核苷酸在豬營養中的研究進展

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核苷酸及其代謝產物對體內許多生化反應起關鍵作用。機體在受到免疫應激、肝臟損傷和快速生長時，體內合成的核苷酸不能滿足機體需要(Savaiano等，1981)[1]。體內核苷酸供應不足會影響機體的正常功能，甚至引發一些典型的臨床核苷酸缺乏癥狀。無論是來源于天然飼料中的核苷酸還是外源添加的核苷酸均對動物消化道發育、免疫功能的維持、脂肪代謝和肝臟功能具有重要影響。本文主要就國內外在核苷酸的營養和免疫功能方面的研究作簡要綜述。

  1.核苷酸的生化特性

  核苷酸是結構復雜的大分子物質，其由含氮堿基、戊糖和磷酸連接組成的。飼料或食物的細胞組成成分就是核苷酸。戊糖可以是核糖核酸(RNA)的核糖，也可以是脫氧核糖核酸(DNA)的2’-脫氧核糖。含氮堿基可以是嘌啉或者嘧啶。嘧啶堿基由六元環構成，分為尿嘧啶核苷、胞嘧啶和胸腺嘧啶。嘌啉堿基還有一個五元環，其由腺嘌啉、鳥嘌啉和次黃嘌啉構成。磷酸基團可以是一磷酸、二磷酸或三磷酸，并且與戊糖的c-5’羥基發生酯化。核苷酸失去磷酸基團時就稱為核苷。許多核苷酸分子在相鄰核糖單元的3’位和5’位通過磷酸二酯鍵結合在一起，就成為多聚核苷酸，也就是核酸。核酸與蛋白質相結合就成為核蛋白。

  核苷酸是參與機體細胞生化代謝的一類非常重要的物質。它是生物體重要的遺傳物質DNA的合成前體物；ATP廣泛參與生物能量代謝；環核苷酸(cAMP和cGMP)作為激素的第二信使調節細胞生命活動；作為輔酶的組成成分，如煙酰胺核苷酸、黃素腺嘌呤二核苷酸和輔酶A，參與機體糖，蛋白和脂肪代謝。

  2 核苷酸的消化、吸收和代謝

  飼糧中的核苷酸主要以核蛋白形式存在。核蛋白和外源核苷酸的消化始于胃，在胃蛋白酶的作用下，水解成核酸和蛋白質，進入小腸后，在小腸的刷狀緣上皮，胰腺和膽分泌的核酸內切酶、磷酸二酯酶以及核苷磷酸化酶等酶參與下，核酸進步水解成單核苷酸，再經核苷酸酶催化水解生成核苷和磷酸，核苷進一步分解成堿基、戊糖或1-磷酸戊糖。

  核苷及堿基主要吸收部位是小腸上段，且吸收有效，幾乎腸道中90％的可以被吸收(Ho等，1980)[2]。核苷在腸道內的吸收主要有單純擴散、易化擴散和依鈉主動轉運三種形式。核苷吸收轉運與堿基組成有關。嘌呤核苷不能完整地轉運通過單細胞層：低于2O％的胞苷、尿苷可以完整轉運；嘧啶是核苷堿基轉運的主要代謝產物(He等，1994)[3]。而核苷酸可能由于缺乏運輸系統和含帶有高負電荷的磷酸基團，穿過腸細胞微絨毛膜的能力有限(Youping等，1994)[4]。

  機體核苷酸的代謝是分解代謝和合成代謝的平衡。核苷酸的分解代謝主要場所在腸道、肝臟和腎臟．腸道吸收的核苷和堿基大部分迅速降解，降解產物如不再用于核苷酸和核酸的合成，則被完全分解。鳥嘌呤氧化成黃嘌呤，腺膘呤轉變成次黃嘌呤、黃嘌呤，生成尿酸，禽可直接排出尿酸，在非靈長類動物尿酸在尿酸氧化酶作用下分解為尿囊素排出；胞嘧啶和尿嘧啶最終分解成B一丙氨酸、胸腺嘧啶則生成B一氨基異丁酸，二者可經轉氨作用去除氨基參與有機酸代謝。

