合成氨基酸對(duì)肉雞腸道功能的改善作用

歐陽(yáng)鳳

（河南工學(xué)院，河南新鄉(xiāng) 453000）

1 前言

腸道健康的概念是一個(gè)廣泛的話題，其中飼料、黏膜和管腔微生物群是討論腸道健康時(shí)考慮的主要因素。腸道整體健康的維持依賴(lài)于這3 個(gè)因素，包括消化上皮和上覆黏液層。Bortoluzzi 等（2018）認(rèn)為，有2 種主要成分有助于保持腸黏膜的完整性，第一層是保護(hù)腔內(nèi)內(nèi)容物與腸上皮細(xì)胞之間的黏液層，第二層是上皮細(xì)胞層，上皮細(xì)胞層不斷更新，是腸內(nèi)外環(huán)境的屏障。腸道病原體，如細(xì)菌和寄生蟲(chóng)及其代謝產(chǎn)物可能擾亂消化功能，導(dǎo)致腹瀉、生長(zhǎng)性能差，甚至死亡。內(nèi)源性氨基酸損失與胃腸道健康相關(guān)，其估算對(duì)確定飼料成分的標(biāo)準(zhǔn)化氨基酸消化率至關(guān)重要。但由于用于家禽營(yíng)養(yǎng)的飼料中并非所有營(yíng)養(yǎng)素都可用于生長(zhǎng)和發(fā)育，因此，有必要將飼料成分的總營(yíng)養(yǎng)素與被消化和吸收的營(yíng)養(yǎng)素分開(kāi)。此外，內(nèi)源性氨基酸損失可分為基礎(chǔ)類(lèi)和特異性類(lèi)，其中基礎(chǔ)損失是指動(dòng)物腸道中自然丟失的氨基酸數(shù)量，特異性損失是指根據(jù)日糧成分組成而丟失的氨基酸（李凱年等，2014）。因此，當(dāng)使用高消化蛋白成分時(shí)，內(nèi)源性氨基酸損失比使用消化率較低且富含纖維、植酸等抗?fàn)I養(yǎng)因子的成分時(shí)要低（Stein 等，2007）。

胃腸道和肝臟共同負(fù)責(zé)向外周血釋放氨基酸，進(jìn)而支持蛋白質(zhì)合成。一般來(lái)說(shuō)，腸道是氨基酸代謝反應(yīng)的一個(gè)活躍的器官系統(tǒng)，該系統(tǒng)首先滿足自身對(duì)氨基酸的需求，然后為機(jī)體其余部分提供氨基酸。家禽腸道疾病不僅會(huì)影響腸內(nèi)氨基酸的流動(dòng)，而且會(huì)改變其在腸上皮細(xì)胞內(nèi)的代謝。因此，增加日糧中高度可消化氨基酸濃度可能降低腸道內(nèi)源性氨基酸損失的負(fù)面影響。本綜述旨在討論腸內(nèi)氨基酸流動(dòng)的影響因素，重點(diǎn)討論腸內(nèi)感染球蟲(chóng)病和壞死性腸炎以及腸細(xì)胞對(duì)氨基酸利用和代謝的影響。

2 影響腸道內(nèi)源性氨基酸損失的因素

球蟲(chóng)病和壞死性腸炎是肉雞最嚴(yán)重的健康問(wèn)題，由產(chǎn)氣莢膜梭菌引起的壞死性腸炎常與球蟲(chóng)病有關(guān)，球蟲(chóng)病是由艾美耳屬寄生蟲(chóng)引起的，因此，控制球蟲(chóng)病可以顯著降低肉雞壞死性腸炎臨床病例的發(fā)生率（Smith，2018）。除了亞臨床壞死性腸炎外，菌群失調(diào)也可能是在實(shí)施不同球蟲(chóng)病控制方案時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題，如接種疫苗和化學(xué)球蟲(chóng)穩(wěn)定劑（Smith，2018）。因此，必須向營(yíng)養(yǎng)學(xué)家提供信息，使他們能在不使用抗菌藥物的情況下制定日糧配方，以幫助了解這些疾病導(dǎo)致的氨基酸腸內(nèi)損失程度，以及不同的營(yíng)養(yǎng)方法如何幫助肉雞應(yīng)對(duì)這些感染。

