肉堿的營養作用機理及其在母豬生產中的應用

陳懷，陳斌，2

（1.湖南農業大學動物科技學院，湖南長沙410128；2.畜禽遺傳改良湖南省重點實驗室，長沙410128）

肉堿的營養作用機理及其在母豬生產中的應用

陳懷1，陳斌1，2

（1.湖南農業大學動物科技學院，湖南長沙410128；2.畜禽遺傳改良湖南省重點實驗室，長沙410128）

肉堿作為一種新型飼料添加劑出現后，受到營養研究者的關注，對于其作用方式做了大量的研究。其功能主要表現在促進動物生長、改善胴體品質，而且對于母豬的作用效果明顯好于生長豬。肉堿主要參與能量的代謝作用，在母豬上的首次使用是在20世紀90年代[1]。肉堿（carnitine）是一種類氨基酸和維生素的營養素，化學名稱為β-羥基-γ-三甲銨丁酸，在動物體內可以通過賴氨酸和蛋氨酸合成。動物體內的肉堿為左旋式異構體，多分布于動物的肝臟、心肌細胞和骨骼肌中[2]。肉堿參與動物體的能量代謝和神經內分泌調節，對于畜禽的生產性能產生影響[3-5]。在母豬生產中，肉堿的作用較為突出，不僅可以提高母豬的繁殖性能，而且通過調節乳汁的分泌，能夠提高哺乳仔豬的日增重和改善健康程度[6]，在母豬妊娠和哺乳期使用可以增加母豬的背膘厚度和產活仔數[7]。基于肉堿對于改善母豬生產性能的良好效果，本文對肉堿在母豬生產上研究進展作一綜述，以期為進一步研究其在母豬生產上的應用提供參考。

1 肉堿的生物學作用

肉堿在動物體內主要參與長鏈脂肪酸的代謝，是脂肪酸進入線粒體氧化的載體，肉堿同長鏈脂肪酸在Ⅰ-型肉堿棕櫚酰轉移酶的作用下酯化形成肉堿脂肪酸酯，穿透線粒體膜進入線粒體，再經過Ⅱ-型肉堿棕櫚酰轉移酶的作用脫酯，釋放出長鏈脂肪酸進行β-氧化，生成ATP供能[8-9]。在此過程中，肉堿是唯一能夠將長鏈脂肪酸帶入線粒體的物質，而且作為Ⅰ-型肉堿棕櫚酰轉移酶的底物，只有當肉堿的濃度達到最低閾值時，才能保證酯化的正向進行。所以肉堿在細胞內的濃度是維持脂肪酸正常氧化的必須條件之一。肉堿的濃度升高也會反饋性的影響Ⅰ-型肉堿棕櫚酰轉移酶的合成[10-11]，但此方面有待進一步研究。肉堿在細胞內可以平衡酰基CoA和巰基CoA，促進酰基CoA脫去長鏈脂肪酸，生產巰基CoA，從而降低線粒體內酰基CoA的濃度，避免產生毒性[12]。

動物通過采食獲得肉堿，但不同來源的食物中肉堿的含量差別較大。植物性飼料中的肉堿含量一般都比較低，如玉米中的肉堿含量約為5 mg/kg，豆粕中的含量也不超過20 mg/kg。動物性飼料原料中的肉堿含量較高，比如乳清粉中的肉堿高達300～500 mg/kg，魚粉中的含量在80～120 mg/kg。動物奶水中的肉堿含量遠遠大于植物性飼糧中的含量[13]。所以從營養需要上來講，在母豬泌乳期間，適當的使用動物性飼料原料或在飼糧中添加肉堿有利于改善母豬的哺乳能力。