  核苷酸的合成有兩條途徑：一是利用磷酸核糖、氨基酸、一碳單位及二氧化碳等簡單物質為原料，經過一系列復雜的酶促反應，合成核苷酸，稱為從頭合成途徑。二是利用體內預先形成的堿基和核苷合成核苷酸．稱為補救合成途徑。生物體核苷酸從頭合成是主要途徑，肝臟是合成主要場所。但腦、骨髓等器官則只能通過補救途徑合成。從頭合成需消耗大量的ATP和谷氨酸鹽．而補救途徑合成核苷酸效率高，可節省能量。

  3.核苷酸的來源

  豬的核苷酸主要來源于飼料中營養成分的消化分解，但往往是不夠的，特別是斷奶仔豬，則需要額外的添加外源合成的核苷酸。核苷酸及其水解產物均可被腸粘膜吸收，腸粘膜細胞可將核苷酸運輸到其他細胞。體內核苷酸貯存在核苷酸池中，供許多生化反應包括核酸的合成和細胞代謝使用。大多數核苷酸可由機體再合成來供給，但某些器官(如小腸)再合成核苷酸的能力有限，而依賴飲食中核苷和堿基的主動補救合成來維持核苷酸池。當機體對核苷酸的需要增加時，如機體正處于組織損傷恢復期或處于快速生長期，就需要從飲食中補充更多的核苷酸。

  4.對豬生長性能的影響

  日糧中添加外源核苷酸能改善仔豬生產性能。張永清（2007）研究結果表明，在日糧中添加0.2％核苷酸可顯著提高斷奶仔豬的飼料利用率l6.9O％(P<0．05)，并有改善日增重和采食量的趨勢,分別提高32.83％ 和8.92％，促進小腸發育，從而緩解斷奶應激[5]。Maainez-Puig等(2007)在日糧中添加1000 mg／kg核苷酸，結果發現，21～35日齡，核苷酸組仔豬的平均日增重(76.7 g／d)比對照組(53.5 g／d)高，飼料轉化效率無顯著差異。35～56日齡，添加核苷酸組平均日增重和飼料利用效率分別提高20％和23.7％[6]。馮尚連和李星(2000)研究表明，在斷奶仔豬日糧中添加核苷酸平均日增重顯著提高22．9％,料肉比顯著降低11.54％[7]。仔豬飼喂添加4%(Maribo, 2003)和2.5%(P. Spring, 內部資料)的酵母核苷酸的日糧比對照組可以提高日增重、減少腹瀉率和提高飼料轉化率[8,9]。M. S. Carlson （內部資料）等研究也表明：在日糧中添加酵母核苷酸與添加有利于消化道的健康、提高斷奶仔豬的生長性能，也為生長階段和和育肥階段的生長發育打下基礎[10]。

  5.對豬腸道發育的影響

  在動物的早期發育階段，小腸細胞增生迅速且對核苷酸比較敏感。盡管體內可以合成核苷酸，但腸道合成能力有限，可能要依賴于外源提供(van Buren和Rudolph，1997)，特別是仔豬處于生長強度大，且斷奶時產生各種應激的條件下[11]。仔豬斷奶，日糧從乳汁過渡到固體飼料，一方面仔豬采食量下降，能量和谷氨酰胺進食有限，合成核苷酸不足。另一方面固體日糧核苷酸含量比乳汁中低。Mated等(2004)證實典型的斷奶仔豬日糧與母豬泌乳后期奶中干物質濃度相比，除胞嘧啶核苷酸的濃度接近外，腺嘌呤核苷酸，鳥嘌呤核苷酸、次黃嘌呤核苷酸和尿嘧啶核苷酸的濃度比母豬奶中的濃度低得多[12]。

