.05）,脂肪分解酶ACOX和HSL活性较饥饿期显著降低（P<0.05）。血清中NEFA和BHBA浓度比饥饿期显著降低（P<0.05）,脂肪分解代谢受到抑制。以上结果表明牦牛饥饿后体重降低,瘤胃微生物多样性和丰度降低,瘤胃发酵减弱,脂肪分解代谢增强,BHBA显著增加。恢复饲喂后,牦牛瘤胃微生物多样性和丰度增加,瘤胃发酵增强,血清BHBA浓度显著降低,脂肪分解代谢被抑制,日增重显著增加,补偿生长效应显著。试验二 饥饿和恢复饲喂对牦牛血清和尿液代谢组的影响在试验一的基础上,利用LC-MS检测了饥饿组牦牛饥饿前（正常饲喂期,NFP）、饥饿期（SP）和恢复饲喂期（RFP）血清和尿液的代谢组变化。结果表明:（1）与正常饲喂期相比,饥饿显著增加了血清中3-羟基癸酸、月桂酸和十四酸等饱和脂肪酸的浓度（P<0.05）,显著降低了3-磷酸甘油、丙酮酸盐、乌头酸、柠檬酸等的浓度（P<0.05）,显著增加了促进脂肪分解的支链氨基酸浓度,甘油磷脂和甘油脂分解代谢增强,三羧酸循环（TCA循环）途径受到抑制。（2）与正常饲喂期相比,饥饿显著降低了尿液中游离脂肪酸浓度,显著增加了β-羟基丁酸、丙酮、油酸酰胺、甘油磷酸胆碱等脂肪分解产物和癸酰肉碱浓度（P<0.05）,并显著增加了尿液中异丙肾上腺素和环磷酸腺苷（cAMP）浓度（P<0.05）,显著降低了乳酸盐、琥珀酸和乌头酸的浓度。酮体的合成途径增强,TCA循环途径被抑制。（3）与饥饿期相比,恢复饲喂显著降低了血清中饱和脂肪酸浓度,显著增加了3-磷酸甘油、丙酮酸盐、乌头酸和柠檬酸等的浓度（P<0.05）,甘油脂和甘油磷脂分解代谢受到抑制,TCA循环途径增强。（4）与饥饿期相比,恢复饲喂显著降低了尿液中β-羟基丁酸、丙酮、甘油磷酸胆碱等脂肪分解产物和癸酰肉碱浓度（P<0.05）,显著增加了辛二酸、十二烯酸、庚二酸、花生四烯酸和十二烷二酸等脂肪酸浓度（P<0.05）,显著降低了尿液中氨基酸浓度（P<0.05）,显著增加了尿液中乳酸盐、琥珀酸和乌头酸浓度,但显著降低了3-磷酸甘油酸、苯丙酮酸、葡糖酸浓度（P<0.05）,并显著降低了异丙肾上腺素和cAMP浓度（P<0.05）,酮体的合成被抑制,TCA循环途径增强。（5）与正常饲喂期相比,恢复饲喂显著降低了血清中甘油磷酸胆碱、亚油酸、十四酸和3-磷酸甘油浓度（P<0.05）,显著增加了柠檬酸的浓度（P<0.05）。（6）与正常饲喂期相比,恢复饲喂显著增加了尿液中不饱和脂肪酸及其衍生物浓度,显著降低了苯丙氨酸和脯氨酸等游离氨基酸浓度（P<0.05）,显著降低了苯丙酮酸和葡糖酸浓度（P<0.05）,氮代谢利用率高于正常饲喂期。上述结果表明,饥饿导致饱和脂肪酸氧化分解增加,BHBA等酮体合成增加,三羧酸循环途径减弱。恢复饲喂后脂肪分解作用减弱,BHBA等酮体合成代谢被抑制。试验三 静脉灌注β-羟基丁酸对饥饿牦牛脂肪代谢的影响选用年龄和体重相近的九龙牦牛公牛18头,随机分为正常饲喂组（NG）、饥饿组（SG）和BHBA灌注组（SBG）。正常饲喂组全期自由采食,饥饿组和BHBA灌注组全期绝食处理,从试验第7天开始进行连续48小时的静脉灌注,正常饲喂组和饥饿组等量灌注0.9%生理盐水,BHBA灌注组灌注1.71 mmol/L的BHBA溶液,研究揭示饥饿和脂肪分解产物BHBA对牦牛脂肪代谢及其信号通路关键基因和蛋白表达的影响。结果表明:（1）饥饿后牦牛血清GLU浓度在饥饿第3天显著降低后维持低水平稳定,TG和TC浓度显著降低（P<0.05）,BHBA和NEFA浓度分别在饥饿第1天和第3天显著增加后维持高水平稳定（P<0.05）。