核苷酸在動物飼料中的應(yīng)用

摘 要：隨著動物營養(yǎng)研究的深入，核苷酸在飼料中的功能和作用機(jī)理也逐步被人們重新認(rèn)識。核苷酸作為細(xì)胞合成的必需物質(zhì)，具有保護(hù)腸道黏膜、增強(qiáng)機(jī)體免疫力等生理功能。在正常情況下，成年動物可以通過內(nèi)源性核苷酸來滿足自身的需要，不需特意的補(bǔ)充。但近年來的一些研究表明，當(dāng)機(jī)體迅速生長或受到免疫挑戰(zhàn)時，內(nèi)源性核苷酸就不能滿足動物組織和細(xì)胞代謝的需要，此時必須補(bǔ)充外源性核苷酸，以保證組織的生長和正常生理功能。本文綜述了在動物應(yīng)激、快速生長和預(yù)防疾病等情況下，動物體內(nèi)核苷酸的需求情況及其重要的生理功能，由此闡述了核苷酸作為新型飼料添加劑在生產(chǎn)中的作用。

關(guān)鍵詞：核苷酸；生理功能；作用；新型飼料添加劑

最近40年，畜牧業(yè)生產(chǎn)在遺傳、營養(yǎng)、生物能量學(xué)、代謝以及獸醫(yī)上取得了巨大的進(jìn)展。良好的診斷手段、較好的免疫接種方案、高效的藥物以及更為重要的通信（如在流行病學(xué)上的信息交流）的改善，幫助畜牧生產(chǎn)者成功地經(jīng)營他們的事業(yè)。然而，動物對應(yīng)激或多種疾病敏感性的提高、出于消費(fèi)者利益而禁用AGPs以及限制使用藥物，使養(yǎng)殖場的經(jīng)濟(jì)困難更為惡化。

有效地控制疾病是動物集約化管理中尤為重要的一個方面，集約化管理必須將預(yù)防放在首位，這包括衛(wèi)生措施、免疫方案和消毒。免疫抑制性疾病的增加使免疫接種不可避免。然而，如果動物的免疫系統(tǒng)功能沒有同時得到增強(qiáng)，以便提高其對疾病的抵抗力，藥物的干擾可能永遠(yuǎn)不會成功。另外，應(yīng)激會降低特定且重要的白細(xì)胞的復(fù)制，因此會干擾機(jī)體的天然免疫防御能力。

1 高質(zhì)量的飼料

畜牧業(yè)的生產(chǎn)性能受到多種因素的制約。除了環(huán)境因素、外部的應(yīng)激因子和動物的基因型外，多種類型的營養(yǎng)素會影響動物的生產(chǎn)性能（圖1）。飼料中各種養(yǎng)分的不均衡，除了會提高應(yīng)激或增加不良的環(huán)境因素外，還會對生產(chǎn)性能產(chǎn)生類似的不良影響。但與基因型、環(huán)境和應(yīng)激因子相反，飼料必須達(dá)到能使動物實現(xiàn)最佳生產(chǎn)性能的目標(biāo)，而前三項不受畜牧生產(chǎn)者的影響。在考慮了不同生長發(fā)育階段的動物對營養(yǎng)需求后再配制營養(yǎng)均衡的飼料，是取得經(jīng)濟(jì)收益的先決條件。營養(yǎng)師和飼料生產(chǎn)商很清楚配制包含所有必需以及微量養(yǎng)分的均衡飼料的可行性。雖然如此，某一特定的日糧總會缺乏一些微量養(yǎng)分。在大多數(shù)情況下，缺少的養(yǎng)分不會歸入必需養(yǎng)分一類。然而，在特定的條件下，這些未歸類養(yǎng)分中的一部分可能會極為顯著地轉(zhuǎn)換它們在動物營養(yǎng)上的重要性。

2 養(yǎng)分對組織發(fā)育和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響

新生動物在出生時還沒有完全發(fā)育成熟。雖然大部分組織和分子機(jī)理基本就位，但它們的功能仍非常有限，且需要進(jìn)行大量的微調(diào)。例如，出生時微生物在腸道中開始定植，腸道結(jié)構(gòu)的形成必須適應(yīng)液態(tài)飼料向固態(tài)飼料的轉(zhuǎn)化，先天性（非特異性）和獲得性（特異性）免疫必須形成。免疫系統(tǒng)的功能需要在生命的早期得到發(fā)育，以使動物能夠?qū)Νh(huán)境的改變和健康挑戰(zhàn)做出應(yīng)對。新生動物抵抗微生物或寄生蟲入侵的能力可以通過初乳和常乳中的母源抗體來實現(xiàn)。隨著時間的推移，母源抗體的濃度逐漸下降，內(nèi)部免疫防御能力的同步提高是幼齡豬消化系統(tǒng)的發(fā)育引起的逆向過程。

