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谷氨酰胺对动物免疫的调节作用系列之五 ——谷氨酰胺对

2020-04-01 00:00:00  北京九州互联农牧科技有限公司   点击: 请关注艾格农业微信公众号,获取更多精彩文章
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   谷氨酰胺 (Gln)是人体与动物循环和体内氨基酸池中含量最丰富的氨基酸,也是功能最为丰富的一种氨基酸。在诸多的功能中,谷氨酰胺对动物免疫功能的调节作用受到高度的重视,并广泛用于人医临床及保健领域。随着养殖动物集约化程度越来越高,以及饲料无抗时代的来临,畜禽面临的感染压力无疑会大大增加,谷氨酰胺对动物免疫的调节作用应用于动物生产无疑具有巨大的潜力。

  1. 谷氨酰胺作为免疫营养素的生化基础

  谷氨酰胺是中性氨基酸,含有一个 α-氨基和一个酰胺基,在组织间氮的转移和氨的转运过程中起着重要的载体作用,因此被称为“氮梭”;Gln具有生糖作用,是一种高效的能源物质,是快速生长和分化细胞如血管内皮细胞、淋巴细胞、肠粘膜上皮细胞等的重要供能物质;Gln中的酰胺氮是所有细胞生物合成必需的,Gln是合成嘌呤、嘧啶、氨基糖、功能肽(如谷胱甘肽)和其他氨基酸的前体物质;Gln在蛋白质代谢中具有重要的调节作用,促进大分子蛋白质的合成,减少肌肉中蛋白质的分解。

  2. 谷氨酰胺对免疫的调节作用

  Kelly和Wischmeyer(2003)对谷氨酰胺作用可能的机制进行了描述(见下图)。谷氨酰胺通过为淋巴细胞提供能源和核苷酸合成的前体,促进淋巴细胞等免疫细胞的增殖和分化,阻止免疫细胞提前凋亡,提高免疫细胞的活性,维持或增强免疫功能,增强机体对细菌、真菌、病毒等病原体的清除能力;谷氨酰胺通过为肠细胞提供能源和核苷酸合成的前体,促进肠粘膜上皮细胞的增殖,增加紧密连接蛋白的合成表达,促进粘蛋白的合成及诱导肠道SIgA的分泌等作用,从而有效维持肠道的物理、化学和免疫屏障功能,减少肠道细菌和内毒素的易位;谷氨酰胺通过增强热休克蛋白的表达,以及促进GSH、己糖胺的合成等途径减少炎性细胞因子以及自由基对免疫细胞及体细胞的损伤和细胞凋亡,维持细胞正常的功能。谷氨酰胺的这些免疫调节作用已在之前的综述中有详细的描述。

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  3. 谷氨酰胺在动物日粮中应用

  3.1 Gln是动物条件性必需氨基酸

  尽管Gln可以通过谷氨酰胺合成酶在体内合成,但在动物处于幼龄阶段、创伤、应激、疾病等状态下,内源性Gln往往不能满足机体需要,甚至发生体内Gln的耗竭,必须补充外源Gln。因此Gln被认为是机体的“条件性必需氨基酸”(NRC)。

  仔猪断奶是猪只必需经历的生理阶段,而断奶会导致母源谷氨酰胺来源中断(母奶中含有丰富的谷氨酰胺),同时由于断奶应激导致谷氨酰胺合成酶分泌减少,机体合成Gln能力下降,而断奶后采用的植物性饲料原料大都谷氨酰胺的含量较低,或者消化率不高,加上断奶后采食量下降,这些情况会导致谷氨酰胺的供给大大降低,从而导致肠道受损,屏障功能降低,免疫细胞的活性和功能下降,导致仔猪容易受到病原微生物的侵袭,腹泻增加。而由于肠道受损(降低了日粮谷氨酰胺的消化吸收率),病原感染(增加了机体对谷氨酰胺的需要)等,这样反过来进一步加大谷氨酰胺需要与供给的失衡。因此这个阶段日粮补充谷氨酰胺尤其重要。

  日粮添加抗生素是抵御病原菌感染,提高生产成绩的有效措施。然而饲料无抗后,畜禽的感染压力必将大幅增加,欧洲及其他国家的经历表明禁抗后,畜禽疾病易感性增加,临床用药大幅增多,因此无抗日粮仅仅依赖替抗产品是不够的。更多的需要依赖动物自身的免疫机能和日粮组成结构的优化。鉴于谷氨酰胺对于免疫调节作用已证实,这提示谷氨酰胺在动物无抗日粮中的具有极大的应用价值。

  3.2 Gln在日粮中应用研究

  早在20多年前华裔科学家伍国耀先生在断奶仔猪上添加谷氨酰胺提高了空肠绒毛高度,改善肠道的发育(Wu等,1996),这一研究结果也被国内外其他学者所证实(Domeneghini等,2006;Yi等,2005;边连全等,2006;赵玉蓉等,2009;Hsu等,2010;Wang等,2014)。而且日粮添加Gln还可以缓解饲喂生大豆造成的仔猪十二指肠和空肠绒毛的萎缩(张军民等,2003)。因此Gln已广泛用于仔猪日粮以减少断奶导致肠道受损,并加速受损后的修复,减少断奶应激。

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  Gln在无抗日粮中的应用也已经有成功的研究。如新疆农业大学的杨开伦教授的研究团队在白羽肉鸡和黄羽肉鸡上做了大量关于谷氨酰胺在无抗日粮中应用的研究(唐倩等,2012;李虎等2012;于新明等2012),结果表明添加谷氨酰胺的无抗日粮其饲喂效果(生产成绩和胴体品质等)优于抗生素(硫酸粘杆菌素+纳西肽组合)日粮。而美国农业研究部研究员Johnson(2007)发表于JAS的研究报道,显示在运输和热应激挑战的情况下,添加L-Gln的断奶仔猪比抗生素(金霉素+泰乐菌素)组表现出更佳的生产性能、肠道发育指标和免疫参数(见下图)。这些研究表明谷氨酰胺在无抗日粮中应用效果是肯定的。且这些研究使用Gln的添加量(0.2-0.3%)均远低于之前大多数关于谷氨酰胺疗效1%的阈值。如果这样Gln在无抗日粮中应用成本也将大幅下降。

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  3.3 日粮Gln来源

  谷氨酰胺单体在酸性条件下不稳定,加热易生成有毒的焦谷氨酸。因此在饲料生产(制粒)或饲喂(过胃)中应用受到限制。谷氨酰胺结合肽是Gln和其他氨基酸形成的二肽或多肽,它的溶解度和稳定性都比谷氨酰胺好。动物实验和人体临床实验证实Gln寡肽作为Gln代用品的功效性和安全性。然而合成的Gln寡肽(如Fiirst研发的谷氨酰胺双肽制剂Dipeptiven)由于成本较高,仅在人的营养和临床领域应用。目前含有谷氨酰胺的混合肽(如小麦水解蛋白)在动物饲料中的应用已经越来越多,虽然混合肽的组成并不能全部明确,但其富含谷氨酰胺或其短肽,能发挥与谷氨酰胺相同或更好的作用(高萍等,2007)。

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本文标签: 谷氨酰胺 免疫作用

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