新生仔豬精氨酸營(yíng)養(yǎng)（譯）

1、新生仔豬精氨酸營(yíng)養(yǎng)摘要： 母豬乳中精氨酸（新生仔豬的一種必需氨基酸）含量明顯不足，所以精氨酸的內(nèi)源合成對(duì)于維持飼乳仔豬精氨酸平衡至關(guān)重要。令人不解的是，哺乳仔豬7-21日齡由谷氨酰胺/谷氨酸和脯氨酸腸道合成的瓜氨酸（精氨酸的內(nèi)源來(lái)源）較之1-3日齡顯著減少。因此，血漿精氨酸及其直接前體物（鳥氨酸和瓜氨酸）濃度在出生后第3-14天持續(xù)降低了20-41%而血氨水平則持續(xù)升高了18-46%。日糧供應(yīng)0.2和0.4%精氨酸給7-21日齡仔豬（通過(guò)乳飼喂系統(tǒng)進(jìn)行人工哺育），血漿精氨酸隨之升高（30和61%），血氨水平隨之下降（20和35%），并且還使增重增加（28和66%）。這些有力的代謝和生長(zhǎng)數(shù)據(jù)無(wú)可

2、置疑地說(shuō)明精氨酸不足于支持飼乳仔豬的最佳生長(zhǎng)，精氨酸缺乏代表著實(shí)現(xiàn)仔豬最大生長(zhǎng)潛力的主要障礙。低濃度的線粒體N-乙酰谷氨酸（一種二氫吡咯-5-羧酸合成酶和氨甲酰磷酸合成酶-的激活劑）導(dǎo)致仔豬哺乳期間腸道合成瓜氨酸和精氨酸顯著降低。相應(yīng)地，口服N-氨甲酰谷氨酸（一種代謝穩(wěn)定的N-乙酰谷氨酸類似物）250 mg/kg BW . d提高了4-14日齡哺乳仔豬血漿精氨酸水平（68%）和增重（61%）。因此，腸道瓜氨酸和精氨酸合成的代謝激活劑提供了一種新的有效的方法來(lái)增加內(nèi)源精氨酸的供給和仔豬生長(zhǎng)。我們的發(fā)現(xiàn)不僅加深對(duì)新生仔豬氨基酸利用的基本認(rèn)識(shí)，同時(shí)對(duì)于提高豬生產(chǎn)效率有重要的實(shí)際意義。關(guān)鍵詞： 氨基酸

3、； 腸道； 代謝； 乳； 母豬精氨酸是幼齡動(dòng)物最佳生長(zhǎng)的一種必需氨基酸（Southern和Bake，1983；Visek，1986；Flynn等，2002）。它是組織蛋白最豐富的氮載體（Wu等，1999），通過(guò)多種途徑如精氨酸酶、一氧化氮（NO）合成酶、精氨酸：甘氨酸轉(zhuǎn)脒酶、以及精氨酰-tRNA合成酶被利用（Wu和Morris，1998；Wu等，1999）。作為肌酸、脯氨酸、谷氨酸、多胺和NO的前體，精氨酸在細(xì)胞內(nèi)呈現(xiàn)出顯著的代謝和調(diào)控多樣性。值得一提的是，幼齡動(dòng)物（包括仔豬）對(duì)精氨酸需求很高以滿足其生長(zhǎng)與代謝（Visek，1986；Flynn等，2002）。精氨酸缺乏（精氨酸不能滿足動(dòng)物最佳

4、生長(zhǎng)和代謝）在各種營(yíng)養(yǎng)和疾病條件下均有可能發(fā)生。這些條件包括日糧精氨酸供給不足，腸道瓜氨酸合成減少，遺傳性精氨酸合成酶缺乏，腸道精氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)損傷，腸道精氨酸酶基因過(guò)度表達(dá)，以及腎臟瓜氨酸轉(zhuǎn)化精氨酸受損（Flynn等，2002；Wu和Morris，2004）。精氨酸缺乏造成生長(zhǎng)遲緩，腸道和生殖機(jī)能障礙，損害免疫和神經(jīng)發(fā)育，心血管和肺異常，傷口愈合受阻，氨中毒，甚至導(dǎo)致動(dòng)物死亡（Wu，1998；Brunton等，1999；de Jonge等2002；Wu等，2004）。由于精氨酸重要的代謝角色，近年來(lái)對(duì)其在生化、營(yíng)養(yǎng)和生理方面的興趣越來(lái)越濃（Wu等，2004；Wu和Morris，2004）。本文

