核苷酸在猪营养中的研究进展

摘要:核苷酸及其代谢产物对体内许多生化反应起关键作用。机体在受到免疫应激、肝脏损伤和快速生长时，体内合成的核苷酸不能满足机体需要(Savaiano等，1981)。核苷酸及其代谢产物对体内许多生化反应起关键作用。机体在受到免疫应激、肝脏损伤和快速生长时，体内合成的核苷酸不能满足机体需要(Savaiano等，1981)[1]。体内核苷酸供应不足会影响机体的正常功能，甚至引发一些典型的临床核苷酸缺乏症状。无论是来源于天然饲料中的核苷酸还是外源添加的核苷酸均对动物消化道发育、免疫功能的维持、脂肪代谢和肝脏功能具有重要影响。本文主要就国内外在核苷酸的营养和免疫功能方面的研究作简要综述。1.核苷酸的生化特性核苷酸是结构复杂的大分子物质，其由含氮碱基、戊糖和磷酸连接组成的。饲料或食物的细胞组成成分就是核苷酸。戊糖可以是核糖核酸(RNA)的核糖，也可以是脱氧核糖核酸(DNA)的2’-脱氧核糖。含氮碱基可以是嘌啉或者嘧啶。嘧啶碱基由六元环构成，分为尿嘧啶核苷、胞嘧啶和胸腺嘧啶。嘌啉碱基还有一个五元环，其由腺嘌啉、鸟嘌啉和次黄嘌啉构成。磷酸基团可以是一磷酸、二磷酸或三磷酸，并且与戊糖的c-5’羟基发生酯化。核苷酸失去磷酸基团时就称为核苷。许多核苷酸分子在相邻核糖单元的3’位和5’位通过磷酸二酯键结合在一起，就成为多聚核苷酸，也就是核酸。核酸与蛋白质相结合就成为核蛋白。核苷酸是参与机体细胞生化代谢的一类非常重要的物质。它是生物体重要的遗传物质DNA的合成前体物；ATP广泛参与生物能量代谢；环核苷酸(cAMP和cGMP)作为激素的第二信使调节细胞生命活动；作为辅酶的组成成分，如烟酰胺核苷酸、黄素腺嘌呤二核苷酸和辅酶A，参与机体糖，蛋白和脂肪代谢。2核苷酸的消化、吸收和代谢饲粮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，水解成核酸和蛋白质，进入小肠后，在小肠的刷状缘上皮，胰腺和胆分泌的核酸内切酶、磷酸二酯酶以及核苷磷酸化酶等酶参与下，核酸进步水解成单核苷酸，再经核苷酸酶催化水解生成核苷和磷酸，核苷进一步分解成碱基、戊糖或1-磷酸戊糖。核苷及碱基主要吸收部位是小肠上段，且吸收有效，几乎肠道中90％的可以被吸收(Ho等，1980)[2]。核苷在肠道内的吸收主要有单纯扩散、易化扩散和依钠主动转运三种形式。核苷吸收转运与碱基组成有关。嘌呤核苷不能完整地转运通过单细胞层：低于2O％的胞苷、尿苷可以完整转运；嘧啶是核苷碱基转运的主要代谢产物(He等，1994)[3]。而核苷酸可能由于缺乏运输系统和含带有高负电荷的磷酸基团，穿过肠细胞微绒毛膜的能力有限(Youping等，1994)[4]。机体核苷酸的代谢是分解代谢和合成代谢的平衡。核苷酸的分解代谢主要场所在肠道、肝脏和肾脏．肠道吸收的核苷和碱基大部分迅速降解，降解产物如不再用于核苷酸和核酸的合成，则被完全分解。鸟嘌呤氧化成黄嘌呤，腺膘呤转变成次黄嘌呤、黄嘌呤，生成尿酸，禽可直接排出尿酸，在非灵长类动物尿酸在尿酸氧化酶作用下分解为尿囊素排出；胞嘧啶和尿嘧啶最终分解成B一丙氨酸、胸腺嘧啶则生成B一氨基异丁酸，二者可经转氨作用去除氨基参与有机酸代谢。核苷酸的合成有两条途径：一是利用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位及二氧化碳等简单物质为原料，经过一系列复杂的酶促反应，合成核苷酸，称为从头合成途径。二是利用体内预先形成的碱基和核苷合成核苷酸．称为补救合成途径。生物体核苷酸从头合成是主要途径，肝脏是合成主要场所。但脑、骨髓等器官则只能通过补救途径合成。从头合成需消耗大量的ATP和谷氨酸盐．而补救途径合成核苷酸效率高，可节省能量。3.核苷酸的来源猪的核苷酸主要来源于饲料中营养成分的消化分解，但往往是不够的，特别是断奶仔猪，则需要额外的添加外源合成的核苷酸。核苷酸及其水解产物均可被肠粘膜吸收，肠粘膜细胞可将核苷酸运输到其他细胞。体内核苷酸贮存在核苷酸池中，供许多生化反应包括核酸的合成和细胞代谢使用。