大多數(shù)家禽內(nèi)源性氨基酸損失的研究都是在籠養(yǎng)家禽身上進(jìn)行的，但在墊料上飼養(yǎng)的雞更容易接觸細(xì)菌（致病性或共生菌），這些細(xì)菌會(huì)改變黏液分泌、上皮細(xì)胞更新和傳代率。早期研究表明，微生物群的簡(jiǎn)單存在使普通和無(wú)菌肉雞十二指腸上皮細(xì)胞的周轉(zhuǎn)率提高了1.7 倍。與空腸和回腸相比，十二指腸的氮值周轉(zhuǎn)率更高，是因?yàn)槟c蛔蟲(chóng)感染十二指腸（Adedokun 等，2011）。盡管我們對(duì)球蟲(chóng)病和壞死性腸炎等腸道感染對(duì)內(nèi)源性氨基酸損失的影響知之甚少，但關(guān)于球蟲(chóng)病對(duì)氨基酸表觀回腸消化率影響的研究相對(duì)較多。從以總氨基酸為基礎(chǔ)的日糧結(jié)構(gòu)到以可消化氨基酸為基礎(chǔ)的日糧結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，特別是當(dāng)內(nèi)源性氨基酸損失被考慮在內(nèi)時(shí)，對(duì)于優(yōu)化日糧成分的利用和減少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)排入環(huán)境是至關(guān)重要的（Adedokun 等，2016）。Adedokun 等（2016）研究了球蟲(chóng)病疫苗對(duì)仔雞回腸內(nèi)源性氨基酸損失和回腸氨基酸標(biāo)準(zhǔn)化消化率的影響，其發(fā)現(xiàn)感染球蟲(chóng)病42 d 提高了內(nèi)源性氨基酸的損失，但對(duì)感染后21 d 無(wú)顯著影響。

Kipper 等（2013）的一項(xiàng)研究表明，不同的艾美爾球蟲(chóng)種類(lèi)會(huì)降低肉雞采食量。Adedokun 等（2016）研究結(jié)果可進(jìn)一步闡述這兩種解釋?zhuān)紫?，較低的采食量會(huì)導(dǎo)致內(nèi)源性消化酶和黏液分泌減少，從而降低內(nèi)源性氨基酸的損失。其次，較低的采食量可導(dǎo)致較低的腸道炎癥狀態(tài)，稱(chēng)為飼料誘導(dǎo)免疫反應(yīng)，可減少腸道組織對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗。盡管有關(guān)采食量、腸道炎癥和內(nèi)源性氨基酸損失的研究較少，但過(guò)剩的營(yíng)養(yǎng)攝入（如脂肪和碳水化合物）可能會(huì)導(dǎo)致代謝炎癥，包括腸組織炎癥，這可能增加氨基酸消化率的測(cè)量結(jié)果（Kogut 等，2018）。

3 氨基酸與腸道功能

許多必需氨基酸和非必需氨基酸代謝產(chǎn)生的代謝物對(duì)整體代謝功能很重要，如來(lái)自精氨酸的一氧化氮、甜菜堿、膽堿和牛磺酸等（Wu，2009）。日糧中各種蛋白質(zhì)來(lái)源表觀消化率的差異很大程度上受內(nèi)源性損失率的影響。除了上述可能影響腸內(nèi)氨基酸內(nèi)源性損失的因素外，還必須考慮腸上皮細(xì)胞和管腔菌群代謝特定氨基酸的差異。氨基酸首次通過(guò)腸道時(shí)的分解代謝與腸道氨基酸含量之間存在正相關(guān)關(guān)系。氨基酸在維持腸道完整性和功能方面的作用已經(jīng)在家禽和其他動(dòng)物中進(jìn)行了討論（Bortoluzzi 等，2018）。人們特別感興趣的是那些已知對(duì)代謝功能有影響的氨基酸，如那些參與免疫系統(tǒng)正常功能和腸黏膜修復(fù)過(guò)程的氨基酸。因此，在本章節(jié)中將重點(diǎn)討論蘇氨酸、精氨酸、谷氨酰胺、含硫氨基酸和色氨酸等在腸道細(xì)胞內(nèi)的代謝，以及它們?cè)诰S持腸道完整性方面的作用。