2 肉堿對妊娠母豬的影響

2.1 肉堿對卵母細胞和胚胎的影響

通過體外培養豬未成熟的卵母細胞，給予不同培養液濃度的肉堿發現，肉堿對于卵母細胞的成熟有促進作用[14]。在培養液中加入10 mmol/L濃度的肉堿，可以明顯增加卵母細胞內谷胱甘肽的水平，而降低了囊泡的活性氧化物（ROS,reactive oxidant species）水平，但對于卵核分裂沒有影響。肉堿對于豬胚胎的影響研究很少，但肉堿對其它動物胚胎的調控作用已經有相關報道[15]。奶牛胚胎線粒體的活動在加入肉堿后明顯增強，而且胚胎成活率增加，推測其與胚胎內長鏈脂肪酸減少有關。肉堿對于大鼠胚胎的神經元有保護和營養作用[16]。在冷凍牛胚胎過程中，加入肉堿能夠顯著提高胚胎活性，增加胚胎移植的成功率[17]。

在整個妊娠母豬飼糧中加入肉堿100 mg/kg，在妊娠57 d時胚胎中肉堿的濃度高于對照組，胚胎數量也顯著高于對照組，但對單個胚胎重沒有影響[18]；同時發現子宮、胎盤、胚胎中肌肉組織和肝臟組織中的類胰島素生長因子-Ⅰ（IGF-Ⅰ）受到肉堿的影響，可能會影響胚胎的發育和生長。

有研究顯示，肉堿影響胚胎發育主要是通過影響IGF-Ⅰ作生長軸來實現[19]。通過增加IGF生長因子的分泌，增加了胎盤的重量，從而增加了子宮內營養，有利于仔豬初生重和初生窩重的增加。

2.2 肉堿對初產母豬和經產母豬體況和產仔參數的影響

在妊娠母豬飼糧中加入125 mg/kg的肉堿，可以顯著提高妊娠期間的體增重，并且提高仔豬的初生體重，初產母豬的表現效果要好于經產母豬[20]。飼喂肉堿的經產母豬在妊娠期也獲得了較高的體增重，并且和初產母豬一樣，窩產健康仔豬數和窩重有明顯的提高；但兩者的產仔數和產活仔數與對照組沒有差別。Ramanau等[21]研究了肉堿對母豬3個繁殖周期的影響，結果表明在妊娠階段使用肉堿125 mg/kg，提高了母豬妊娠階段的體增重（妊娠第1天到第89天的體增重），并且提高了仔豬的初生重和初生窩重。連續3個繁殖周期，肉堿對母豬的作用一致，并不受母豬年齡的影響。

3 肉堿對哺乳母豬的影響

3.1 肉堿對母豬泌乳期表現的影響

母豬哺乳階段動用大量的脂肪和能量參與乳汁的合成，肉堿能夠顯著提高哺乳母豬對營養物質的利用效率，增加產奶量。哺乳母豬飼喂添加250 mg/kg肉堿的飼糧，在產奶的第11天和第18天產奶量顯著高于未添加肉堿飼糧母豬[22]；此試驗中發現哺乳母豬奶水的脂肪、蛋白質、乳糖和總能的含量沒有發生變化，但由于泌乳量增加，所以母豬提供的總蛋白、脂肪、乳糖和能量顯著增加，這也是此試驗中發現肉堿處理組母豬的仔豬生長速度明顯高于對照組的原因。在妊娠和哺乳期供給肉堿對于常乳成分的影響不明顯，但是在初乳中卻發現了較高的蛋白質含量，但是免疫球蛋白含量卻沒有發生變化[23]。在母豬采食量不足，攝入能量和蛋白質較低時，飼糧中添加肉堿（妊娠期125 mg/kg，哺乳期250 mg/kg），母豬的產奶量高于對照組，在整個哺乳期，仔豬的窩增重也高于對照組，體重損失和對照組相似，但是背膘厚度減少量要大于對照組。說明肉堿在能量和蛋白質負平衡的狀態下，能夠動員脂肪的代謝來保證產奶[24]。

在母豬的泌乳階段，高強度的代謝活動需要母豬大量動員體內儲存的能量，母豬對肉堿的吸收效率和體內合成肉堿的數量也高于其他生產階段。Rosenbaum等研究了母豬肝臟細胞中調控肉堿合成和轉運肉堿進入細胞的過氧化物酶激活受體A在泌乳階段的調控情況[25]，結果表明有關過氧化物酶激活受體A目標調控的基因，如有關脂肪酸攝入的基因（FABP4, SLC25A20）、脂肪酸氧化的基因（ACOX1,CYP4A24）和生酮基因組（HMGCS2,FGF21）在哺乳階段都有不同程度的提高；有關肉堿合成的基因（ALDH9A1,TMLHE,BBOX1）表達量和肉堿吸收進入細胞的基因（SLC22A5）表達量都有增加。同時發現哺乳母豬血液和肝臟細胞中的肉堿濃度只有非哺乳母豬的50%和20%，表明大量的肉堿隨乳汁分泌而損失。