5、主要目的在于回顧新生仔豬精氨酸營(yíng)養(yǎng)，其在世界范圍內(nèi)對(duì)農(nóng)業(yè)具有重要意義（USDA，2000），同時(shí)也是研究嬰兒代謝的一種動(dòng)物模型（Brunton等，1999）。哺乳仔豬的亞生長(zhǎng)傳統(tǒng)上認(rèn)為母乳可以提供足夠的氨基酸來(lái)支持仔豬生長(zhǎng)，但近期研究證實(shí)了哺乳仔豬的亞生長(zhǎng)（Boyd等，1995；Kim等，2001）。例如人工喂養(yǎng)的數(shù)據(jù)顯示新生仔豬的生長(zhǎng)潛力不低于400 g/d（出生至21日齡的平均值），或高出哺乳仔豬74%（230 g/d）（Boyd等，1995）。有意思的是哺乳仔豬出生后8日齡才表現(xiàn)出亞生長(zhǎng)（Boyd等，1995）。哺乳仔豬亞生長(zhǎng)的代謝機(jī)制還不清楚，或許是由于蛋白質(zhì)（或某種必需氨基酸）和/或

6、能量攝入不足。由于斷奶前生長(zhǎng)很大程度上決定新生仔豬成活率和斷奶后生長(zhǎng)性能（USDA，2000），因此提高哺乳仔豬的生長(zhǎng)將提高豬的生產(chǎn)效率。母乳精氨酸的缺乏和內(nèi)源精氨酸合成在維持精氨酸平衡中的重要角色我們和其他研究者證實(shí)精氨酸在母乳中缺乏是依據(jù)：1）母乳和仔豬的氨基酸模式，2）母乳精氨酸供給量與仔豬用于生長(zhǎng)和代謝的精氨酸需要量之間的對(duì)比（Davis等，1994；Wu和Knabe，1994；Wu和Knabe，1995）。比如，使用已建立的HPLC方法（Wu和Knabe，1995；Wu等，1999），我們對(duì)氨基酸了進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)母乳（泌乳第7天）和仔豬（7日齡）的氨基酸中精氨酸/賴氨酸的比值分別是0

7、.350.02和0.970.05（平均值標(biāo)準(zhǔn)誤，n10）。結(jié)果顯示有相當(dāng)數(shù)量的精氨酸被新生仔豬合成以彌補(bǔ)母乳中過(guò)低的精氨酸。從數(shù)量上而言，較之內(nèi)源合成以滿足哺乳仔豬精氨酸需要，乳中精氨酸的相對(duì)貢獻(xiàn)可以通過(guò)精氨酸攝入量加上體內(nèi)精氨酸沉積和代謝來(lái)估算（Murphy等，1996；Weiler等，1997；Wu等，2000；Mavromichalis等，2001）。我們計(jì)算的結(jié)果表明，母乳至多可提供1周齡仔豬精氨酸需要量的40%（表1）。因此內(nèi)源合成的精氨酸在維持哺乳仔豬精氨酸平衡方面（Flynn和Wu，1996），如同嬰兒（Kamoun等，1998）和新生鼠（Wang等，1995）報(bào)道的那樣，一定扮

8、演著至關(guān)重要角色。我們研究4日齡哺乳仔豬發(fā)現(xiàn)抑制腸道鳥氨酸轉(zhuǎn)化為二氫吡咯-5-羧酸（P5C）達(dá)12小時(shí)，能夠使血漿鳥氨酸、瓜氨酸和精氨酸濃度分別降低59、52和76%，進(jìn)一步證實(shí)了以上結(jié)論（Flynn和Wu，1996）。表1 7日齡（2.5 kg）哺乳仔豬精氨酸需要中母乳與內(nèi)源合成的相對(duì)貢獻(xiàn)精氨酸量（g/d）母乳提供的精氨酸1.01從母乳中攝入的精氨酸（0.78 L/d，1.43 g/L全乳）1 1.12母乳未能消化的精氨酸（9.6%）2 0.11用于生長(zhǎng)和代謝的精氨酸需要量2.7體增重需要的精氨酸（200 g/d，27.2 g蛋白質(zhì)）3 1.88經(jīng)精氨酸酶和NO合成酶分解的精氨酸4 0.65