3.1 蘇氨酸 蘇氨酸被納入內(nèi)源性分泌物中，這些分泌物可能在小腸中發(fā)酵，如果氨基酸被黏膜細(xì)胞氧化來(lái)提供能量，這就意味著營(yíng)養(yǎng)的損失（Stoll，2006）。蘇氨酸在肉雞日糧中是繼蛋氨酸、賴(lài)氨酸之后的第三大限制氨基酸。老齡肉雞腸道組織對(duì)蘇氨酸的需求可能會(huì)更高，因?yàn)槲改c道重量增加，而且在病原菌感染條件下，或使用高纖維含量的日糧時(shí)，黏液合成增加（Montagne 等，2003）。蘇氨酸消化率往往低于蛋白質(zhì)和其他氨基酸的平均消化率，這可能是由于蘇氨酸在胃腸道中的損失通常比其他氨基酸更高。

蘇氨酸改善腸功能的作用可間接減少內(nèi)源性氨基酸的損失，提高內(nèi)源性氨基酸的消化率。除了其在蛋白質(zhì)合成中的作用外，研究還證明了蘇氨酸對(duì)免疫系統(tǒng)的調(diào)控作用（Zhang 等，2017），主要通過(guò)調(diào)節(jié)促炎細(xì)胞因子和免疫球蛋白的表達(dá)。Chen 等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，添加蘇氨酸能減弱LPS 注射引起的肉雞炎癥反應(yīng)，通過(guò)增加空腸和回腸絨毛高度來(lái)增強(qiáng)腸屏障功能，并上調(diào)回腸緊密連接蛋白的表達(dá)。

3.2 精氨酸 隨著生長(zhǎng)速度、菌種和衛(wèi)生條件的不同，肉仔雞對(duì)精氨酸的需求也有很大差異。由于家禽不能從頭合成精氨酸，必須通過(guò)飼料來(lái)提供，家禽缺乏能催化氨解毒第一步的磷酸氨基甲酰合成酶，從而導(dǎo)致尿素和精氨酸的生成，其也依賴(lài)于日糧中補(bǔ)充的精氨酸來(lái)形成鳥(niǎo)氨酸，但哺乳動(dòng)物的鳥(niǎo)氨酸是通過(guò)谷氨酸代謝獲得的。鳥(niǎo)氨酸的合成對(duì)脯氨酸和多胺（精胺和腐胺）的形成至關(guān)重要，它們與腸道生長(zhǎng)和細(xì)胞分化直接相關(guān)，并對(duì)日糧中精氨酸有所反應(yīng)。精氨酸中聚胺的低產(chǎn)量抑制腸道細(xì)胞的增殖、遷移和凋亡，因此，它是促進(jìn)腸道發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)因子（Fernandes 和Murakami，2010）。

精氨酸的內(nèi)源性損失已在未感染和球蟲(chóng)病感染的肉雞中得到證實(shí)（Rochell 等，2016）。Adedokun 等（2016）研究表明，回腸內(nèi)源性精氨酸丟失受雞日齡的影響較大，回腸消化系統(tǒng)的精氨 酸 流 量在 第5、15 和21 天分別 為437、156 和168 mg/kg 干物質(zhì)攝入量。但除蛋氨酸外，其他氨基酸在球蟲(chóng)病感染21 d 后保持不變或增加。作者認(rèn)為，在21 d 時(shí)，雞更容易感染球蟲(chóng)病，球蟲(chóng)病會(huì)破壞腸黏膜，導(dǎo)致內(nèi)源性氨基酸損失降低。相反，在42 d 時(shí)，感染并沒(méi)有對(duì)黏膜造成大的破壞，而是增加了內(nèi)源性氨基酸損失。

3.3 谷氨酰胺 谷氨酰胺是一種α- 氨基酸，其化學(xué)結(jié)構(gòu)類(lèi)似于谷氨酸，它是細(xì)胞內(nèi)外液腔中含量最豐富的氨基酸，同時(shí)它也是一種條件性必需氨基酸，這意味著在應(yīng)激條件下，當(dāng)谷氨酰胺需求增加時(shí)，內(nèi)源性合成可能不夠。小腸在谷氨酰胺代謝過(guò)程中起重要作用。正如Wu 和Morris（1998）所述，大多數(shù)日糧谷氨酰胺不進(jìn)入門(mén)脈循環(huán)，也不能用于睪丸外組織，因?yàn)樗荒c上皮細(xì)胞代謝利用。谷氨酰胺除了具有減少腸黏膜萎縮的潛在功能外，還可水解為谷氨酸和氨，谷氨酸可作為合成谷胱甘肽的前體，谷胱甘肽是抗氧化系統(tǒng)中的重要分子。此外，Yi 等（2015）報(bào)道，谷氨酰胺上調(diào)了豬腸道細(xì)胞中幾種營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白編碼基因的表達(dá)，可能改善腸上皮細(xì)胞的吸收功能，同時(shí)提高了occludens-1 緊密蛋白的表達(dá)，維持腸道屏障功能。這些發(fā)現(xiàn)支持了谷氨酰胺通過(guò)改變幾種基因和蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)來(lái)發(fā)揮其對(duì)腸道健康和生長(zhǎng)的有益作用，從而支持改善腸道功能，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收。