  核苷酸對腸道營養有重要作用，能促進腸道的正常發育、成熟和修復。張永清（2007年）研究表明，添加核苷酸可顯著提高仔豬斷奶后第7d十二指腸絨毛高度和第14 d回腸黏膜DNA含量[5]。這與Ortega M A(1995)研究的結果是基本一致的[13]。這說明外源核苷酸可以促進斷奶仔豬腸道的生長發育和成熟。Bustamante等（1994）研究發現添加類似母乳中核苷酸的混合物，在乳豬的十二指腸具有保護的效應，但是這種保護效應不僅僅是因為核苷酸的添加[14]。日糧核苷酸還可降低腸道受感染和傷害的機率，保護小腸細胞免受自由基的攻擊。對受到損傷的腸道，核苷酸可促進其修補、恢復及細胞損傷后的遷移。對正常腸上皮細胞凋亡，嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸作用不一樣。嘌呤核苷酸可誘導腸上皮細胞凋亡，嘧啶核苷酸UMP可解除嘌呤核苷酸的凋亡誘導作用(陳祥貴等，2005)[15]。Sergio等(1994)采用新生仔豬腸腔灌注研究外源核苷酸對腸道炎性反應的影響發現，核苷酸降低腸上皮白細胞的積聚，減少蛋白滲漏和一氧化氮的產生，結果表明可有效降低腸道炎性反應，但效果并不是腺苷單獨存在的結果[16]。Marinez—Puig等(2007)發現斷奶使仔豬腸絨毛高度下降39％,也能促進仔豬的生長(P<0．05)[6]。核苷酸可促進消化道有益菌特別是雙歧桿菌的繁殖生長，維持微生物區系平衡(Uauy等。1994)[17]；因此，日糧中添加核苷酸對仔豬的生長是有益的。

  核苷酸與腸細胞的基因表達有一定關系。盡管目前還不是很清楚培養腸細胞的最佳核苷酸組成和含量，但有研究指出腸細胞的生長和基因表達需要平衡的核苷酸池來臺成DNA和RNA。給大鼠喂養尿嘧啶拮抗劑或無核苷酸的飲食時，大鼠小腸內RNA的含量明顯下降，提示在缺乏核苷酸時，小腸細胞不能合成RNA，這可能是由于核苷酸影響了腸基因的翻譯及翻譯因子的活性[18]。

  5.免疫功能

  外源核苷酸對機體細胞免疫和體液免疫都具有重要作用。從核酸營養對機體各個系統影響來看，免疫系統是最敏感也是最直接受影響的系統。盡管機體能夠利用小分子物質從頭合成核酸，但免疫系統必須有外源性核酸才能維持其正常機能。Van Buren等的研究證實，核苷酸影響了刀豆素A和植物凝集素有絲分裂原對脾淋巴細胞的增殖反應，提示外源核苷酸的缺乏影響T細胞的功能和B細胞的分化[19]。Navarro等(1996)試驗結果證明，外源核苷酸能促進T淋巴細胞的增殖反應以及IL-2或IFN的分泌，提高NK細胞和巨噬細胞活性，促進遲發性超敏反應[20]。李營石(2006)認為．外源核苷酸可使炎性細胞因子IL-1、IFN-1 的分泌降低，抗炎性細胞因子IL-10的分泌增加，可以顯著阻止小腸髓過氧化物酶活性(P<0．01)升高[21]。日糧核苷酸對炎癥反應有顯著抑制作用，有助于維持機體炎癥／抗炎癥平衡，保護機體免受炎癥損傷。

  Zomborsky-Kovacs 等(1998)在斷奶仔豬中添加合成的β-寡聚糖和核苷酸會刺激淋巴細胞分泌葡萄糖磷酸酶和輔酶A分別為50%和30%[22]。Cameron 等 (2001)研究表明：仔豬飼喂2周—4周的酵母RNA可以提高淋巴細胞的功能，如體外實驗表明，在沒有T細胞催化素的作用下也會加快T細胞的媒質DTH與KLH的反應[23]。潘樹德(2007)研究表明，適宜的酵母核酸添加劑量對提高特異性免疫應答(豬瘟抗體)可能具有重要的意義，具體的機理有待于進一步探討[24]。陸東海等（2008）在日糧中添加0.2%的外源核苷酸可以顯著提高仔豬斷奶后第21d血清總蛋白和血清白蛋白，分別比對照組提高32．64％(P<0．O1)和57．76％(P<0．01)；并可顯著提高仔豬斷奶后第14 d空腸黏膜蔗糖酶活性，比對照組提高74．59％(P<0．05)[25]。因此，添加核苷酸可以增強機體的血液的免疫力，促進腸道的消化。