9、用于肌酸合成的精氨酸5 0.17來(lái)自內(nèi)源合成的精氨酸1.691 Wu和Knabe，1994。2 Mavromichalis等，2001。3 Wu等，2000。4 Murphy等，1996。5 由尿中排泄的肌酸酐估算0.38 mmol/（kg BW . d）（Weiler等，1997）。新生仔豬內(nèi)源精氨酸的合成途徑雖然精氨酸通過(guò)尿素循環(huán)在肝臟形成，但由于該器官極高活性的細(xì)胞質(zhì)精氨酸酶，能迅速水解精氨酸，所以不存在凈合成的精氨酸（Windmueller和Spaeth，1981）。過(guò)去30多年的研究認(rèn)為，由小腸吸收上皮細(xì)胞釋放的瓜氨酸幾乎是哺乳動(dòng)物內(nèi)源精氨酸的唯一來(lái)源（Dhanakoti等，1990

10、；Wakabayashi等，1991；Wu和Morris，1998）。腎臟是成年動(dòng)物腸道來(lái)源瓜氨酸通過(guò)精氨琥珀酸合成酶和精氨琥珀酸裂解酶轉(zhuǎn)化成精氨酸的主要場(chǎng)所，實(shí)際上這條合成途徑在整個(gè)生命周期各種類型細(xì)胞都存在（Wu和Morris，1998）。我們已發(fā)表的研究表明谷氨酰胺/谷氨酸和脯氨酸（豬乳中富含的氨基酸）是豬腸細(xì)胞瓜氨酸和精氨酸的前體（Dhanakoti等，1990；Wu，1997）。P5C是由谷氨酰胺/谷氨酸和脯氨酸生成精氨酸這一過(guò)程的中間產(chǎn)物（圖1）。有關(guān)酶和代謝方面的證據(jù)均證實(shí)P5C合成酶和N-乙酰谷氨酸合成酶是腸道瓜氨酸合成的關(guān)鍵調(diào)節(jié)酶（Yamada和Wakabayashi，199

11、1；Wu等，1994；Wu和Morris，1998）。ASSOATL-精氨琥珀酸CoA-KGL-谷氨酸L-脯氨酸P5CSL-瓜氨酸L-鳥氨酸OCTN-乙酰谷氨酸酯+ASLL-精氨酸二氫吡咯-5-羧酸CPNH3+HCO3-NAGSL-精氨酸NADPH+H+NADP+AMP-PPiATP+Asp延胡索酸POGluH2O O2NH4+H2OPDGAcety-CoA2 ATP+Pi2 ATPCPS-L-谷氨酰胺圖1 豬小腸由谷氨酰胺和脯氨酸合成瓜氨酸和精氨酸的途徑注：ASL表示精氨琥珀酸裂解酶（EC 4.3.2.1），ASS表示精氨琥珀酸合成酶（EC 6.3.4.5），CP表示氨甲酰磷酸，CPS-表示

12、氨甲酰磷酸合成酶（EC 6.3.4.16），Glu表示谷氨酸，-KG表示-酮戊二酸，NAGS表示N-乙酰谷氨酸合成酶（EC 2.3.1.1），OAT表示鳥氨酸轉(zhuǎn)氨酶（EC 2.6.13），OCT表示鳥氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶（EC 2.1.3.3），PDG表示磷酸依賴性谷氨酰胺酶（EC 3.5.1.2），P5CS表示二氫吡咯-5-羧酸合成酶（無(wú)編碼），PO表示脯氨酸氧化酶（無(wú)編碼）。所有酶中除ASS和ASL位于細(xì)胞質(zhì)液外，其余均存在于線粒體。精氨酸和N-乙酰谷氨酸分別是NAGS和CPS-的別構(gòu)激活劑。我們發(fā)現(xiàn)對(duì)于1至7日齡的仔豬，絕大多數(shù)腸細(xì)胞合成的瓜氨酸由于高活性的精氨琥珀酸合成酶和精氨琥珀酸裂接酶

13、能夠隨即轉(zhuǎn)化成精氨酸（Wu和Knabe，1994；Wu，1997）。但稍大些的仔豬（14至21日齡），由于精氨琥珀酸合成酶活性低，限制了瓜氨酸轉(zhuǎn)化成精氨酸，絕大部分瓜氨酸被腸細(xì)胞釋放（Wu，1997）。因此小腸由1周齡精氨酸凈合成的主要場(chǎng)所變化成2至3周齡瓜氨酸凈生成的場(chǎng)所。由于腸道缺乏精氨酸酶，新生和哺乳仔豬腸細(xì)胞能凈生成精氨酸（Wu等，1994）。被小腸釋放的瓜氨酸沒(méi)有被肝臟吸收，而是通過(guò)肝外細(xì)胞和組織（主要是腎臟）用于合成精氨酸（Wu和Morris，1998；Morris，2002）。同樣地，由于肝細(xì)胞的氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)y活性低，被肝臟吸收的精氨酸生理濃度非常有限（Palacin等，199

