谷氨酰胺二肽生物學(xué)功能及其在仔豬上的應(yīng)用

白潔 白世平

摘要：谷氨酰胺是腸道細(xì)胞的主要能量來源，對動物腸道功能的保護(hù)至關(guān)重要。就谷氨酰胺二肽在腸道保護(hù)、抗氧化、提高動物免疫力等方面的生物學(xué)功能及其在仔豬生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。

關(guān)鍵詞：谷氨酰胺二肽；動物營養(yǎng)；生物學(xué)功能；應(yīng)用

中圖分類號：S828文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1007-273X（2012）11-0009-03

谷氨酰胺因在代謝中有許多重要的生理功能，已經(jīng)被看作是條件性必需氨基酸。但是由于其溶解度低，而且在溶液中不穩(wěn)定，在加熱滅菌的條件下可生成有毒的焦谷氨酸和氨，故商品氨基酸添加劑中一般不含有谷氨酰胺。近年來，由于谷氨酰胺二肽可以避免谷氨酰胺的上述缺點，且谷氨酰胺的許多生理作用在谷氨酰胺二肽中也逐步得以證實。因此就谷氨酰胺二肽的生物學(xué)功能進(jìn)行了綜述，以探討其在仔豬生產(chǎn)中的應(yīng)用。

1谷氨酰胺二肽的理化性質(zhì)分析

谷氨酰胺二肽是2-氨基-5-羧基戊酰胺以及其他氨基酸形成的二肽物質(zhì)。主要成分為丙氨酚谷氨酰胺以及甘氨酞谷氨酰胺兩種，是一種人工合成的物質(zhì)。其具有溶解度高、純度高、耐高溫的特性。在水溶液中溶解度高，在常溫20℃的環(huán)境下，丙氨酚谷氨酰胺的溶解度為586 g/L；甘氨酞谷氨酰胺的溶解度為154 g/L；丙氨酚谷氨酰胺和甘氨酞谷氨酰胺兩種物質(zhì)的純度均能達(dá)到100%，無雜質(zhì)，熱穩(wěn)定性好，在常溫的環(huán)境中，其可維持長達(dá)2年的穩(wěn)定不變質(zhì)，故谷氨酰胺二肽的性質(zhì)穩(wěn)定。

2谷氨酰胺二肽的吸收與代謝

2.1谷氨酰胺二肽的吸收

研究表明，動物腸道能以完整形式吸收小肽進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng)，進(jìn)而被外周組織利用。小肽的腸道吸收是依靠腸黏膜上的肽類轉(zhuǎn)運系統(tǒng)完成的。腸黏膜肽類轉(zhuǎn)運系統(tǒng)主要是具有pH依賴性的H+/Na+交換通道，轉(zhuǎn)運過程依靠H+向細(xì)胞內(nèi)的電化學(xué)質(zhì)子梯度供能[1]。小肽轉(zhuǎn)運蛋白（PepT1）參與二肽、三肽的跨膜轉(zhuǎn)運，由酸性、堿性和親水性氨基酸組成的小肽都能被PepT1轉(zhuǎn)運[2]。大多數(shù)豬小腸PepT1 mRNA表達(dá)水平在空腸中最高，其次為十二指腸，而在回腸中最低。小腸黏膜吸收谷氨酰胺二肽有兩種可能的途徑：一是谷氨酰胺二肽在細(xì)胞外經(jīng)膜二肽酶水解釋放出谷氨酰胺，再被腸黏膜吸收；二是谷氨酰胺二肽被轉(zhuǎn)運到上皮細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)胞質(zhì)內(nèi)二肽酶水解釋放出谷氨酰胺。與游離氨基酸的吸收相比，小肽轉(zhuǎn)運系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)運速度快、耗能低，載體不易飽和的特點，腸道中小肽的大多數(shù)氨基酸殘基比單體氨基酸吸收更迅速、有效，肽載體吸收能力可能高于各種氨基酸吸收能力的總和。因而，以谷氨酰胺二肽形式為機(jī)體提供谷氨酰胺營養(yǎng)將是一種更安全、有效的方式。

