試驗報道：甜菜堿在肉雞體內供應甲基及節(jié)約蛋氨酸機制的研究

wlei908 · 發(fā)表于 2010-1-30 09:08:56

甜菜堿在肉雞體內供應甲基及節(jié)約蛋氨酸

機制的試驗研究

張民

（中國農(nóng)業(yè)科學院飼料研究所精細化學品飼料添加劑研發(fā)中心，北京，100081）

摘要選用600只21日齡的AA肉雞,按飼養(yǎng)試驗要求分成3組（每組4個重復），即不添加蛋氨酸的對照組、按1200mg/kg添加蛋氨酸試驗組、按600mg/kg添加甜菜堿的試驗組，進行了為期21d的飼養(yǎng)試驗。結果表明，與不添加蛋氨酸組相比，添加甜菜堿顯著提高了肉雞的日增重（P<0.01），降低了料重比（P<0.01），達到了添加蛋氨酸的效果（P<0.01）。添加甜菜堿導致了試驗雞肝臟甜菜堿-高半胱氨酸-S-甲基轉移酶（BHMT）活性升高，BHMT活性比不添加蛋氨酸組和添加蛋氨酸組均顯著增高（P<0.01），與不添加蛋氨酸組比，添加甜菜堿還使肝臟甲基化反應產(chǎn)物（游離肉堿和肌酸）的生成量明顯增多（P<0.01）和胸肌中兩者的存儲量顯著增加（P<0.01），但與添加蛋氨酸組比無明顯差異（P>0.05）。這表明，甜菜堿在肝臟BHMT調控下，替代蛋氨酸為機體甲基化產(chǎn)物的合成提供甲基，從而產(chǎn)生節(jié)約蛋氨酸效應。

關鍵詞甜菜堿；肉雞；BHMT；肉堿；肌酸

在19世紀60～70年代, Finkelstein[3]為首的課題組在研究人的先天性高半胱氨酸尿癥時發(fā)現(xiàn),在純合日糧中,添加甜菜堿能顯著提高大鼠肝臟的BHMT的活性,而增強甜菜堿轉甲基與高半胱氨酸合成蛋氨酸的能力,產(chǎn)生降低高半胱氨酸毒性的效果?，F(xiàn)已證實,甜菜堿是動物體內普遍存在的中間代謝物,由膽堿在肝臟黃素蛋白酶氧化下形成。此反應需VB12參與,同時受FeCl3、Co、Ni的抑制。在雞體內膽堿只能合成少量的甜菜堿[4-6]。該課題組研究還發(fā)現(xiàn),大鼠肝臟BHMT和β-CYST雙重調控甜菜堿的甲基代謝[7-8]。但是,在雞體內是否存在相同的調控機制,尚無報道。此外,有報道指出,甜菜堿是動物體內肉堿和肌酸合成的有效甲基供體,但缺乏充足的數(shù)據(jù)依據(jù)。后來，Pesti[1]和Miles[2]分別通過肉雞飼養(yǎng)試驗發(fā)現(xiàn)，甜菜堿在肉雞體內可提供甲基并具有節(jié)約蛋氨酸的效應。本研究以AA商品代肉雞為試驗對象，探討甜菜堿在肉雞體內提供甲基及節(jié)約蛋氨酸的機制。

1
材料和方法

1.1
試驗材料

試驗產(chǎn)品為飼料專用甜菜堿（純度72%，含甜菜堿鹽酸鹽95%）由濰坊祥維斯化學品有限公司提供。試驗動物為AA肉雞；飼糧配方和營養(yǎng)水平見表1。

表1
基礎日糧配方及營養(yǎng)水平

原料名稱	配比（%）	營養(yǎng)水平
玉米	59.00	代謝能(MJ/kg) 12.40
豆粕	32.00	粗蛋白(%) 19.12
次粉	3.00	鈣(%) 0.94
大豆油	2.00	總磷(%) 0.62
磷酸氫鈣	1.80	賴氨酸(%) 1.08
石粉	1.50	蛋氨酸(%) 0.32
食鹽	0.35	總含硫氨基酸(%) 0.64
賴氨酸	0.15
肉雞多維	0.05
微量元素	0.20