3.4 含硫氨基酸 蛋氨酸因其在植物蛋白源中的低濃度和對(duì)羽毛生長(zhǎng)的高要求被認(rèn)為是肉雞日糧中第一限制氨基酸。蛋氨酸在家禽中具有多種作用，包括蛋白質(zhì)合成、甲基供體和S- 腺苷蛋氨酸的形成。胃腸道是代謝日糧蛋氨酸的主要部分，其主要代謝途徑是通過(guò)S- 腺苷蛋氨酸轉(zhuǎn)甲基到同型半胱氨酸，S- 腺苷蛋氨酸是哺乳動(dòng)物細(xì)胞中主要的生物甲基供體，是多胺合成和轉(zhuǎn)硫給半胱氨酸的前體（Finkelstein，2000），其中胃腸道占全身轉(zhuǎn)甲基和轉(zhuǎn)硫的25%，是同型半胱氨酸凈釋放的場(chǎng)所。腸黏膜內(nèi)同型半胱氨酸的產(chǎn)生有助于炎癥反應(yīng)，并可能發(fā)揮其破壞上皮屏障的作用，增加誘導(dǎo)結(jié)腸炎大鼠的腸通透性（Ding 等，2014）。作者發(fā)現(xiàn)，結(jié)腸炎大鼠血漿和結(jié)腸組織中同型半胱氨酸濃度明顯升高，這可能與嚴(yán)重腹瀉引起的長(zhǎng)期采食量減少和維生素丟失有關(guān)。眾所周知，氧化應(yīng)激會(huì)增加蛋氨酸轉(zhuǎn)氨酶活性，以滿足半胱氨酸對(duì)細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽合成的需求。在這種情況下，半胱氨酸不僅可以用于急性期蛋白合成，還可以用于體內(nèi)最重要的細(xì)胞內(nèi)抗氧化劑谷胱甘肽的合成（Lai 等，2018）。

3.5 色氨酸 機(jī)體攝取色氨酸主要用于蛋白質(zhì)合成，其分解代謝主要通過(guò)血清素和犬尿酸代謝途徑在肝臟中發(fā)生，大約95% 通過(guò)犬尿酸降解途徑主要由兩種反應(yīng)酶完成：色氨酸2，3- 二氧酶和吲哚胺2，3- 二氧酶，而只有大約3% 被代謝成5 - 羥色胺及腸道微生物群產(chǎn)生的吲哚及其衍生物（Yao 等，2011）。近年來(lái)也有研究表明，日糧中的色氨酸對(duì)腸道及外周炎癥、腸道免疫應(yīng)答與腸道菌群之間的關(guān)系有影響（Bai 等，2018）。富含色氨酸的日糧可以激活芳烴受體，進(jìn)而增加結(jié)腸IL-22 mRNA 的表達(dá)。在急性腸炎時(shí)，補(bǔ)充色氨酸可保護(hù)上皮層，防止芳烴受體信號(hào)介導(dǎo)的腸道炎癥（Hashimoto 等，2012）。

4 結(jié)論

氨基酸在維持和改善肉雞胃腸道功能方面具有重要作用。但目前缺乏關(guān)于腸內(nèi)感染導(dǎo)致內(nèi)源性氨基酸損失的研究數(shù)據(jù)有限。實(shí)際生產(chǎn)中必須確定肉雞腸道疾病的影響程度，以便制定含有更精確的氨基酸濃度的日糧，在滿足免疫系統(tǒng)和腸道菌群需求的同時(shí)最大限度地促進(jìn)生長(zhǎng)。胃腸道需要大量的能量和氨基酸來(lái)維持，而在腸道疾病中，這些能量和氨基酸可能會(huì)增加，因?yàn)槌搜装Y，腸道內(nèi)產(chǎn)生的失調(diào)也可能增加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用，增加其內(nèi)源性損失。