給新生動物補(bǔ)充平衡且包含可以應(yīng)對出生后所有發(fā)育階段需要的養(yǎng)分，在斷奶時突然停止了供應(yīng)。斷奶由生產(chǎn)流程、衛(wèi)生和經(jīng)濟(jì)等因素決定。由突然重新組群和改變飼養(yǎng)方式引發(fā)的應(yīng)激與由液態(tài)飼料向固態(tài)飼料的轉(zhuǎn)換有關(guān)，可提高仔豬的疾病敏感性。前者往往會使斷奶日齡提前，惡化斷奶引發(fā)的問題，除非日糧的營養(yǎng)含量調(diào)整到動物的需求。這同樣適用于畜牧業(yè)或水產(chǎn)業(yè)中的其他非哺乳動物或非脊髓動物的生產(chǎn)管理。增強(qiáng)并維持動物早期發(fā)育在動物生產(chǎn)管理上仍是不可或缺的，由此增加的成本可通過動物整個生命期中較高的質(zhì)量和生產(chǎn)性能得到補(bǔ)償。

參與器官或調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)育以及生長或總體生產(chǎn)性能的生理過程需要形成新的專門化的細(xì)胞。細(xì)胞不是由虛構(gòu)的東西組裝而成的，新細(xì)胞是現(xiàn)有細(xì)胞的復(fù)制品。形成新細(xì)胞的過程被稱為增殖或細(xì)胞分裂。在此過程中，某一特定的細(xì)胞分裂成二個子代細(xì)胞。這要求有充足的養(yǎng)分供應(yīng)以形成細(xì)胞器和膜。但細(xì)胞分裂的第一步是復(fù)制遺傳物質(zhì)。該基因是細(xì)胞中的一種信息庫，儲存了細(xì)胞發(fā)揮其功能所需的所有信息。因生物體的不同，這種信息庫含有不同數(shù)量的“書箱”（即染色體）。此“書箱”（染色體）有不同數(shù)量的“章節(jié)”（即基因）和“頁碼”（即核苷酸）。一個活的生物體平均含有約3×109個核苷酸。這一信息需要從父代細(xì)胞傳遞給子代細(xì)胞。細(xì)胞分裂的整個時期需要數(shù)小時，此期間的大部分時間被用于精確地復(fù)制遺傳物質(zhì)，同時需要大量的核苷酸參與。

3 核苷酸的供應(yīng)

多年來，核苷酸并沒被認(rèn)為是日糧方案中的必需養(yǎng)分。據(jù)認(rèn)為，所有生物體能通過重新合成或所謂“補(bǔ)救途徑”——從死亡細(xì)胞回收核苷酸來獲得充足數(shù)量的核苷酸，以滿足它們的生理需要。然而，過去幾年中的一些研究表明，二種 機(jī)制可能并不總能為動物機(jī)體供應(yīng)充足的核苷酸。此外，研究發(fā)現(xiàn)某些細(xì)胞，如腸道細(xì)菌或免疫活性細(xì)胞缺乏產(chǎn)生充足數(shù)量核苷酸的能力。當(dāng)考慮到大多數(shù)人和動物每秒鐘必須產(chǎn)生數(shù)百萬個新細(xì)胞以簡單地維持現(xiàn)狀時，在極端應(yīng)激狀態(tài)下，如生長、繁育、環(huán)境挑戰(zhàn)、抗病和受傷的恢復(fù)等，數(shù)萬億個額外的核苷酸必須隨時準(zhǔn)備好以供細(xì)胞的增殖使用。這種對核苷酸的高要求可能無法通過內(nèi)部的供應(yīng)機(jī)制得到滿足。日糧中數(shù)量有限的核苷酸只能稍稍地提高可用核苷酸的水平。結(jié)果受影響或受損的動物需要降低它們的生產(chǎn)性能，或放慢生長發(fā)育。這就是畜牧生產(chǎn)者在自己養(yǎng)殖場中通常所見到的現(xiàn)象。因此，這種高需求與動物自身相對低的核苷酸供應(yīng)量一起，可能會產(chǎn)生直接向動物日糧中添加額外核苷酸的需求（圖2）。

4 飼料添加核苷酸的益處

飼料中添加核苷酸會對不能或低水平生產(chǎn)核苷酸的蜂窩系統(tǒng)（cellular system）或組織產(chǎn)生極為顯著的積極作用。這些細(xì)胞是腸道細(xì)胞、免疫活性細(xì)胞和血細(xì)胞。配制均衡的純?nèi)占ZRNA和核苷酸至少能部分填補(bǔ)動物營養(yǎng)上的缺額，為細(xì)胞增殖和發(fā)育供應(yīng)充足的基本組件，因此能夠滿足機(jī)體的生理需求。