2.2谷氨酰胺二肽的代謝

谷氨酰胺二肽在體內(nèi)能被快速分解為谷氨酰胺和氨基酸，再被機(jī)體利用合成蛋白質(zhì)或用作氮源，僅有微量二肽從尿中排出。畜禽體內(nèi)大部分組織都可利用谷氨酰胺二肽，參與機(jī)體代謝過程。血漿、肝臟、骨骼肌等組織器官中均含有二肽酶能將其分解。血液中谷氨酰胺二肽的清除可能有三種途徑：一是在血液循環(huán)中被水解；二是被血管壁膜結(jié)合酶水解；三是經(jīng)轉(zhuǎn)運后以完整的形式進(jìn)入細(xì)胞后在細(xì)胞內(nèi)降解。

3谷氨酰胺二肽的生物學(xué)功能

3.1谷氨酰胺二肽的保護(hù)腸道吸收功能

谷氨酰胺二肽提供了小腸吸收、利用的谷氨酰胺，從而提供了腸道細(xì)胞氧化利用的能量和氮源。1mmol谷氨酰胺經(jīng)三羧酸循環(huán)可生成30mmol ATP，還可用于嘧啶、嘌呤等遺傳物質(zhì)的合成，有利于小腸上皮細(xì)胞分化。谷氨酰胺還可通過生成脯氨酸、鳥氨酸、精氨酸，作為遺傳物質(zhì)及蛋白質(zhì)的合成前體。血漿中谷氨酰胺能促進(jìn)腸黏膜谷氨酰胺酶合成，加快腸黏膜細(xì)胞的代謝。腸道中的免疫細(xì)胞含有豐富的谷氨酰胺酶，其利用谷氨酰胺維持其分化，并發(fā)揮功能。蛋白質(zhì)合成增加有助于維護(hù)腸黏膜組織的修復(fù)和再生。另外，研究表明谷氨酰胺能促進(jìn)胰高血糖素等激素的釋放，提高小腸谷氨酰胺酶的活性，使其在小腸上皮細(xì)胞生長中起重要作用。

3.2谷氨酰胺二肽的抗氧化功能

谷氨酰胺二肽是腸黏膜細(xì)胞的主要能源物質(zhì)，并參與畜禽體內(nèi)還原型谷胱甘肽的合成。動物機(jī)體內(nèi)谷胱甘肽（GSH）和超氧化物歧化酶（SOD）在清除自由基和維持細(xì)胞的完整性中發(fā)揮著重要功能。史英欽等[3]研究表明，谷氨酰胺二肽能增加燒傷大鼠血清中GSH濃度及抗氧化能力，且血清SOD水平也有增加。張軍民等[4]在斷奶仔豬飼糧中添加谷氨酰胺可顯著提高肝臟和血漿中的GSH水平和抗氧化能力。余曉明等[5]研究發(fā)現(xiàn)，給予急性胰腺炎大鼠靜脈注射谷氨酰胺二肽（2.5g/kg）能提高大鼠各采樣時間點血漿中GSH和SOD濃度和降低丙二醛（MDA）濃度。曾翠平[6]報道在仔豬日糧中添加甘氨酰谷氨酰胺能提高仔豬血清和小腸中的SOD水平及肝臟和空腸中谷胱甘肽過氧化物酶活性。當(dāng)機(jī)體出現(xiàn)疾病或外界傷害時，機(jī)體內(nèi)的自由基會迅速增多，影響機(jī)體對疾病的抵抗力，在這時大量補充谷氨酰胺二肽可對自由基起到一定的抑制作用，強(qiáng)化抗氧化能力，增加機(jī)體自身的抵抗力，恢復(fù)機(jī)體功能，維護(hù)正常生命體征。

3.3谷氨酰胺二肽的蛋白合成功能

谷氨酰胺二肽可有效促進(jìn)合成機(jī)體內(nèi)的蛋白質(zhì)，達(dá)到氮物質(zhì)的均衡。通過灌注給予燙傷小鼠大量的谷氨酰胺二肽，發(fā)現(xiàn)小鼠體內(nèi)的蛋白質(zhì)合成速度迅速增加[7]，從而促進(jìn)了氮物質(zhì)的平衡，進(jìn)而加速了小鼠傷口的愈合程度[8]。由此可見，谷氨酰胺二肽對于燙傷等外部傷害都起到了一定的調(diào)節(jié)和促進(jìn)作用。