14、8）。因此，源自腸的瓜氨酸或精氨酸作為一種精氨酸來(lái)源對(duì)整個(gè)機(jī)體同等有效。哺乳仔豬腸道瓜氨酸和精氨酸生成持續(xù)減少令人困惑的是，我們以前研究發(fā)現(xiàn)7日齡哺乳仔豬腸道由谷氨酰胺和谷氨酸合成瓜氨酸和精氨酸較之新生仔豬減少了70-73%，并在14至21日齡期間進(jìn)一步減少（Wu和Knabe，1994；Wu，1997）（圖2）。同樣地，7日齡哺乳仔豬腸細(xì)胞由脯氨酸合成瓜氨酸和精氨酸較之新生仔豬降低了75-88%，并在14至21日齡期間進(jìn)一步降低（Wu，1997）。由于新生與哺乳仔豬小腸重（或粘膜蛋白重）與體重的的比值沒(méi)有實(shí)質(zhì)性變化（1-21日齡一直保持在28-32 g小腸重/kg BW），7-21日齡仔豬每公

15、斤體重瓜氨酸和精氨酸的腸道合成量顯著低于1-3日齡（Wu，1998）。7-21日齡仔豬腸細(xì)胞合成瓜氨酸和精氨酸持續(xù)降低的代謝機(jī)制尚未清楚，可能是由于P5C合成酶和N-乙酰谷氨酸（NAG）合成酶減少所致。這個(gè)有趣的結(jié)果也帶來(lái)了一個(gè)重要問(wèn)題，即精氨酸是否不足以維持7-21日齡哺乳仔豬的代謝需要（Wu和Knabe，1995；Flynn和Wu，1996）。ABabccabcc圖2 谷氨酰胺凈合成瓜氨酸和鳥氨酸變化（圖A）以及哺乳仔豬出生后空腸細(xì)胞線粒體N-乙酰谷氨酸（NAG）變化（圖B）數(shù)據(jù)用平均值標(biāo)準(zhǔn)誤表示，n=6。瓜氨酸和精氨酸數(shù)據(jù)引自Wu（1997）。NAG按以前描述的方法（Bush等，2002

16、）用HPLC測(cè)定。a-c：表示采用單因子方差分析各數(shù)據(jù)間差異性是否顯著，標(biāo)示的字母不同時(shí)則差異顯著（P0.05）?？诜彼幔?45 mg/kg BW）給哺乳仔豬，一日喂兩次，較之口服丙氨酸來(lái)講可以增加血中精氨酸濃度，但卻同時(shí)減少了賴氨酸和組氨酸（必需氨基酸）的濃度（表2）?？诜习彼嵋蝗諆纱?，較之等氮的對(duì)照組來(lái)講，哺乳仔豬血漿中的精氨酸濃度更高（表3）。該結(jié)果支持了這種觀點(diǎn)，即哺乳仔豬具有較高轉(zhuǎn)化瓜氨酸為精氨酸的能力，以及7-21日齡哺乳仔豬精氨酸的缺乏是由小腸有限的瓜氨酸供給所致。在選擇劑量（121mg/kg BW）口服瓜氨酸產(chǎn)生的副反應(yīng)是血漿中色氨酸、組氨酸和賴氨酸顯著降低，意味著這類氨

17、基酸腸道吸收受損。結(jié)合該觀點(diǎn)，我們發(fā)現(xiàn)在5 mmol/L瓜氨酸存在條件下，較之其缺乏，通過(guò)培養(yǎng)腸細(xì)胞0.5 mmol/L，色氨酸、組氨酸和賴氨酸體外轉(zhuǎn)運(yùn)分別下降35、28和32%（n=6）。因此一日兩次口服相對(duì)大劑量精氨酸或瓜氨酸似乎無(wú)益于提高哺乳仔豬氨基酸營(yíng)養(yǎng)。有意思的是，口服選擇劑量的精氨酸一日六次對(duì)血漿精氨酸濃度沒(méi)影響，卻增加了血漿中皮質(zhì)醇的濃度（一種應(yīng)激信號(hào)）（表2）。皮質(zhì)醇是7-21日齡豬腸細(xì)胞精氨酸酶表達(dá)的專用誘導(dǎo)劑（Flynn和Wu，1997）。因此較之于不施加影響或強(qiáng)飼的對(duì)照組（無(wú)應(yīng)激）而言，哺乳仔豬口服水一日六次致使其血漿中皮質(zhì)醇濃度和腸精氨酸酶活性更高（表2）。這造成應(yīng)激仔

