核苷酸在豬營(yíng)養(yǎng)中的研究進(jìn)展

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核苷酸及其代謝產(chǎn)物對(duì)體內(nèi)許多生化反應(yīng)起關(guān)鍵作用。機(jī)體在受到免疫應(yīng)激、肝臟損傷和快速生長(zhǎng)時(shí)，體內(nèi)合成的核苷酸不能滿足機(jī)體需要(Savaiano等，1981)[1]。體內(nèi)核苷酸供應(yīng)不足會(huì)影響機(jī)體的正常功能，甚至引發(fā)一些典型的臨床核苷酸缺乏癥狀。無(wú)論是來(lái)源于天然飼料中的核苷酸還是外源添加的核苷酸均對(duì)動(dòng)物消化道發(fā)育、免疫功能的維持、脂肪代謝和肝臟功能具有重要影響。本文主要就國(guó)內(nèi)外在核苷酸的營(yíng)養(yǎng)和免疫功能方面的研究作簡(jiǎn)要綜述。

  1.核苷酸的生化特性

  核苷酸是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大分子物質(zhì)，其由含氮堿基、戊糖和磷酸連接組成的。飼料或食物的細(xì)胞組成成分就是核苷酸。戊糖可以是核糖核酸(RNA)的核糖，也可以是脫氧核糖核酸(DNA)的2’-脫氧核糖。含氮堿基可以是嘌啉或者嘧啶。嘧啶堿基由六元環(huán)構(gòu)成，分為尿嘧啶核苷、胞嘧啶和胸腺嘧啶。嘌啉堿基還有一個(gè)五元環(huán)，其由腺嘌啉、鳥嘌啉和次黃嘌啉構(gòu)成。磷酸基團(tuán)可以是一磷酸、二磷酸或三磷酸，并且與戊糖的c-5’羥基發(fā)生酯化。核苷酸失去磷酸基團(tuán)時(shí)就稱為核苷。許多核苷酸分子在相鄰核糖單元的3’位和5’位通過磷酸二酯鍵結(jié)合在一起，就成為多聚核苷酸，也就是核酸。核酸與蛋白質(zhì)相結(jié)合就成為核蛋白。

  核苷酸是參與機(jī)體細(xì)胞生化代謝的一類非常重要的物質(zhì)。它是生物體重要的遺傳物質(zhì)DNA的合成前體物；ATP廣泛參與生物能量代謝；環(huán)核苷酸(cAMP和cGMP)作為激素的第二信使調(diào)節(jié)細(xì)胞生命活動(dòng)；作為輔酶的組成成分，如煙酰胺核苷酸、黃素腺嘌呤二核苷酸和輔酶A，參與機(jī)體糖，蛋白和脂肪代謝。

  2 核苷酸的消化、吸收和代謝

  飼糧中的核苷酸主要以核蛋白形式存在。核蛋白和外源核苷酸的消化始于胃，在胃蛋白酶的作用下，水解成核酸和蛋白質(zhì)，進(jìn)入小腸后，在小腸的刷狀緣上皮，胰腺和膽分泌的核酸內(nèi)切酶、磷酸二酯酶以及核苷磷酸化酶等酶參與下，核酸進(jìn)步水解成單核苷酸，再經(jīng)核苷酸酶催化水解生成核苷和磷酸，核苷進(jìn)一步分解成堿基、戊糖或1-磷酸戊糖。

  核苷及堿基主要吸收部位是小腸上段，且吸收有效，幾乎腸道中90％的可以被吸收(Ho等，1980)[2]。核苷在腸道內(nèi)的吸收主要有單純擴(kuò)散、易化擴(kuò)散和依鈉主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)三種形式。核苷吸收轉(zhuǎn)運(yùn)與堿基組成有關(guān)。嘌呤核苷不能完整地轉(zhuǎn)運(yùn)通過單細(xì)胞層：低于2O％的胞苷、尿苷可以完整轉(zhuǎn)運(yùn)；嘧啶是核苷堿基轉(zhuǎn)運(yùn)的主要代謝產(chǎn)物(He等，1994)[3]。而核苷酸可能由于缺乏運(yùn)輸系統(tǒng)和含帶有高負(fù)電荷的磷酸基團(tuán)，穿過腸細(xì)胞微絨毛膜的能力有限(Youping等，1994)[4]。

