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为研究青蒿素(Artemisinin,ART)对奶牛乳汁代谢的影响及其调控机制,本试验通过体内饲喂适宜浓度的青蒿素,检测奶牛生产性能、乳汁代谢物与代谢途径的变化。同时,在奶牛乳腺上皮细胞系(bMECs)中添加不同浓度的青蒿素,检测bMECs的活性、胞内脂滴的合成,PI3K-AKT-mTOR及AMPK-mTOR信号通路中调控乳脂合成相关基因mRNA和蛋白的表达情况,研究其对乳脂合成调控的影响。结果发现:(1)体内饲喂试验:采用胎次、体重、泌乳量、泌乳天数相似的12头健康荷斯坦奶牛,随机分为对照组饲喂TMR(CON组,n=6),试验组TMR中添加120g/d的青蒿素(ART组,n=6)。试验前10天为预饲期,35天为正试期。正试期开始后在0、14、28天采集奶样(按早中晚4:3:3混合),共采集3次,分别对乳汁样本进行乳成分和代谢组学分析。结果表明,与对照组相比,饲喂120g/d青蒿素组的奶牛产奶量增长了 3.27%,乳脂校正乳产量和乳脂率显著提高(P<0.05);乳汁中体细胞数具有下降的趋势(P<0.1),与对照组相比,降低了 18.95%。乳汁的代谢组学研究结果表明,PCA和OPLS-DA分析结果显示青蒿素组与对照组乳汁代谢产物显著分离。ART组与CON组共存在33种差异显著的代谢物(P<0.05),主要为甘油磷脂类及甘油脂类代谢物,其次是黄酮类代谢产物等。差异代谢物的KEGG通路富集分析结果表明,与对照组相比,青蒿素组可能是通过抑制溶血磷脂、磷脂酰胆碱的增加,显著下调α-亚麻酸代谢、亚油酸代谢和甘油磷脂代谢这3条脂质代谢信号通路(P<0.05),从而影响奶牛乳腺中脂质的代谢途径。(2)bMECs的活性及脂滴的合成:通过MTT试剂盒油、红O染色与甘油三酯(TG)试剂盒检测不同浓度青蒿素(10、20、40、60、80、100μM)与bMECs共培养1、3、6、9、12、24h后对bMECs活性的影响。与对照组相比,青蒿素与bMECs共培养12h作为最佳作用时间,其中20～80μM的青蒿素为适宜添加范围。进一步利用油红O染色与甘油三酯(TG)试剂盒检测不同浓度青蒿素(20、40、60、80μM)处理bMECs 12h后细胞内脂滴的聚集和TG的含量。与对照组相比,20～60μM的青蒿素显著提高了脂质的聚集和细胞内TG的含量(P<0.05),而80μM的青蒿素显著抑制了脂滴的合成(P<0.05)。因此,选择20μM、40μM、60μM浓度的青蒿素组作为最佳浓度进行后续的试验。(3)信号转导通路相关基因的变化:通过qRT-PCR和Western-blot检测PI3K-AKT-mTOR及AMPK-mTOR中乳脂合成相关基因表达的变化,进一步阐述青蒿素对bMECs乳脂合成的分子调控机制。结果表明,40μM青蒿素与bMECs共培养12h后,参与乳脂合成的相关基因AMPK、mTOR、PPARγ、SREBP1-c、ACC、SCD1、FASN、PI3K、AKT1、CyclinD1 的 mRNA 显著上调(P<0.05),而添加 40μM 的青蒿素,显著上调了 AMPK、mTOR、p-mTOR、PPARγ、SREBP1-c蛋白的表达(P<0.05)。结论:通过添加120g/d的青蒿素,影响奶牛乳腺脂质代谢途径,促进脂肪酸的合成,提高乳脂率。40μM青蒿素能够上调奶牛乳腺上皮细胞中乳蛋白、乳脂及细胞增殖相关基因的表达量,提高奶牛乳腺上皮细胞泌乳能力。青蒿素通过激活AMPK-mTOR信号通路的转导,增加mTOR、PPARγ、SREBP1-c等蛋白水平的表达,促进了乳脂的合成。