18、豬血漿中精氨酸水平更低（表2）。我們的發(fā)現(xiàn)或許通過(guò)新生仔豬的自然習(xí)性解釋，其在頻繁處理或強(qiáng)飼時(shí)出現(xiàn)明顯的應(yīng)激反應(yīng)。表2 口服水、丙氨酸或精氨酸給14日齡哺乳仔豬對(duì)其腸細(xì)胞精氨酸酶活性和血漿皮質(zhì)醇以及氨基酸水平影響1處理口服頻率（次/日）腸細(xì)胞精氨酸酶活2血漿皮質(zhì)醇（nmol/L）血漿氨基酸（mol/L）精氨酸賴氨酸組氨酸試驗(yàn)1空白00.220.03 a758.2 a14710 b24117 a1139.7 a水20.240.04 a789.1 a14912 b23214 a11813 a丙氨酸20.280.03 a8612 a1458.2 b23712 a1087.3 a精氨酸20.300.0

19、4 a8310 a26514 a17010 b745.5 b試驗(yàn)2空白00.260.04 b727.4 b1529.3 a23913 a1068.2 a水62.830.35 a41646 a1147.7 b22512 a1149.5 a丙氨酸62.570.17 a42153 a1167.2 b23411 a1018.6 a精氨酸62.940.21 a43758 a1227.8 b22914 a978.2 a1數(shù)值采用平均值標(biāo)準(zhǔn)誤表示，n=10。4日齡哺乳仔豬每12小時(shí)口服一次精氨酸鹽酸鹽（145 mg/kg BW）、丙氨酸（245.5 mg/kg BW，等氮對(duì)照組）或者水（2次/日）（試驗(yàn)1）

20、；或者每4小時(shí)口服一次精氨酸鹽酸鹽（48.3 mg/kg BW）、丙氨酸（81.8 mg/kg BW）或者水（6次/日）（試驗(yàn)2）。精氨酸量（由精氨酸鹽酸鹽提供）相當(dāng)于估算得出的母乳提供給仔豬量的53%（Wu等，2000）?？瞻捉M表示對(duì)仔豬不做處理。14日齡時(shí)，豬口服水、丙氨酸或精氨酸2小時(shí)后，采集其頸靜脈血（3 mL）按前所述及的方法（Wu和Morris，1998；Wu等，2004）測(cè)定血漿氨基酸和皮質(zhì)醇含量。精氨酸酶活性根據(jù)Wu和Knabe（1996）描述的方法測(cè)定。采用單因子方差分析和多重比較。a-c：表示各數(shù)據(jù)間的差異性是否顯著，標(biāo)示的字母不同時(shí)則差異顯著（P0.01）。2單位是nmo

21、l/（mg protein . min）。表3 口服丙氨酸或瓜氨酸給14日齡哺乳仔豬對(duì)其血漿精氨酸水平影響1處理血漿氨基酸（mol/L）瓜氨酸精氨酸色氨酸組氨酸賴氨酸谷氨酰胺丙氨酸765.213810452.11036.62371451619瓜氨酸14810*26018*361.6*885.0*19410*504231數(shù)值采用平均值標(biāo)準(zhǔn)誤表示，n=10。4日齡哺乳仔豬按每公斤體重121 mg瓜氨酸或185 mg 丙氨酸（對(duì)照組，等氮）每12小時(shí)口服一次（2次/日）。14日齡時(shí)，豬口服丙氨酸或瓜氨酸2小時(shí)后，采集其頸靜脈血（3 mL）按前所述及的方法（Wu和Morris，1998）測(cè)定血漿氨基酸