  機(jī)體核苷酸的代謝是分解代謝和合成代謝的平衡。核苷酸的分解代謝主要場(chǎng)所在腸道、肝臟和腎臟．腸道吸收的核苷和堿基大部分迅速降解，降解產(chǎn)物如不再用于核苷酸和核酸的合成，則被完全分解。鳥嘌呤氧化成黃嘌呤，腺膘呤轉(zhuǎn)變成次黃嘌呤、黃嘌呤，生成尿酸，禽可直接排出尿酸，在非靈長(zhǎng)類動(dòng)物尿酸在尿酸氧化酶作用下分解為尿囊素排出；胞嘧啶和尿嘧啶最終分解成B一丙氨酸、胸腺嘧啶則生成B一氨基異丁酸，二者可經(jīng)轉(zhuǎn)氨作用去除氨基參與有機(jī)酸代謝。

  核苷酸的合成有兩條途徑：一是利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等簡(jiǎn)單物質(zhì)為原料，經(jīng)過一系列復(fù)雜的酶促反應(yīng)，合成核苷酸，稱為從頭合成途徑。二是利用體內(nèi)預(yù)先形成的堿基和核苷合成核苷酸．稱為補(bǔ)救合成途徑。生物體核苷酸從頭合成是主要途徑，肝臟是合成主要場(chǎng)所。但腦、骨髓等器官則只能通過補(bǔ)救途徑合成。從頭合成需消耗大量的ATP和谷氨酸鹽．而補(bǔ)救途徑合成核苷酸效率高，可節(jié)省能量。

  3.核苷酸的來(lái)源

  豬的核苷酸主要來(lái)源于飼料中營(yíng)養(yǎng)成分的消化分解，但往往是不夠的，特別是斷奶仔豬，則需要額外的添加外源合成的核苷酸。核苷酸及其水解產(chǎn)物均可被腸粘膜吸收，腸粘膜細(xì)胞可將核苷酸運(yùn)輸?shù)狡渌?xì)胞。體內(nèi)核苷酸貯存在核苷酸池中，供許多生化反應(yīng)包括核酸的合成和細(xì)胞代謝使用。大多數(shù)核苷酸可由機(jī)體再合成來(lái)供給，但某些器官(如小腸)再合成核苷酸的能力有限，而依賴飲食中核苷和堿基的主動(dòng)補(bǔ)救合成來(lái)維持核苷酸池。當(dāng)機(jī)體對(duì)核苷酸的需要增加時(shí)，如機(jī)體正處于組織損傷恢復(fù)期或處于快速生長(zhǎng)期，就需要從飲食中補(bǔ)充更多的核苷酸。

  4.對(duì)豬生長(zhǎng)性能的影響

  日糧中添加外源核苷酸能改善仔豬生產(chǎn)性能。張永清（2007）研究結(jié)果表明，在日糧中添加0.2％核苷酸可顯著提高斷奶仔豬的飼料利用率l6.9O％(P<0．05)，并有改善日增重和采食量的趨勢(shì),分別提高32.83％ 和8.92％，促進(jìn)小腸發(fā)育，從而緩解斷奶應(yīng)激[5]。Maainez-Puig等(2007)在日糧中添加1000 mg／kg核苷酸，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，21～35日齡，核苷酸組仔豬的平均日增重(76.7 g／d)比對(duì)照組(53.5 g／d)高，飼料轉(zhuǎn)化效率無(wú)顯著差異。35～56日齡，添加核苷酸組平均日增重和飼料利用效率分別提高20％和23.7％[6]。馮尚連和李星(2000)研究表明，在斷奶仔豬日糧中添加核苷酸平均日增重顯著提高22．9％,料肉比顯著降低11.54％[7]。仔豬飼喂添加4%(Maribo, 2003)和2.5%(P. Spring, 內(nèi)部資料)的酵母核苷酸的日糧比對(duì)照組可以提高日增重、減少腹瀉率和提高飼料轉(zhuǎn)化率[8,9]。M. S. Carlson （內(nèi)部資料）等研究也表明：在日糧中添加酵母核苷酸與添加有利于消化道的健康、提高斷奶仔豬的生長(zhǎng)性能，也為生長(zhǎng)階段和和育肥階段的生長(zhǎng)發(fā)育打下基礎(chǔ)[10]。

