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膽汁酸在脂肪代謝過程中不可替代的作用有哪些

yisiyi 2014-8-21 14:10

1281 1 原作者: 山東龍昌亮哥

簡介

膽汁酸是肝臟細(xì)胞內(nèi)膽固醇的一種代謝產(chǎn)物，對脂肪的代謝具有重要的作用。由于人們對養(yǎng)殖效益的追求，在飼養(yǎng)過程中添加促生長的抗生素，飼料中添加大量的脂肪，高密度集約化飼養(yǎng)，加之霉變原料（如玉米，DDGS，豆粕， ...

膽汁酸是肝臟細(xì)胞內(nèi)膽固醇的一種代謝產(chǎn)物，對脂肪的代謝具有重要的作用。由于人們對養(yǎng)殖效益的追求，在飼養(yǎng)過程中添加促生長的抗生素，飼料中添加大量的脂肪，高密度集約化飼養(yǎng)，加之霉變原料（如玉米，DDGS，豆粕，棉粕等）的影響，動(dòng)物肝臟負(fù)擔(dān)過大，甚至引起肝臟疾病，如脂肪肝，肝硬化，肝中毒等疾病。這些疾病致使肝臟分泌膽汁酸減少甚至不能分泌，繼而引起脂肪代謝障礙，表現(xiàn)為脂肪瀉，消瘦，生長遲緩等，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效益。膽汁酸作為飼料中一種功能性添加劑，為養(yǎng)殖業(yè)解決了如上難題，已經(jīng)為大多數(shù)從業(yè)者所認(rèn)可。本文就膽汁酸對脂肪代謝的作用機(jī)理做一綜述。

膽汁酸通過如下三個(gè)方面促進(jìn)脂肪在腸道中的代謝過程。

一、乳化脂肪：
膽汁酸是肝臟細(xì)胞分泌的一類弱酸有機(jī)物，含有親水（羥基和羧基）親油（烷基）集團(tuán)，具有表面活性功能，在十二指腸內(nèi)乳化脂肪。乳化并不是膽汁酸的獨(dú)有功能，凡是具有表面活性的物質(zhì)都能夠起到乳化的作用，如脂肪酸單／雙甘油酯、甘油脂肪酸酯、卵磷脂、蔗糖脂肪酸酯、單硬脂酸甘油酯磷脂，洗潔精，洗衣粉等。所以傳統(tǒng)上將膽汁酸歸為乳化劑一類實(shí)在是有失偏頗。可喜的是，在業(yè)內(nèi)脂肪酸營養(yǎng)專家和山東龍昌動(dòng)物保健品有限公司的共同努力下，膽汁酸已經(jīng)獲得了它應(yīng)有的評價(jià)和認(rèn)可，在飼料添加劑品種目錄中作為新一類注冊成功，被確定為“腸道功能促進(jìn)劑”，與氨基酸、維生素、酶制劑等齊名的添加劑品類，嚴(yán)格區(qū)別于傳統(tǒng)上的乳化劑。

二、調(diào)節(jié)酶活性：
膽汁酸在腸道內(nèi)主要通過調(diào)節(jié)胰脂肪酶（LPS），脂蛋白酯酶（LPL）和激素敏感脂肪酶（HSL）三種酶的活性，來影響脂肪的代謝過程。

1、胰脂肪酶（LPS）
（1）、脂肪酶的種類：
在動(dòng)物體內(nèi)有三種脂肪酶，分別是舌脂肪酶、胃脂肪酶和胰脂肪酶。舌脂肪酶和胃脂肪酶又稱十二指腸前脂肪酶，主要針對中短鏈脂肪的分解代謝，不需要膽汁酸的調(diào)節(jié)即可分解脂肪為甘油酯和游離脂肪酸。十二指腸前脂肪酶的代謝能力很小，Newport等（1985）研究表明豬胃脂肪酶與胰脂肪酶相比只有3%的效價(jià)。在胃中僅有10%～30%的脂肪被十二指腸前脂肪酶水解為部分甘油酯（主要是甘油二酯）和游離脂肪酸，另外絕大多數(shù)70-90%的脂肪由胰脂肪酶來分解代謝，所以脂肪的分解代謝主要是在小腸內(nèi)通過胰脂肪酶和膽鹽的協(xié)同作用下進(jìn)行的（李德發(fā)，豬的營養(yǎng)第二版）。