5 腸道的快速發(fā)育

研究人員利用多種動物研究了腸道以RNA和核苷酸為營養(yǎng)的發(fā)育情況。最引人注目的情況是腸道絨毛結(jié)構(gòu)的延長，因此可增加胃腸道的活性表面，提高腸道酶的活性。1日齡雛雞連續(xù)10 d飼喂含核苷酸的日糧，其腸道絨毛結(jié)構(gòu)的發(fā)育比對照組雛雞快4 d（表1）。相似的結(jié)果可在仔豬、魚和小鼠中觀察到。平衡配制的日糧似乎同樣能改善各種動物的腸道發(fā)育。腸道活性表面的增加能夠促進(jìn)養(yǎng)分的吸收，這會體現(xiàn)在飼料轉(zhuǎn)換率的改善上。此外，能夠確保更快速地適應(yīng)由液態(tài)飼料向固態(tài)飼料轉(zhuǎn)換的飼喂策略改變，進(jìn)而減少斷奶后發(fā)生腹瀉的仔豬數(shù)及其嚴(yán)重程度。

6 腸道菌群的快速繁殖

腸道發(fā)育的一部分是其內(nèi)腔被健康及平衡的腸道微生物定植。在豬上，研究證明利用日糧核苷酸可以改變腸腔內(nèi)大腸桿菌與乳酸桿菌的比例，促進(jìn)有益菌的生長。該機(jī)制還沒有被完全闡明，但乳酸桿菌和雙岐桿菌似乎偏愛利用日糧核苷酸進(jìn)行增殖，而大腸桿菌側(cè)依賴于其自身供應(yīng)的核苷酸增殖（表2）。乳酸桿菌和雙岐桿菌的這種有利無阻礙的增殖有助于有益菌在胃腸道中的定植。

7 提高免疫應(yīng)答

日糧添加核苷酸獲得成功的原因之一是核苷酸有利于加快免疫應(yīng)答反應(yīng)的事實。免疫應(yīng)答反應(yīng)僅僅是生物體通過產(chǎn)生免疫球蛋白（抗體）有效抗擊惡性和侵略性微生物的能力。總體而言，免疫應(yīng)答由數(shù)百萬個可產(chǎn)生特異性抗體的細(xì)胞激活。遺憾的是，免疫系統(tǒng)的細(xì)胞缺乏合成核苷酸的能力。因此，免疫活性細(xì)胞的增殖取決于可以供應(yīng)的核苷酸數(shù)量。功能強(qiáng)大的免疫系統(tǒng)在機(jī)體內(nèi)對其它應(yīng)激因子，如受傷、環(huán)境突然改變、體力消耗和生長的能力上同樣重要。此外，免疫系統(tǒng)的挑戰(zhàn)可以擁有降低動物維持或提高生產(chǎn)性能和生產(chǎn)率的能力。添加核苷酸被證明會影響免疫功能，包括反向營養(yǎng)不良和挨餓誘發(fā)的免疫抑制，會促進(jìn)T細(xì)胞的成熟，增強(qiáng)其功能，增強(qiáng)自然殺傷細(xì)胞的活性，改善遲發(fā)皮膚過敏癥，有助于抵抗金黃色葡萄球菌和白色念珠菌等傳染因子的感染。

應(yīng)用脂多糖，從而模擬細(xì)菌感染，可顯著加快豬產(chǎn)生IgG的速度。飼喂核苷酸的試驗組豬分別在2 h或1 h～2 h后即可觀察到血漿IgG水平的上升，具體水平取決于日糧核苷酸濃度，而對照組豬在 8 h后方能觀察到（表3）。免疫應(yīng)答反應(yīng)的這一提速是由于包括核苷酸在內(nèi)的所有養(yǎng)分能夠暢通無阻且不受限制的供應(yīng)，以便產(chǎn)生新的抗體細(xì)胞。極為重要的是，核苷酸同樣不是免疫刺激因子。核苷酸能暢通無阻且不受限制的供應(yīng)僅僅加快了能夠形成新的產(chǎn)抗體細(xì)胞的天然生理過程。

8 提高免疫效果

免疫接種是一種可以控制疾病已被廣泛使用的手段。其在畜禽上的使用要比在水產(chǎn)動物中更頻繁。接種疫苗首先刺激天然免疫，隨后刺激獲得性免疫，產(chǎn)生能夠構(gòu)建快速且可靠的抵抗病原體第二次感染的記憶效應(yīng)。飼喂核苷酸后，動物免疫系統(tǒng)對接種疫苗的應(yīng)答反應(yīng)會得到加快，且同時會表現(xiàn)出較高的抗體滴度。