  5.對(duì)豬腸道發(fā)育的影響

  在動(dòng)物的早期發(fā)育階段，小腸細(xì)胞增生迅速且對(duì)核苷酸比較敏感。盡管體內(nèi)可以合成核苷酸，但腸道合成能力有限，可能要依賴于外源提供(van Buren和Rudolph，1997)，特別是仔豬處于生長(zhǎng)強(qiáng)度大，且斷奶時(shí)產(chǎn)生各種應(yīng)激的條件下[11]。仔豬斷奶，日糧從乳汁過渡到固體飼料，一方面仔豬采食量下降，能量和谷氨酰胺進(jìn)食有限，合成核苷酸不足。另一方面固體日糧核苷酸含量比乳汁中低。Mated等(2004)證實(shí)典型的斷奶仔豬日糧與母豬泌乳后期奶中干物質(zhì)濃度相比，除胞嘧啶核苷酸的濃度接近外，腺嘌呤核苷酸，鳥嘌呤核苷酸、次黃嘌呤核苷酸和尿嘧啶核苷酸的濃度比母豬奶中的濃度低得多[12]。

  核苷酸對(duì)腸道營(yíng)養(yǎng)有重要作用，能促進(jìn)腸道的正常發(fā)育、成熟和修復(fù)。張永清（2007年）研究表明，添加核苷酸可顯著提高仔豬斷奶后第7d十二指腸絨毛高度和第14 d回腸黏膜DNA含量[5]。這與Ortega M A(1995)研究的結(jié)果是基本一致的[13]。這說(shuō)明外源核苷酸可以促進(jìn)斷奶仔豬腸道的生長(zhǎng)發(fā)育和成熟。Bustamante等（1994）研究發(fā)現(xiàn)添加類似母乳中核苷酸的混合物，在乳豬的十二指腸具有保護(hù)的效應(yīng)，但是這種保護(hù)效應(yīng)不僅僅是因?yàn)楹塑账岬奶砑覽14]。日糧核苷酸還可降低腸道受感染和傷害的機(jī)率，保護(hù)小腸細(xì)胞免受自由基的攻擊。對(duì)受到損傷的腸道，核苷酸可促進(jìn)其修補(bǔ)、恢復(fù)及細(xì)胞損傷后的遷移。對(duì)正常腸上皮細(xì)胞凋亡，嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸作用不一樣。嘌呤核苷酸可誘導(dǎo)腸上皮細(xì)胞凋亡，嘧啶核苷酸UMP可解除嘌呤核苷酸的凋亡誘導(dǎo)作用(陳祥貴等，2005)[15]。Sergio等(1994)采用新生仔豬腸腔灌注研究外源核苷酸對(duì)腸道炎性反應(yīng)的影響發(fā)現(xiàn)，核苷酸降低腸上皮白細(xì)胞的積聚，減少蛋白滲漏和一氧化氮的產(chǎn)生，結(jié)果表明可有效降低腸道炎性反應(yīng)，但效果并不是腺苷單獨(dú)存在的結(jié)果[16]。Marinez—Puig等(2007)發(fā)現(xiàn)斷奶使仔豬腸絨毛高度下降39％,也能促進(jìn)仔豬的生長(zhǎng)(P<0．05)[6]。核苷酸可促進(jìn)消化道有益菌特別是雙歧桿菌的繁殖生長(zhǎng)，維持微生物區(qū)系平衡(Uauy等。1994)[17]；因此，日糧中添加核苷酸對(duì)仔豬的生長(zhǎng)是有益的。