（2）胰脂肪酶的活性：
胰脂肪酶是由胰腺合成、分泌的一類中性脂肪酶，它經(jīng)胰管流入十二指腸中發(fā)揮降解脂肪的作用。包括胰甘油三酯酯酶、胰膽固醇酯酶、膽鹽激活脂肪酶、膽鹽依賴脂肪酶、膽鹽活化脂肪酶等等。含8個(gè)碳原子以下脂肪酸的脂肪不需經(jīng)過水解就可被吸收，而對于含8個(gè)碳原子以上脂肪酸的脂肪則必須經(jīng)過酶水解后吸收。
胰脂肪酶的蓋子結(jié)構(gòu)：胰脂肪酶在胰臟和腸道內(nèi)單獨(dú)存在時(shí)沒有催化活性，這是由它的特殊結(jié)構(gòu)決定的。研究發(fā)現(xiàn)，蓋子域（LID）是胰脂肪酶的固有結(jié)構(gòu)。據(jù)Mark E. Lowe（1997，2002）研究報(bào)道，胰脂肪酶分成兩個(gè)域：N端域，從1～335氨基酸殘基的以β折疊為核心的球狀域；C端域：以β折疊構(gòu)成的三明治結(jié)構(gòu)。胰脂肪酶的空間結(jié)構(gòu)有三個(gè)蓋子域掩蓋住了它的催化部位，分別是： cys238和cys262形成的二硫鍵構(gòu)成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)；76～80氨基酸殘基結(jié)構(gòu)；213～217氨基酸殘基形成的β5折疊。
胰脂肪酶的活化：胰脂肪酶的三個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu)只有在輔酯酶和（或）膽汁酸的作用下，使蓋子域結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，將活化部位暴露給底物，胰脂肪酶才能發(fā)揮酯解作用（Romanski等，2008）。在胰脂肪酶的C端有兩個(gè)膽汁酸結(jié)合位點(diǎn)和一個(gè)輔脂酶結(jié)合位點(diǎn)，當(dāng)膽汁酸和輔脂酶都與胰脂肪酶結(jié)合后，它們形成了“膽汁酸-輔脂酶-胰脂肪酶”三聯(lián)體，共同發(fā)揮水解脂類的作用。輔脂酶是小分子量蛋白質(zhì)，與胰脂肪酶形成1：1復(fù)合物存在于胰液中；輔酯酶原在十二指腸被切除N-端五肽而激活。膽汁酸是打開這些環(huán)狀結(jié)構(gòu)的輔基（Tsujita等，1987），與胰脂肪酶共價(jià)結(jié)合，非常牢固，所以用透析法不能除去。膽汁酸在整個(gè)酶促反應(yīng)過程中始終與胰脂肪酶的特定部位結(jié)合，直到將脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)至血液后才與胰脂肪酶分開。從酶學(xué)的角度講，不含輔基的酶蛋白稱為脫輔基酶蛋白（apoenzyme），沒有催化活性，必須加入足量輔基，和它結(jié)合成為全酶（holoenzyme），才有催化活性。所以胰脂肪酶水解脂肪必須要有膽汁酸的參與才可以完成。據(jù)農(nóng)業(yè)部飼料效價(jià)與安全監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心所進(jìn)行的研究表明，在肉仔雞中添加膽汁酸可以使胰脂肪酶活性顯著高于對照組（P＜0.01），且絕對值幾乎是對照組的兩倍。實(shí)驗(yàn)證明膽汁酸對腸道中胰脂肪酶活性的調(diào)節(jié)是正向的，高效的。
膽汁酸如同一把鑰匙，胰脂肪酶如同一個(gè)藏有寶劍（催化集團(tuán)）的盒子，只有用膽汁酸這把鑰匙打開胰脂肪酶這個(gè)盒子，里面的寶劍（催化集團(tuán)）才能發(fā)揮水解脂肪的作用，而這個(gè)過程中膽汁酸這把鑰匙還不能脫落，否則盒子就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉而失去催化效果。

2、脂蛋白酯酶（LPL）
脂蛋白酯酶主要由心臟、肌肉和脂肪等組織合成和分泌, 有單體和二聚體兩種形式, 活化的脂蛋白酯酶以同源二聚體形式存在。脂蛋白脂酶(LPL)是脂質(zhì)代謝的關(guān)鍵酶, 主要催化乳糜微粒（CM）和極低密度脂蛋白（VLDL）中的甘油三酯水解，產(chǎn)生供組織利用的脂肪酸和單酰甘油。乳糜微粒，極低密度脂蛋白，和高密度脂蛋白（HDL）中的載脂蛋白CⅡ（ApoCⅡ）是脂蛋白酯酶的必備輔因子，能夠使脂蛋白酯酶的活性增加10-50倍。根據(jù)農(nóng)業(yè)部飼料效價(jià)與安全監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心對膽汁酸所進(jìn)行的研究表明，在肉仔雞中添加膽汁酸可以使十二指腸中脂蛋白酯酶活性明顯高于于對照組（P＜0.01），且絕對值是對照組的兩倍左右，明顯提高了乳糜微粒、極低密度脂蛋白中的甘油三酯分解代謝。膽汁酸對脂蛋白酯酶活性的調(diào)節(jié)機(jī)理目前還不清楚，有待于進(jìn)一步研究。
胰脂肪酶是把大分子的脂肪水解為可吸收的小分子的脂肪，進(jìn)入血液后由脂蛋白酯酶進(jìn)行徹底分解以供組織器官利用。可以說，胰脂肪酶是干粗活的，而脂蛋白酯酶干的細(xì)活。

