天然甜菜堿的抗熱應激作用

潘淑勤譯 潘雪男校

摘 要：丹尼斯克動物營養公司北美區的高級技術經理Janet Remus指出了天然甜菜堿的雙重作用，即保護遭遇熱應激的動物及幫助其維持生產性能。

關鍵詞：甜菜堿;熱應激;家禽

水合作用不僅僅是一種細胞運動。動物機體內98%的分子受水影響，因此維持最佳的水合作用對動物的能量需求提出了挑戰。當動物處于熱應激狀態時，維持細胞水平衡的所需的能量同步增加，因為動物此時也需要維持生產性能，抵抗應激。那么，天然甜菜堿是怎樣幫助動物提高生產效率的呢？

1? 水調控

細胞沒有直接的可以維持或控制水分子運動的方法，所以水分子會根據所處微環境的濃度梯度而移動。然而，水是細胞的一種至關重要的組分，大自然已經設計了各種操縱其運動的方法，其中普遍認可的一種方法是利用離子泵，如鈉-鉀ATP酶。它們的作用是將細胞內電解質的濃度（主要是鉀離子）提至高于其高滲環境所處濃度的水平，從而最大限度地減少水分子運動。然而，這些離子泵主要對短期的脫水應激有效，而對持續的脫水應激幾乎無效。這是因為鉀離子大量沉積會影響細胞內酶、蛋白質和細胞器的功能，還會導致細胞減少能量輸出量，而且減少的幅度越大，應激持續的時間越長。此時正是天然甜菜堿開始發揮功能的時候，可提供一種能以最低的能源成本來最大限度地減少細胞水分損失的安全方法。

2? 天然甜菜堿的作用

作為一種天然滲透劑和甲基供體，天然甜菜堿可以有效地幫助細胞維持水合作用。它通過與細胞內水分子的相互作用維持水的平衡。同時，它能保護細胞內酶、蛋白質和細胞器，使這些成分或生理單元能夠維持正常的功能，免受高溫等應激的影響。縱使存在這種挑戰性因素，天然甜菜堿能利用這種方式幫助細胞“應對”脫水，防止用于動物生長和提高瘦肉率的有價值的能量被挪用，從而維持生產性能。實際上，研究表明，天然甜菜堿可將離子泵如鈉-鉀ATP酶和鈣離子ATP酶的活性分別降低64%和37%。研究發現，這些離子泵可顯著節省能量，轉移1分子鉀到細胞內最終只需要2分子ATP。

3? 深遠的作用

一系列強有力的證據表明，天然甜菜堿會對熱應激下的家畜產生積極的作用。以豬為例，通過測定回腸跨膜電阻和異硫氰酸熒光素標記的葡聚糖通透性（圖1），發現天然甜菜堿可緩解由熱應激引發的腸道通透性改變。在熱應激狀況下，這是非常重要的，因為部分血液可以由機體的中心部位流向皮膚。對家禽進行的一系列試驗表明，天然甜菜堿會對主要生產性能指標如水潴留、存活率和飼料轉化率產生有利的影響（表1）。以肉雞為研究對象的試驗顯示，相比日糧中未添加甜菜堿的熱應激處理組和球蟲感染組，甜菜堿組肉雞的水潴留更多。天然甜菜堿同樣會對牧場中奶牛的產奶量產生顯著的影響。在夏季高溫環境下，在日糧中添加2 g/kg的天然甜菜堿，水潴留提高6%。另外，乳蛋白和乳脂的含量也上調。

此外，研究證實天然甜菜堿可促進熱休克蛋白（heat shock protein，HSP）的合成，因此給動物補充天然甜菜堿后機體的耐熱性在一定程度上有所提高。研究表明，相比對照組，試驗組的牛乳腺上皮細胞用甜菜堿處理后，HSP 27和HSP 70的含量更高。哺乳奶牛每千克體重補充114 ng甜菜堿，血漿淋巴細胞中HSP 70的含量提高，但HSP 27的含量無顯著變化。另外，研究還發現應激狀態下補充甜菜堿能夠產生眾多有益作用，如可維持腸道微生物菌群的平衡，提高呼吸速率和直腸溫度，還可顯著提高新生仔豬的初生重，縮短母豬產程等。

4? 天然甜菜堿的雙重生理功能

甜菜堿的雙重生理功能使其成為緩解動物熱應激的一種高效手段。作為一種滲透劑，它有助于保護細胞避免發生水分損失和脫水。而作為一種甲基供體，它可促進肝臟中蛋氨酸的再生，這可以優化畜禽飼料中蛋氨酸和（或）膽堿的添加水平。總而言之，天然甜菜堿的雙重生理功能使其成為一種有價值的飼料添加劑，可作為一種營養策略來優化畜禽在應激狀態下的生產性能。

原題名：Countering the effects of heat stress with natural betaine（英文）

原作者：Janet Remus