實際生產中也能體現出在母豬飼糧中添加肉堿的效果[26]。即使在妊娠和哺乳期只添加25和50 mg/kg的肉堿，也能顯著增加仔豬初生重、21日齡斷奶重，而且此試驗還發現肉堿能顯著增加母豬產活仔數。

3.2 肉堿對哺乳仔豬的影響

在妊娠期和哺乳期給予母豬一定量的肉堿（125 mg/kg和250 mg/kg）還發現一個有趣的現象，肉堿組的仔豬表現出了明顯的行為學偏好，其在哺乳期的第3、6和9天時吮吸奶水的時間明顯長于對照組，并且體重也高于對照組。將飼喂肉堿組母豬的仔豬放到對照組母豬欄舍中，其吸吮奶水持續時間仍然高于對照組仔豬。這可能也是肉堿組仔豬在哺乳期結束后體重高于對照組的原因之一[27]。

L?sel等[28]給低初生重仔豬補充肉堿，在7～27日齡時，每天給予400 mg的肉堿，第28天屠宰后測定仔豬肌肉纖維的組成和生長情況，結果表明試驗組仔豬半腱肌中的脂肪明顯減少，并且其中肉堿含量顯著高于對照組，半腱肌的肌肉纖維數量增加了13%，達到了中等初生重仔豬的水平。其編碼肌球蛋白重鏈的基因表達量相對于對照組仔豬增加了2.4倍，在半腱肌中DNA和蛋白質比例增加，說明半腱肌中大量的編碼DNA促進了肌纖維數量的增長。這些研究結果表明，低初生重仔豬給予肉堿有利于仔豬的補償性生長。

4 肉堿的其他作用

母豬在妊娠哺乳階段會遭受各種疼痛的困擾，如限位飼養、肢體疾病、皮膚破損、產道損傷等。所以肉堿對母豬緩解疼痛的作用效果值得我們關注。Bianchi等在小鼠模型研究中發現，肉堿對于關節炎癥的疼痛有緩解作用[29]。此次試驗中使用了肉堿的乙酰酯化形態，研究發現酯化肉堿能夠作為軟骨的保護劑。對于神經性的疼痛，乙酰化肉堿也有減輕效果[30]。

肉堿作為促進長鏈脂肪氧化功能的重要參與物質，能夠消除細胞和體內的氧化物[31]。此作用是通過小鼠模型，使用丙酰酯化肉堿，發現能夠降低細胞中的氧化物，減少其對細胞的毒性。Gül研究也發現，肉堿對于抗氧化和降低自由基活性有作用[32]。他在體外試驗中發現，在濃度為15、30和45 μg/mL的水平下，對亞油酸乳液的脂質過氧化控制程度可以達到94.6%、95.4%和97.1%，并且對過氧化物也有抑制效果。但是在母豬上的相關報道較少，由于小鼠模型對于豬的有效性，值得我們關注。

在人類胃腸道醫學領域，使用肉堿作為胃腸道健康的調節劑[33]。由于腸道中的細菌線粒體也需要氧化供能，所以肉堿也可以通過影響胃腸道中的微生物菌群對腸道產生影響[34]，同時也對機體產生一定的影響。腸道黏膜損傷后修復可能需要肉堿的參與，大鼠模型顯示使用左旋肉堿對于損傷的腸道黏膜有恢復作用[35]。

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（編輯：柳青）

S816.71

A

1002-1957(2016)02-0046-03

2015-10-21

陳懷（1975-），男，河南信陽人，畜牧師，主要從事動物生產、營養配制與種豬繁殖育種工作.E-mail:364265124@qq.com