3.4谷氨酰胺二肽的免疫功能

谷氨酰胺二肽分解成谷氨酰胺后，主要通過參與淋巴細(xì)胞的代謝而提高機(jī)體的免疫應(yīng)答反應(yīng)。其不僅是淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等免疫細(xì)胞的主要能源，而且是淋巴細(xì)胞增殖分化中核苷酸合成的前體，能提高T淋巴細(xì)胞對有絲分裂原的反應(yīng)性，有助于巨噬細(xì)胞在免疫應(yīng)答過程中合成mRNA，釋放大量分泌性細(xì)胞因子，增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬能力。在培養(yǎng)液中加入谷氨酰胺二肽（1～2 mmol/L）能提高早期斷奶仔豬腸系膜淋巴細(xì)胞的增殖能力[9]。給外科手術(shù)患者灌注谷氨酰胺二肽72 h后，患者對LPS應(yīng)激下TNFα水平升高，降低機(jī)體免疫抑制[10]。給予大鼠2%谷氨酰胺二肽，其血漿中內(nèi)毒素濃度降低，腸淋巴細(xì)胞的殺菌能力增強(qiáng)[11]。

4谷氨酰胺二肽在仔豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

4.1降低腹瀉率，提高生產(chǎn)性能

楊彩梅等[12]研究表明，仔豬斷奶應(yīng)激使其腸道吸收功能明顯降低，且斷奶21 d后仍不能恢復(fù)到正常水平。飼糧中添加谷氨酰胺二肽可使腸道吸收功能改善，這可能是因為谷氨酰胺促進(jìn)了腸道黏膜細(xì)胞的更新與再生，維持了腸道黏膜層的完整性。給予大鼠靜脈輸入谷氨酰胺二肽溶液，術(shù)后7 d，動物的腹部腸道黏膜層完整性逐漸改善，并呈現(xiàn)愈合狀態(tài)。試驗研究表明，谷氨酰胺二肽能促進(jìn)腸道細(xì)胞的修復(fù)，并維持腸道免疫功能，減輕斷奶對仔豬腸道的損傷，減少斷奶造成的仔豬腹瀉[13]。黃冠慶等[14]在斷奶仔豬飼糧中添加0.25%、0.50%甘氨酰谷氨酰胺，谷氨酰胺二肽的添加提高了仔豬的平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化率。張勇等[15]在35日齡斷奶仔豬飼糧中添加谷氨酰胺二肽（0.5%），試驗組仔豬比對照組日增重提高27.7%、料重比降低31.8%、腹瀉率降低37.1%。故谷氨酰胺二肽能維護(hù)仔豬腸道的吸收功能。

4.2提高免疫功能

周榮艷等[9]在仔豬腸系膜淋巴結(jié)細(xì)胞體外培養(yǎng)液中添加谷氨酰胺二肽，在一定的濃度范圍其促進(jìn)了淋巴細(xì)胞的體外增殖。劉濤等[16，17]研究發(fā)現(xiàn)，在飼糧中添加1.0%谷氨酰胺可提高斷奶仔豬血液CD4+數(shù)量和CD4+/CD8+比值，增強(qiáng)仔豬細(xì)胞免疫機(jī)能，但未提高外周血T淋巴細(xì)胞的增殖能力；對照組仔豬小腸黏膜中SIgA陽性細(xì)胞數(shù)和IL-6基因表達(dá)量較斷奶前顯著降低；試驗組SIgA陽性細(xì)胞數(shù)和IL-6基因表達(dá)量均與斷奶前無顯著差異。尹兆華等[18]和鄒曉庭[19]在飼糧中添加谷氨酰胺可提高斷奶仔豬血清IgA、IgG和IgM水平和腸系膜淋巴結(jié)細(xì)胞的體外增殖率。

5展望

谷氨酰胺是一種條件性必需氨基酸，谷氨酰胺二肽具有谷氨酰胺的許多功能，其生物學(xué)作用尚未發(fā)現(xiàn)明顯的差異，故應(yīng)用谷氨酰胺二肽來代替谷氨酰胺作為一種氨基酸添加劑具有很廣闊的應(yīng)用前景。

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