  核苷酸與腸細(xì)胞的基因表達(dá)有一定關(guān)系。盡管目前還不是很清楚培養(yǎng)腸細(xì)胞的最佳核苷酸組成和含量，但有研究指出腸細(xì)胞的生長(zhǎng)和基因表達(dá)需要平衡的核苷酸池來(lái)臺(tái)成DNA和RNA。給大鼠喂養(yǎng)尿嘧啶拮抗劑或無(wú)核苷酸的飲食時(shí)，大鼠小腸內(nèi)RNA的含量明顯下降，提示在缺乏核苷酸時(shí)，小腸細(xì)胞不能合成RNA，這可能是由于核苷酸影響了腸基因的翻譯及翻譯因子的活性[18]。

  5.免疫功能

  外源核苷酸對(duì)機(jī)體細(xì)胞免疫和體液免疫都具有重要作用。從核酸營(yíng)養(yǎng)對(duì)機(jī)體各個(gè)系統(tǒng)影響來(lái)看，免疫系統(tǒng)是最敏感也是最直接受影響的系統(tǒng)。盡管機(jī)體能夠利用小分子物質(zhì)從頭合成核酸，但免疫系統(tǒng)必須有外源性核酸才能維持其正常機(jī)能。Van Buren等的研究證實(shí)，核苷酸影響了刀豆素A和植物凝集素有絲分裂原對(duì)脾淋巴細(xì)胞的增殖反應(yīng)，提示外源核苷酸的缺乏影響T細(xì)胞的功能和B細(xì)胞的分化[19]。Navarro等(1996)試驗(yàn)結(jié)果證明，外源核苷酸能促進(jìn)T淋巴細(xì)胞的增殖反應(yīng)以及IL-2或IFN的分泌，提高NK細(xì)胞和巨噬細(xì)胞活性，促進(jìn)遲發(fā)性超敏反應(yīng)[20]。李營(yíng)石(2006)認(rèn)為．外源核苷酸可使炎性細(xì)胞因子IL-1、IFN-1 的分泌降低，抗炎性細(xì)胞因子IL-10的分泌增加，可以顯著阻止小腸髓過氧化物酶活性(P<0．01)升高[21]。日糧核苷酸對(duì)炎癥反應(yīng)有顯著抑制作用，有助于維持機(jī)體炎癥／抗炎癥平衡，保護(hù)機(jī)體免受炎癥損傷。

  Zomborsky-Kovacs 等(1998)在斷奶仔豬中添加合成的β-寡聚糖和核苷酸會(huì)刺激淋巴細(xì)胞分泌葡萄糖磷酸酶和輔酶A分別為50%和30%[22]。Cameron 等 (2001)研究表明：仔豬飼喂2周—4周的酵母RNA可以提高淋巴細(xì)胞的功能，如體外實(shí)驗(yàn)表明，在沒有T細(xì)胞催化素的作用下也會(huì)加快T細(xì)胞的媒質(zhì)DTH與KLH的反應(yīng)[23]。潘樹德(2007)研究表明，適宜的酵母核酸添加劑量對(duì)提高特異性免疫應(yīng)答(豬瘟抗體)可能具有重要的意義，具體的機(jī)理有待于進(jìn)一步探討[24]。陸東海等（2008）在日糧中添加0.2%的外源核苷酸可以顯著提高仔豬斷奶后第21d血清總蛋白和血清白蛋白，分別比對(duì)照組提高32．64％(P<0．O1)和57．76％(P<0．01)；并可顯著提高仔豬斷奶后第14 d空腸黏膜蔗糖酶活性，比對(duì)照組提高74．59％(P<0．05)[25]。因此，添加核苷酸可以增強(qiáng)機(jī)體的血液的免疫力，促進(jìn)腸道的消化。

  6.對(duì)緩解豬應(yīng)激的影響

  當(dāng)豬一旦存在免疫應(yīng)激，導(dǎo)致T淋巴細(xì)胞激活、增殖，就會(huì)引起核苷酸合成迅速增加，參與能量代謝和合成核酸的前體物質(zhì)需要量相應(yīng)增加。補(bǔ)充外源性核苷酸可消除機(jī)體氧自由基，提高機(jī)體免疫能力，調(diào)控胰島素分泌，調(diào)節(jié)細(xì)胞能量代謝(肖常青，2000)[26]。研究報(bào)到，育肥豬在育肥階段的最后30天內(nèi)飼喂添加2.1%核苷酸的日糧，可以緩解運(yùn)輸和屠宰帶來(lái)的應(yīng)激，減低血清肌酸磷酸激酶、乳酸脫氫酶和AST的濃度(M. Zomborsky, 內(nèi)部資料)[22]。所以，在日糧中補(bǔ)充外源核苷酸是相當(dāng)必要的。