22、含量；稱重。采用t分析。*表示相對(duì)于對(duì)照組而言P0.01。根據(jù)上述結(jié)果，小腸瓜氨酸和精氨酸合成的代謝激活可能是哺乳仔豬增加精氨酸供給的一條誘人途徑。但是，只有闡明了小腸瓜氨酸和精氨酸（內(nèi)源精氨酸的主要來(lái)源）合成顯著下降的代謝機(jī)制，我們才能設(shè)計(jì)出科學(xué)有效的方法增強(qiáng)新生仔豬精氨酸的供給。這種考慮促使我們?nèi)プ聊ミ@樣一個(gè)問(wèn)題，即為什么仔豬腸道瓜氨酸合成在7-21日齡要比剛出生時(shí)低。NAG在調(diào)節(jié)新生仔豬腸道合成瓜氨酸和精氨酸中的可能角色催化谷氨酸和乙酰輔酶A合成NAG的NAG合成酶存在于肝臟和腸粘膜的線粒體中（Uchiyama等，1981；Morris，2002）。NAG是氨甲酰磷酸合成酶-（CPS-）

23、的變構(gòu)激活劑（Wu和Morris，1998），其能合成鳥氨酸轉(zhuǎn)化成瓜氨酸所必需的線粒體氨甲酰磷酸（圖1）。我們工作所獲取的兩方面的資料，提示NAG可能在調(diào)節(jié)豬瓜氨酸和精氨酸合成上發(fā)揮重要作用。一方面，雖然鳥氨酸轉(zhuǎn)氨酶和鳥氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶在豬腸細(xì)胞中含量豐富，但在14日齡豬腸細(xì)胞中只有約35%的脯氨酸來(lái)源的P5C被轉(zhuǎn)化為瓜氨酸（Dillon等，1999）。這提示在2-3周齡的豬腸細(xì)胞中線粒體氨甲酰磷酸濃度低。另一方面，7-14日齡豬與新生豬相比，腸細(xì)胞線粒體NAG的濃度通過(guò)Bush等（2002）描述的方法測(cè)定持續(xù)下降，而其被腸道用來(lái)合成瓜氨酸和精氨酸（圖2）。并且，我們發(fā)現(xiàn)出生后腸細(xì)胞NAG合成

24、酶活性通過(guò)Yamada和Wakabayashi（1991）描述的方法測(cè)定顯著下降（P0.01），使線粒體NAG有效性減少，其0、7、21日齡豬的測(cè)得值分別是22936、728.5、263.9和283.3 pmol/mg pr . min（平均值標(biāo)準(zhǔn)誤，n=5）。值得一提的是，Yamada和Wakabayshi（1991）報(bào)道3日齡鼠較之1日齡小腸粘膜中的NAG合成酶活性急劇下降。雖然根據(jù)體外優(yōu)化條件包括優(yōu)化的NAG濃度下測(cè)定的酶活來(lái)看，2-21日齡期間豬腸CPS-蛋白質(zhì)的量相似（Wu，1995），但低濃度的線粒體NAG可能限制哺乳仔豬體內(nèi)腸道由谷氨酰胺和脯氨酸合成瓜氨酸和精氨酸。P5C合成酶是

25、腸道瓜氨酸合成的另一關(guān)鍵調(diào)節(jié)酶。為測(cè)定P5C是否被NAG激活，我們根據(jù)自己建立的方法，做了一個(gè)研究，測(cè)定14日齡后在不添加或添加0.1 mmol/L的情況下腸細(xì)胞中P5C合成酶的活性（Wu和Knabe，1995）。結(jié)果顯示0.1 mmol/L NAG增加了P5C合成酶的活性至12411%（平均值標(biāo)準(zhǔn)誤，n=5）。因此，NAG是腸細(xì)胞一種新的P5C合成酶激活劑。通過(guò)控制P5C合成酶和CPS-的活性，線粒體NAG水平可能在調(diào)節(jié)體內(nèi)腸道合成瓜氨酸和精氨酸方面扮演著至關(guān)重要的角色。如果這種假設(shè)正確，增加線粒體NAG有效性可能會(huì)刺激腸瓜氨酸和精氨酸的生成，從而增加內(nèi)源精氨酸的供給。腸細(xì)胞培養(yǎng)中N-氨甲酰

26、谷氨酸對(duì)瓜氨酸和精氨酸合成的影響包括腸細(xì)胞在內(nèi)的哺乳動(dòng)物的細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)含有一種高活性的降解酶分解NAG（Meijer等，1985），因此限制了利用細(xì)胞外NAG來(lái)增加線粒體NAG濃度。N-氨甲酰谷氨酸NCG，一種NAG的類似物（圖3）不被降解酶所分解，是CPS-代謝性穩(wěn)定激活劑（Meijer等，1985）。重要的是，NCG容易進(jìn)入細(xì)胞和線粒體來(lái)發(fā)揮其作用（Meijer等，1985；Caldovic和Tuchman，2003）。實(shí)際上肝瓜氨酸合成的激活最初是通過(guò)NCG發(fā)現(xiàn)的（Cohen和Grisolia，1950）。另外根據(jù)嬰兒（Guffon等，1995）和鼠（Grau等，1992）的研究NCG對(duì)