1.2
試驗方法

1.2.1
飼養(yǎng)試驗

選擇600只健康AA商品代肉雞(21日齡)，預試一周,28日齡清晨空腹稱重,按飼養(yǎng)試驗要求分成3個組,每組200只(含4個重復,每個重復50只,公母各半)。在相同的基礎日糧中,不添加蛋氨酸的為對照組(對照組,下同)、添加1200mg/kg蛋氨酸的試驗組為蛋氨酸組(蛋氨酸組,下同) ；添加600mg/kg甜菜堿的試驗組為甜菜堿組（甜菜堿組，下同）。甜菜堿分子可提供3個甲基,而蛋氨酸分子僅提供1個甲基,但據(jù)報道,甜菜堿在大鼠體內實際提供甲基的效率約是蛋氨酸的2.2倍,因此,甜菜堿組中甜菜堿的添加量為蛋氨酸添加量的1/2。在自由采食、飲水和23h、1小時黑暗光照的條件下,飼養(yǎng)21d(29-49日齡)。

1.2.2
樣品采集和保存

飼養(yǎng)試驗結束后,每組每個重復選體重相近的試驗肉雞8只(公母各半),共96只。在自由飲水條件下禁食12h,稱重后屠宰,取同一部位肝臟和胸肌各30g,包于塑料袋中,立即放入液氮罐,然后轉至-70℃冰箱保存。

1.2.3
肝臟BHMT和β-CYST 的測定

BHMT( EC2.1.1.5)的提取、純化和測定參照Ericson(1955 ,1956)的方法[9-10]；β-CYST (EC4.2.1.22)的提取、純化和測定參照Shinbo(1983)的方法[11]。酶蛋白含量分析采用Lowry(1951)的方法,以牛血清白蛋白作標準曲[12]。

1.2.4
肝臟和肌肉中肌酸和游離肉堿的分析

肌酸的分析參照Wahlefeld(1985)酶學分析方法[13],游離肉堿的分析參照Wiehland(1985) 酶學分析方法[14]。

1.2.5
數(shù)據(jù)統(tǒng)計與處理

試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析采用SAS統(tǒng)計軟件中的GLM過程進行，差異顯著性檢驗采用鄧肯法。

2
結果與分析

2.1 生長速度與飼料利用率

由表2中的數(shù)據(jù)可以看出,甜菜堿組比對照組肉雞日增重提高了13.3%(P<0.01),料重比降低了12.79%(P<0.01),但采食量無顯著差異(P>0.05)；而與蛋氨酸組相比均無顯著差異(P>0.05)。

表2 甜菜堿對肉雞采食量、日增重和料重比的影響

項目	對照組	蛋氨酸組	甜菜堿組
初始重(g)	799.30±6.55	800.50±7.14	808.50±8.35
期末重(g)	1991.90±12.25	2170.80±25.25	2160.70±22.54
日增重(g)	56.79±0.66b	65.25±1.12a	64.39±0.78a
日采食量(g)	135.42±4.55	136.45 ±2.56	136.14 ±2.44
料重比	2.38±0.11a	2.09±0.06b	2.11±0.08b

2.2
肝臟BHMT和β-CYST的活性

表3中的數(shù)據(jù)可以表明,在飼糧中添加甜菜堿顯著提高了肉雞肝臟BHMT活性,BHMT總活力和比活力較對照組分別提高了12.11%(P<0.01)和16.13%(P<0.05),較蛋氨酸組分別提高了15.69%( P<0.01)和22.03%(P<0.01),但BHMT酶蛋白含量,甜菜堿組與對照組、蛋氨酸組間均無顯著差異(P>0.05)

表4中的數(shù)據(jù)顯示,甜菜堿組與對照組和蛋氨酸組間,β-CYST的總活性、比活力和酶蛋白含量均無顯著差異(P＞0.05)。

表3
甜菜堿對肉雞肝臟BHMT活性的影響

項目	對照組	蛋氨酸組	甜菜堿組
總活力(μ/ g)	3.88 ±0.27b	3.76 ±0.78b	4.35 ±0.55a
酶蛋白(mg/ g)	6.62 ±0.86	6.58 ±0.56	6.67 ±6.55
比活力(μ/ mg)	0.62 ±0.09b	0.59 ±0.11b	0.72 ±0.12a

表4 甜菜堿對肉雞肝臟β- CYST活性的影響

項目	對照組	蛋氨酸組	甜菜堿組
總活力(μ/g)	2.38 ±0.08	2.39 ±0.11	2.37 ±0.14
酶蛋白(mg/g)	5.84 ±0.35	5.82 ±0.28	5.64 ±0.61
比活力(μ/mg)	0.41 ±0.04	0.42 ±0.05	0.43 ±0.07