9 增強(qiáng)抗應(yīng)激能力

畜禽或水產(chǎn)動物總體健康的穩(wěn)定或保持是其具有良好生產(chǎn)性能并使養(yǎng)殖場主獲得投資回報的先決條件。現(xiàn)代畜牧飼養(yǎng)需要充分發(fā)揮動物的遺傳潛力，但因養(yǎng)殖場的應(yīng)激環(huán)境而常常會使問題惡化。結(jié)果，免疫系統(tǒng)的功能受到抑制，從生物學(xué)的角度而言，動物必須降低其生產(chǎn)性能，以維持自身的健康狀況。

在通過飼喂高濃度多不飽和脂肪酸誘導(dǎo)豬日糧氧化應(yīng)激時，用核苷酸強(qiáng)化的飼料飼喂豬，淋巴細(xì)胞DNA水平上的損壞會減少。損壞水平與對照組相接近，而沒有采食強(qiáng)化日糧的豬，它們的淋巴細(xì)胞損壞水平顯著上升（表4）。該結(jié)果表明，添加核苷酸可以防止由高氧化負(fù)荷誘發(fā)的細(xì)胞DNA損壞。相似的結(jié)果可在用霉菌毒素進(jìn)行的試驗中觀察到。添加核苷酸多半能夠消除并修復(fù)免疫細(xì)胞受損的DNA，同時也很可能修復(fù)其他細(xì)胞受損的DNA。氧化應(yīng)激或應(yīng)激一樣會提高動物對日糧核苷酸內(nèi)源性供應(yīng)的需求，以確保完成細(xì)胞或分子水平的修復(fù)。這很可能不僅對獲得最佳免疫系統(tǒng)功能極為重要，而且也對受環(huán)境或健康挑戰(zhàn)影響的每一個組織或器官非常重要。

10 提高生產(chǎn)性能

畜禽和水產(chǎn)動物上的大部分試驗重點(diǎn)是測定動物的生產(chǎn)性能，因為這對養(yǎng)殖場主是極為重要的。在標(biāo)準(zhǔn)的飼養(yǎng)條件下，即沒有明確的異常情況時，使用核苷酸后動物的生產(chǎn)性能會得到顯著且可見的改善。在一個以仔豬為試驗對象的劑量應(yīng)答反應(yīng)試驗中，發(fā)現(xiàn)仔豬生長速度的提高與添加的劑量呈線性關(guān)系，同時飼料轉(zhuǎn)化率得到了改善（圖3）。根據(jù)此結(jié)果可以推斷，斷奶仔豬日糧添加核苷酸在統(tǒng)計學(xué)上可以提高動物的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)收益。在500 mg/kg至2 000 mg/kg的添加水平間，響應(yīng)水平與添加水平間呈線性關(guān)系。

該試驗清晰地表明，添加核苷酸對小體重仔豬（體重較輕和年齡較?。┊a(chǎn)生的積極影響甚于對大體重豬。從其他豬場購買斷奶仔豬進(jìn)行飼養(yǎng)或肥育的養(yǎng)殖場主報告了類似的結(jié)果。仔豬均勻度上的差異通常會加劇此類問題，因為體形較大的豬會抑制體形較小或體弱豬的發(fā)育。在這些試驗中，飼料中添加核苷酸能夠顯著改善豬的平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化率。此外，還可獲得更大體形的均勻度。豬群的重新組群通常會引發(fā)應(yīng)激，此外從液態(tài)飼料向固態(tài)飼料的同步更換常常會加重幼齡仔豬的負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致死亡率的提高，或加劇發(fā)育遲緩。核苷酸往往會消除應(yīng)激的細(xì)胞和生化效應(yīng)。在此生長階段，這可以降低腹瀉和其他疾病的發(fā)病率，還能減少死亡率。

11 結(jié)論

核苷酸在每一種活體生物中普遍有效地利用和各種各樣的功能使它們注定會被認(rèn)為是控制應(yīng)激、改善動物生產(chǎn)性能和預(yù)防疾病的一個管理工具。純合日糧核苷酸并不局限于動物物種或應(yīng)用。除了可促進(jìn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)或器官的發(fā)育，它們還參與了細(xì)胞和分子修復(fù)機(jī)制。與其他飼料添加劑相比，它們通過抑制競爭性有反應(yīng)能力細(xì)胞的增殖和參與免疫應(yīng)答反應(yīng)及信號傳遞因子的基因表達(dá)來維持或促進(jìn)免疫反應(yīng)。該有機(jī)體的其他同步進(jìn)行的生理過程，如生長、發(fā)育或繁殖，不會影響機(jī)體的健康。□□

原題名：The Use of Nucleotides in Animal Feed（英文）

原作者：Klaus Hoffmann博士（瑞士Chemoforma有限公司） Biochemist