27、動(dòng)物無(wú)毒害作用，在患NCG合成酶缺陷癥嬰兒通過(guò)增加肝臟尿素循環(huán)，被用于阻止氨中毒（Guffon等，1995）。但是，NCG在促進(jìn)瓜氨酸和精氨酸腸道或內(nèi)源合成這方面的重要作用以前未曾被認(rèn)識(shí)。目前認(rèn)為NCG除了作為CPS-（Meijer等，1985；Caldovic和Tuchaman，2003）和腸P5C合成酶的激活劑外無(wú)其他細(xì)胞反應(yīng)。因此NCG在腸瓜氨酸和精氨酸合成上的作用可能是氨甲酰磷酸和鳥氨酸利用性提高所致（圖1）。并且，NCG不是一種抗生素，因?yàn)樗⒉粴⑺?-21日齡仔豬小腸和大腸分離出來(lái)的微生物。圖3 NCG與NAG的結(jié)構(gòu)NCG不被細(xì)胞脫羧酶或氨基酸代謝酶降解，因此是一種代謝性穩(wěn)定的NA

28、G類似物根據(jù)7-21日齡仔豬腸細(xì)胞線粒體NAG濃度的減少（圖2），我們推測(cè)內(nèi)源精氨酸合成的代謝激活可能會(huì)提供一條新且有效的途徑來(lái)增加哺乳仔豬精氨酸的供給，這條措施或許有助于克服精氨酸傳遞給新生仔豬的實(shí)際限制。作為驗(yàn)證這種推測(cè)的開(kāi)端，我們測(cè)定了NCG對(duì)14日齡后仔豬腸細(xì)胞腸道合成瓜氨酸和精氨酸的影響。與CPS-和P5C合成酶的活化一致，添加2 mmol/L NCG分別使谷氨酰氨和谷氨酸生成瓜氨酸的量增加了8.7和1.6倍（圖4）。NCG也明顯增加了豬腸細(xì)胞谷氨酰胺和脯氨酸生成精氨酸的量（圖4）。這些結(jié)果第一次說(shuō)明了通過(guò)提高CPS-和P5C合成酶的代謝增加腸瓜氨酸和精氨酸合成的可行性。AB*圖4

29、N-氨甲酰谷氨酸（NCG）對(duì)14日齡哺乳仔豬腸細(xì)胞谷氨酰胺（圖A）和脯氨酸（圖B）合成瓜氨酸和精氨酸的影響。數(shù)值采用平均值標(biāo)準(zhǔn)誤表示，n=5?？漳c細(xì)胞在37，含有2 mmol/L U-14C谷氨酰胺或2 mmol/L谷氨酰胺+2 mmol/LU-14C脯氨酸（Wu，1997）和0或2 mmol/L NCG的Krebs碳酸氫鹽緩沖液（pH7.4）培養(yǎng)45 min。瓜氨酸和精氨酸生成率根據(jù)Wu（1997）描述的方法測(cè)定。*表示相對(duì)于對(duì)照組（不含NCG）而言P0.05）（如氨為0.210.03 vs. 0.230.02 mmol/L、谷氨酰胺為2.210.28 vs. 2.090.34 mmol/L

30、，平均值標(biāo)準(zhǔn)誤，n=5）。該結(jié)果提示，NCG對(duì)腸腔微生物所需的氨或其它氮前體物的利用性無(wú)影響。但是口服NCG使血漿精氨酸濃度提高68%，阻止了14日齡仔豬出生后的精氨酸濃度急劇下降（表4），意味著NCG激活小腸瓜氨酸和精氨酸的體內(nèi)合成。重要的是，NCG對(duì)仔豬血漿中的色氨酸、，賴氨酸和組氨酸水平無(wú)影響，提示其不影響這類氨基酸的腸吸收。我們發(fā)現(xiàn)在0和1 mmol/L NCG存在下（n=5）， 0.5 mmol/L 色氨酸、組氨酸和賴氨酸被豬腸細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)的效率均無(wú)差異（P0.05），該現(xiàn)象支持了上述觀點(diǎn)。表4 口服NCG給4-14日齡哺乳仔豬對(duì)其血漿精氨酸水平與生長(zhǎng)的影響1仔豬血漿精氨酸（mol/L）