2.3
肝臟、肌肉中肌酸和游離肉堿的含量

從表5中的數(shù)據(jù)可以看出,飼糧中添加甜菜堿和蛋氨酸均明顯地促進了肉雞肝臟甲基化產(chǎn)物—肌酸和游離肉堿的生成,同時增加了肌肉中肌酸和游離肉堿的含量。與對照組比,甜菜堿組肝臟中肌酸和游離肉堿含量分別提高了18.91%(P<0.01)和19.64%(P<0.01),肌肉中肌酸和游離肉堿含量分別提高了16.18%(P<0.01)和10.71%(P<0.05)。但甜菜堿組與蛋氨酸組間,肝臟、肌肉中肌酸和游離肉堿的含量均無顯著差異( P>0.05)。

表5
甜菜堿對肉雞肝臟、肌肉中肌酸和游離肉堿含量的影響

項目	對照組	蛋氨酸組	甜菜堿組
肝臟肌酸(μg/g)	14.59 ±0.68b	17.69 + ±1.11a	17.35 ±2.01a
肝臟游離肉堿(μmol/g)	0.56 ±0.08b	0.68 ±0.05a	0.67 ±0.06a
肌肉肌酸(μg/g)	31.26 ±3.17b	37.58 ±2.45a	36.32 ±3.64a
肌肉游離肉堿(μmol/g)	1.12 ±0.13b	1.24 ±0.06a	1.24 ±0.08a

3
討論

本試驗研究結果表明，在飼糧中添加600mg/kg甜菜堿明顯提高了肉雞的日增重,降低了料重比,并達到了添加甜菜堿在肉雞體內供應甲基并節(jié)約蛋氨酸的效果，而且與添加1200mg/kg蛋氨酸的作用效果沒有明顯差異。但究其作用機理,目前尚未完全清楚。Finklestein 等1982 年研究了人的先天性高半胱氨酸尿癥后發(fā)現(xiàn),正常人體肝臟存在β-CYST,β- CYST 催化高半胱氨酸與絲氨酸合成胱硫醚,進而降解形成半胱氨酸,而先天性高半胱氨酸尿癥病人缺乏此酶, 致使高半胱氨酸在體內蓄積致毒[3]。為此,他們?yōu)閷ふ抑委熯@類先天疾病的特定藥物進行了研究,發(fā)現(xiàn)甜菜堿在肝臟BHMT的催化下,能與高半胱氨酸反應合成蛋氨酸,從而緩解了高半胱氨酸的毒性[7-8]。本研究首次用肉雞探討甜菜堿供甲基效應的酶活調控機制，結果顯示，在缺乏蛋氨酸的日糧中,添加甜菜堿顯著地提高了肉雞肝臟BHMT的活性,與不添加蛋氨酸組比,BHMT總活力和比活力均顯著提高(P<0.01)；與添加蛋氨酸組比,BHMT活性增高更明顯。但從肝臟β-CYST活性變化來看,添加600mg/kg甜菜堿或1200mg/ kg蛋氨酸均未有顯著影響。上述結果提示，在本試驗條件下,雞體通過提高BHMT活性,增強甜菜堿轉甲基與高半胱氨酸合成蛋氨酸的代謝,產(chǎn)生節(jié)約蛋氨酸的作用。Finklestin等（1983）還發(fā)現(xiàn)在大鼠肝臟甜菜堿參與高半胱氨酸→蛋氨酸→S-腺苷蛋氨酸(供活性甲基) →S-腺苷高半胱氨酸→高半胱氨酸的循環(huán),替代蛋氨酸為機體提供甲基。在動物體內,甲基是難以合成的,必須由食物中攝取。Virtanen(1982)研究認定,甜菜堿是動物體內肌酸、肉堿等甲基化產(chǎn)物合成的有效甲基供體[15]。Walker(1960)研究證明,雞體內形成肌酸的兩步反應都在肝臟進行,肌肉中的肌酸來源于肝臟的合成[16]。Rebouche(1980)研究指出,肌肉組織約占機體肉堿總量的98% ,肌肉組織本身不能合成肉堿,也依賴于肝臟的合成[17]。據(jù)此,本研究就甜菜堿對雞體的重要甲基化產(chǎn)物肌酸、肉堿的合成代謝做了進一步研究。結果顯示,與不添加蛋氨酸對照組比,添加600mg/kg甜菜堿明顯提高了肉雞肝臟、胸肌中游離肉堿和肌酸的含量,并與添加1200mg/kg蛋氨酸組的效果基本一致。據(jù)此,在肉雞體內甜菜堿作用機理與Finklesten 等在大鼠上的研究結果基本一致,甜菜堿替代蛋氨酸為機體甲基化產(chǎn)物肌酸、肉堿等的合成提供甲基,從而減少蛋氨酸的消耗,產(chǎn)生節(jié)約蛋氨酸的效應。

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