  7. 在豬營(yíng)養(yǎng)中的應(yīng)用前景

  目前，動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)的研究報(bào)道證實(shí)添加外源核苷酸對(duì)機(jī)體是有益的。大部分研究發(fā)現(xiàn)添加核苷酸可以調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)。近年來(lái)，家畜生產(chǎn)中開始禁止在飼料中添加任何種類的抗生素。這就促進(jìn)了非抗生素營(yíng)養(yǎng)的發(fā)展，如核苷酸推廣利用。但這也給長(zhǎng)期使用抗生素的動(dòng)物生長(zhǎng)和疾病控制帶來(lái)了挑戰(zhàn)。因?yàn)?，在?dòng)物的消化代謝中，在幼齡動(dòng)物添加抗生素是有利的，但成年動(dòng)物的生長(zhǎng)是不利的。

  動(dòng)物在快速生長(zhǎng)期、在遭受應(yīng)激的期間以及在免疫抑制期間，對(duì)核苷酸的需要量會(huì)增加。在新斷奶仔豬的日糧中，也許還在其它幼畜的日糧中，都缺乏核苷酸。同時(shí)，谷氨酸和能量(這是核苷酸從頭合成所需要的)的攝人量是很低的。因此，新斷奶的仔豬處于核苷酸的困境之中，因?yàn)樗鼈儗?duì)核苷酸的需要量很高，但核苷酸以及為合成核苷酸所需前體的攝入量卻很低。仔豬在這段時(shí)間內(nèi)也許不能合成足量的核苷酸。如果情況確實(shí)如此，那就可以預(yù)期在日糧中添加核苷酸是有益的，因?yàn)楹塑账嵩诖龠M(jìn)和增強(qiáng)免疫力、保持腸道健康和保存能量方面具有重要作用。核苷酸可以替代某些添加劑。比如在早期斷奶仔豬的第一階段和第二階段日糧中添加酵母核苷酸，與添加噴霧干燥血漿蛋白（ADG,ADFI）的效果是一致的(D. C. Mahan, 內(nèi)部資料) [27]。這為核苷酸在豬營(yíng)養(yǎng)的推廣應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

  8.結(jié)語(yǔ)

  核苷酸是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大分子物質(zhì)，其由含氮堿基、戊糖和磷酸連接組成的。飼料或食物的細(xì)胞組成成分就是核苷酸。大量的報(bào)道表明，補(bǔ)充核苷酸對(duì)機(jī)體生理健康起到越來(lái)越重要的作用，能有效的提高消化道和肝臟組織的活性功能，體液代謝和免疫性能。與成年動(dòng)物相比，幼齡動(dòng)物的核酸代謝研究還需進(jìn)一步研究。成年動(dòng)物分泌蛋白酶、核酸內(nèi)切酶、磷酸二酯酶和核糖核酸酶是水解核蛋白體主要的酶，把核苷酸水解成嘧啶和嘌呤。合成的核苷酸比機(jī)體代謝途徑獲得的核苷酸要困難許多。因?yàn)榉纸饷附y(tǒng)一高效地水解嘧啶和嘌呤，這是外源核苷酸是無(wú)法比擬的。但是，在日糧中添加核苷酸對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)和發(fā)育、疾病控制、和緩解應(yīng)激是有益的。

  外源核苷酸對(duì)斷奶仔豬的消化道健康發(fā)育、免疫應(yīng)答等方面具有重要作用。但在以下幾方面有待進(jìn)一步深入研究：(1)外源核苷酸對(duì)消化道發(fā)育，機(jī)體免疫系統(tǒng)、肝臟等器官影響的作用機(jī)制；(2)外源核苷酸在豬不同階段的需要量及影響需要量的因素；(3)不同來(lái)源核苷酸對(duì)豬消化道、免疫、脂肪和肝臟的影響；(4)外源核苷酸在不同組織的合成和降解效率。

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