31、體重（kg）4-14日齡增重（kg）4日齡14日齡4日齡14日齡對(duì)照組2068.01429.22.010.094.130.192.120.10NCG組2029.123911*2.050.275.460.26*3.410.15*1數(shù)值采用平均值標(biāo)準(zhǔn)誤表示，n=10。4日齡哺乳仔豬按每公斤體重0或50 mg NCG（溶于水）每12小時(shí)口服一次（2次/日，07:30和19:30）。4日齡和14日齡時(shí)，豬吮乳和口服NCG2小時(shí)后，采集其頸靜脈血（3 mL）用于測(cè)定血漿氨基酸含量（Wu和Knabe，1995）；稱重。采用t分析。*表示相對(duì)于對(duì)照組（不含NCG）而言P0.05）51.66.2 vs. 52

32、.36.4 g DM/（kg BW . d），平均值標(biāo)準(zhǔn)誤，n=5。NCG處理組使出生后4-14天仔豬增重增加了61%，效果極其顯著（P0.05）。所以，NCG處理組的增重部分是由于組織蛋白沉積更多可溶量而非脂肪沉積的分布發(fā)生變化。我們的新發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步支持了這一結(jié)論，即精氨酸是飼乳生長(zhǎng)豬亞生長(zhǎng)的一種主要限制因子。較之口服精氨酸或瓜氨酸給哺乳仔豬而言，NCG具有獨(dú)特且重要的優(yōu)越性。首先，口服NCG不會(huì)影響豬日糧色氨酸、組氨酸或賴氨酸的腸道吸收。其次，由于瓜氨酸和精氨酸腸道合成的持續(xù)激活，口服NCG確保在哺乳期間較之從母乳供應(yīng)的其他基礎(chǔ)氨基酸而言精氨酸的平衡供給給仔豬。這對(duì)于哺乳仔豬特別重要，其每隔

33、1-1.5小時(shí)吮乳一次。第三，作為CPS-和P5C合成酶的代謝激活劑，低劑量的NCG在增加仔豬精氨酸內(nèi)源供給方面具有高效性。第四，NCG不被細(xì)胞降解酶或氨基酸代謝酶分解，所以其在腸粘膜中的半衰期被認(rèn)為相當(dāng)長(zhǎng)（大概不小于8-10小時(shí)）。這有助于解釋我們的發(fā)現(xiàn)，即通過(guò)仔豬每日口服2次NCG對(duì)于增加精氨酸體內(nèi)合成很有效（表4）。第五，因?yàn)镹CG在氫氧化鉀存在和室溫條件下由谷氨酸和氰酸鉀化學(xué)合成容易（Cohen和Grisolia，1950），如果豬生產(chǎn)者大規(guī)模商業(yè)生產(chǎn)其成本會(huì)有實(shí)質(zhì)性降低?？偠灾?，我們的研究說(shuō)明，NCG對(duì)于哺乳仔豬來(lái)講是一種新的、有效的、低成本生長(zhǎng)促進(jìn)劑。因此，口服NCG提供了一種新

34、且有用的手段來(lái)阻止哺乳仔豬腸道瓜氨酸合成明顯下降，進(jìn)而增加精氨酸營(yíng)養(yǎng)和提高日糧氨基酸沉積組織蛋白的利用效率。今后研究有必要發(fā)展比哺乳仔豬口服NCG代謝性活化精氨酸合成更為實(shí)用和簡(jiǎn)單的途徑（如導(dǎo)入一種內(nèi)源哺乳動(dòng)物NAG合成酶基因給腸細(xì)胞）?？傊?，我們的研究表明，由于腸道合成下降使得精氨酸缺乏，是哺乳仔豬亞生長(zhǎng)的主要代謝基礎(chǔ)，增加精氨酸供給對(duì)于促進(jìn)新生仔豬生長(zhǎng)具有巨大潛力。因?yàn)?-21日齡腸細(xì)胞線粒體NAG利用性下降，用NCG激活腸道瓜氨酸和精氨酸合成代謝，從而提供一條新且有效途徑來(lái)改善哺乳仔豬精氨酸供應(yīng)。我們的發(fā)現(xiàn)不僅加深對(duì)新生仔豬氨基酸利用的基本認(rèn)識(shí)，同時(shí)對(duì)于提高豬生產(chǎn)效率具有重要的實(shí)際意義。

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