灌注BHBA显著降低了饥饿牦牛血清NEFA浓度（P<0.05）,血清中TG浓度比饥饿组提高了25.00%（P>0.05）。（2）饥饿显著降低了血清中胰岛素（INS）、生长激素（GH）和脂联素（APN）浓度（P<0.05）,显著升高了胰高血糖素（GC）和皮质醇（Cor）浓度（P<0.05）。灌注BHBA显著降低饥饿牦牛血清GC浓度（P<0.05）,显著增加了INS和APN浓度（P<0.05）,但对GH和胰岛素样生长因子Ⅰ（IGF-Ⅰ）影响不显著（P>0.05）。（3）饥饿组和BHBA灌注组牦牛皮下脂肪组织中饱和脂肪酸（SFA）比例较正常饲喂组显著降低（P<0.05）,单不饱和脂肪酸（MUFA）和多不饱和脂肪酸（PUFA）比例显著增加（P<0.05）。饥饿显著降低牦牛皮下脂肪组织中脂肪细胞直径和面积（P<0.05）,灌注BHBA显著增加饥饿牦牛脂肪细胞直径和面积,但仍显著低于正常饲喂组（P<0.05）。（4）饥饿显著降低了皮下脂肪组织中脂肪合成酶ACC、DGAT1和FAS的活性（P<0.05）,显著增加了脂肪分解酶ACOX和HSL的活性（P<0.05）,脂肪分解代谢增强。灌注BHBA显著提高了饥饿牦牛皮下脂肪组织中ACC和DGAT1活性（P<0.05）,显著降低了ACOX和HSL的活性（P<0.05）,抑制了脂肪分解代谢。（5）饥饿显著降低了牦牛皮下脂肪组织中脂肪代谢关键因子C/EBPα、SREBP1和PPARγ的m RNA和蛋白表达量（P<0.05）,显著增加了FOXO1的m RNA和蛋白的表达量（P<0.05）。灌注BHBA显著提高了饥饿牦牛皮下脂肪组织中C/EBPα、SREBP1和PPARγ的m RNA和蛋白表达量（P<0.05）,显著降低了FOXO1的m RNA和蛋白表达量（P<0.05）,促进脂肪合成代谢。（6）饥饿显著上调了皮下脂肪组织中PKA和CREB的m RNA和蛋白表达量,下调了MEK、PKC和ERK1/2的m RNA表达量（P<0.05）。相比于饥饿组牦牛,灌注BHBA显著促进了受体GPR109A的m RNA和蛋白的表达（P<0.05）,抑制了AC和PKA的m RNA和蛋白的表达,下调了CREB的磷酸化水平,但对MEK、PKC和ERK1/2的m RNA和蛋白表达量没有显著影响（P>0.05）。以上结果表明饥饿显著降低了牦牛血清中INS、GH和APN等激素,抑制MEK/PKC/ERK1/2信号通路关键基因和蛋白表达,促进cAMP/PKA/CREB信号通路关键基因和蛋白表达,促进脂肪分解代谢。灌注BHBA促进GPR109A受体m RNA和蛋白表达,抑制cAMP/PKA/CREB信号通路关键基因和蛋白表达,抑制脂肪分解。综上所述,饥饿导致牦牛体重损失,瘤胃微生物多样性和丰度降低,瘤胃发酵减弱,脂肪分解代谢增强。恢复饲喂后瘤胃栖瘤胃普雷沃氏菌和琥珀酸弧菌等丰度增加,广古菌门降低,瘤胃发酵增强,脂肪分解代谢被抑制。饥饿牦牛主要通过氧化饱和脂肪酸供能,甘油磷脂和甘油酯分解代谢增强,三羧酸循环途径被抑制,酮体合成途径增强。恢复饲喂后甘油磷脂和甘油酯分解代谢减弱,三羧酸循环途径增强。饥饿降低牦牛血清中INS、GH和APN浓度,增加异丙肾上腺素等激素浓度,促进cAMP/PKA/CREB信号通路关键基因和蛋白表达,抑制MEK/PKC/ERK1/2信号通路关键基因和蛋白表达。灌注BHBA上调皮下脂肪组织中受体GPR109A的m RNA和蛋白表达,抑制cAMP/PKA/CREB信号通路关键基因和蛋白表达,抑制脂肪分解。