3、激素敏感脂肪酶（HSL）
激素敏感脂肪酶主要由脂肪組織分泌，也在肝臟、胰腺、睪丸、骨骼肌、腎上腺等組織發(fā)現(xiàn)有表達(dá)（Holm C等，1988），不同部位的激素敏感脂肪酶發(fā)揮的作用不同。激素敏感脂肪酶的活性受多種激素的調(diào)控，因此成為激素敏感脂肪酶。激素敏感脂肪酶(HSL)是自身脂肪分解的限速酶，不參與飼料中脂肪的分解代謝。
激素敏感脂肪酶的結(jié)構(gòu)：Anthonsen等（1998）研究表明，激素敏感脂肪酶有兩個(gè)區(qū)域：C端和N端。在C端有乙酰膽堿酯酶和膽汁酸結(jié)合位點(diǎn)。C端有兩個(gè)區(qū)：催化三聯(lián)區(qū)（又稱催化區(qū)）和150個(gè)氨基酸殘基組成的調(diào)節(jié)區(qū)，調(diào)節(jié)區(qū)包含激素敏感脂肪酶所有已知的活性調(diào)節(jié)位點(diǎn)，含有兩個(gè)磷酸化位點(diǎn)（Osterlund T等，1997）。
激素敏感脂肪酶的活性調(diào)節(jié)：激素敏感脂肪酶主要通過磷酸化和去磷酸化來改變其活性，磷酸化使其活化，去磷酸化使其失去活性，這是區(qū)別于其他脂肪酶的特征（Olsson H等，1986）。活化激素敏感脂肪酶的激素稱為脂解激素如腎上腺素、胰高血糖素、ACTH及TSH；胰島素、前列腺素E1及鹽酸等抑制脂肪動(dòng)員的激素稱為抗脂解激素。激素敏感脂肪酶主要受共價(jià)修飾的調(diào)節(jié)，這可能與膽汁酸作為胰脂肪酶的輔基機(jī)理類似。根據(jù)農(nóng)業(yè)部飼料效價(jià)與安全監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心所進(jìn)行的研究表明，在肉仔雞中添加膽汁酸可以使十二指腸中激素敏感脂肪酶活性明顯低于對照組（P＜0.01），與對照組相比活性下降近50%，明顯減少了自體脂肪的分解代謝。

三、轉(zhuǎn)運(yùn)脂肪酸：
膽汁酸作為胰脂肪酶的輔基，與輔脂酶一起改變胰脂肪酶的結(jié)構(gòu)，暴露其催化集團(tuán)，將對脂肪進(jìn)行水解。腸腔中脂肪的分解產(chǎn)物，如脂肪酸、甘油一酯等與膽汁酸結(jié)合，形成水溶性復(fù)合物（混合微膠粒）。因此，膽汁酸便成了不溶于水的脂肪水解產(chǎn)物到達(dá)腸粘膜表面所必需的運(yùn)載工具，對于脂肪消化產(chǎn)物的吸收具有重要意義。在膽汁酸的協(xié)助下，經(jīng)腸上皮細(xì)胞吸收進(jìn)入血液。膽汁酸可以被腸上皮細(xì)胞識別，從而使脂肪酸-膽汁酸復(fù)合物進(jìn)入小腸絨毛膜內(nèi)，促進(jìn)脂肪的吸收（Russell，2009）。膽汁酸在將脂肪酸、甘油一酯轉(zhuǎn)運(yùn)到腸上皮細(xì)胞后重新回到腸腔，在回腸被重吸收進(jìn)入肝臟，完成膽汁酸的肝腸循環(huán)。

膽汁酸的腸肝循環(huán)

膽汁酸通過如上三個(gè)方面提高了外源性脂肪的利用率，節(jié)約了能量原料：1、乳化脂肪擴(kuò)大與脂肪酶的接觸面積；2、調(diào)控胰脂肪酶和脂蛋白酯酶的活性提高其對脂肪的水解代謝；3、在腸道內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)脂肪，促進(jìn)脂肪的吸收。另外，膽汁酸通過調(diào)控激素敏感脂肪酶的活性，明顯減少了自體脂肪的分解代謝。綜上所述，膽汁酸能夠節(jié)約能量原料，提高能量利用率，改善生長性能及屠宰性能，是節(jié)約資源的“正能量”。