  6.對緩解豬應激的影響

  當豬一旦存在免疫應激，導致T淋巴細胞激活、增殖，就會引起核苷酸合成迅速增加，參與能量代謝和合成核酸的前體物質需要量相應增加。補充外源性核苷酸可消除機體氧自由基，提高機體免疫能力，調控胰島素分泌，調節細胞能量代謝(肖常青，2000)[26]。研究報到，育肥豬在育肥階段的最后30天內飼喂添加2.1%核苷酸的日糧，可以緩解運輸和屠宰帶來的應激，減低血清肌酸磷酸激酶、乳酸脫氫酶和AST的濃度(M. Zomborsky, 內部資料)[22]。所以，在日糧中補充外源核苷酸是相當必要的。

  7. 在豬營養中的應用前景

  目前，動物營養的研究報道證實添加外源核苷酸對機體是有益的。大部分研究發現添加核苷酸可以調節免疫系統。近年來，家畜生產中開始禁止在飼料中添加任何種類的抗生素。這就促進了非抗生素營養的發展，如核苷酸推廣利用。但這也給長期使用抗生素的動物生長和疾病控制帶來了挑戰。因為，在動物的消化代謝中，在幼齡動物添加抗生素是有利的，但成年動物的生長是不利的。

  動物在快速生長期、在遭受應激的期間以及在免疫抑制期間，對核苷酸的需要量會增加。在新斷奶仔豬的日糧中，也許還在其它幼畜的日糧中，都缺乏核苷酸。同時，谷氨酸和能量(這是核苷酸從頭合成所需要的)的攝人量是很低的。因此，新斷奶的仔豬處于核苷酸的困境之中，因為它們對核苷酸的需要量很高，但核苷酸以及為合成核苷酸所需前體的攝入量卻很低。仔豬在這段時間內也許不能合成足量的核苷酸。如果情況確實如此，那就可以預期在日糧中添加核苷酸是有益的，因為核苷酸在促進和增強免疫力、保持腸道健康和保存能量方面具有重要作用。核苷酸可以替代某些添加劑。比如在早期斷奶仔豬的第一階段和第二階段日糧中添加酵母核苷酸，與添加噴霧干燥血漿蛋白（ADG,ADFI）的效果是一致的(D. C. Mahan, 內部資料) [27]。這為核苷酸在豬營養的推廣應用打下基礎。

  8.結語

  核苷酸是結構復雜的大分子物質，其由含氮堿基、戊糖和磷酸連接組成的。飼料或食物的細胞組成成分就是核苷酸。大量的報道表明，補充核苷酸對機體生理健康起到越來越重要的作用，能有效的提高消化道和肝臟組織的活性功能，體液代謝和免疫性能。與成年動物相比，幼齡動物的核酸代謝研究還需進一步研究。成年動物分泌蛋白酶、核酸內切酶、磷酸二酯酶和核糖核酸酶是水解核蛋白體主要的酶，把核苷酸水解成嘧啶和嘌呤。合成的核苷酸比機體代謝途徑獲得的核苷酸要困難許多。因為分解酶統一高效地水解嘧啶和嘌呤，這是外源核苷酸是無法比擬的。但是，在日糧中添加核苷酸對動物的生長和發育、疾病控制、和緩解應激是有益的。

  外源核苷酸對斷奶仔豬的消化道健康發育、免疫應答等方面具有重要作用。但在以下幾方面有待進一步深入研究：(1)外源核苷酸對消化道發育，機體免疫系統、肝臟等器官影響的作用機制；(2)外源核苷酸在豬不同階段的需要量及影響需要量的因素；(3)不同來源核苷酸對豬消化道、免疫、脂肪和肝臟的影響；(4)外源核苷酸在不同組織的合成和降解效率。

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