大多数核苷酸可由机体再合成来供给，但某些器官(如小肠)再合成核苷酸的能力有限，而依赖饮食中核苷和碱基的主动补救合成来维持核苷酸池。当机体对核苷酸的需要增加时，如机体正处于组织损伤恢复期或处于快速生长期，就需要从饮食中补充更多的核苷酸。4.对猪生长性能的影响日粮中添加外源核苷酸能改善仔猪生产性能。张永清（2007）研究结果表明，在日粮中添加0.2％核苷酸可显着提高断奶仔猪的饲料利用率l6.9O％(P0．05)，并有改善日增重和采食量的趋势,分别提高32.83％和8.92％，促进小肠发育，从而缓解断奶应激[5]。Maainez-Puig等(2007)在日粮中添加1000mg／kg核苷酸，结果发现，21～35日龄，核苷酸组仔猪的平均日增重(76.7g／d)比对照组(53.5g／d)高，饲料转化效率无显着差异。35～56日龄，添加核苷酸组平均日增重和饲料利用效率分别提高20％和23.7％[6]。冯尚连和李星(2000)研究表明，在断奶仔猪日粮中添加核苷酸平均日增重显着提高22．9％,料肉比显着降低11.54％[7]。仔猪饲喂添加4%(Maribo,2003)和2.5%(P.Spring,内部资料)的酵母核苷酸的日粮比对照组可以提高日增重、减少腹泻率和提高饲料转化率[8,9]。M.S.Carlson（内部资料）等研究也表明：在日粮中添加酵母核苷酸与添加有利于消化道的健康、提高断奶仔猪的生长性能，也为生长阶段和和育肥阶段的生长发育打下基础[10]。5.对猪肠道发育的影响在动物的早期发育阶段，小肠细胞增生迅速且对核苷酸比较敏感。尽管体内可以合成核苷酸，但肠道合成能力有限，可能要依赖于外源提供(vanBuren和Rudolph，1997)，特别是仔猪处于生长强度大，且断奶时产生各种应激的条件下[11]。仔猪断奶，日粮从乳汁过渡到固体饲料，一方面仔猪采食量下降，能量和谷氨酰胺进食有限，合成核苷酸不足。另一方面固体日粮核苷酸含量比乳汁中低。Mated等(2004)证实典型的断奶仔猪日粮与母猪泌乳后期奶中干物质浓度相比，除胞嘧啶核苷酸的浓度接近外，腺嘌呤核苷酸，鸟嘌呤核苷酸、次黄嘌呤核苷酸和尿嘧啶核苷酸的浓度比母猪奶中的浓度低得多[12]。核苷酸对肠道营养有重要作用，能促进肠道的正常发育、成熟和修复。张永清（2007年）研究表明，添加核苷酸可显着提高仔猪断奶后第7d十二指肠绒毛高度和第14d回肠黏膜DNA含量[5]。这与OrtegaMA(1995)研究的结果是基本一致的[13]。这说明外源核苷酸可以促进断奶仔猪肠道的生长发育和成熟。Bustamante等（1994）研究发现添加类似母乳中核苷酸的混合物，在乳猪的十二指肠具有保护的效应，但是这种保护效应不仅仅是因为核苷酸的添加[14]。日粮核苷酸还可降低肠道受感染和伤害的机率，保护小肠细胞免受自由基的攻击。对受到损伤的肠道，核苷酸可促进其修补、恢复及细胞损伤后的迁移。对正常肠上皮细胞凋亡，嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸作用不一样。嘌呤核苷酸可诱导肠上皮细胞凋亡，嘧啶核苷酸UMP可解除嘌呤核苷酸的凋亡诱导作用(陈祥贵等，2005)[15]。Sergio等(1994)采用新生仔猪肠腔灌注研究外源核苷酸对肠道炎性反应的影响发现，核苷酸降低肠上皮白细胞的积聚，减少蛋白渗漏和一氧化氮的产生，结果表明可有效降低肠道炎性反应，但效果并不是腺苷单独存在的结果[16]。Marinez—Puig等(2007)发现断奶使仔猪肠绒毛高度下降39％,也能促进仔猪的生长(P0．05)[6]。核苷酸可促进消化道有益菌特别是双歧杆菌的繁殖生长，维持微生物区系平衡(Uauy等。1994)[17]；因此，日粮中添加核苷酸对仔猪的生长是有益的。核苷酸与肠细胞的基因表达有一定关系。尽管目前还不是很清楚培养肠细胞的最佳核苷酸组成和含量，但有研究指出肠细胞的生长和基因表达需要平衡的核苷酸池来台成DNA和RNA。给大鼠喂养尿嘧啶拮抗剂或无核苷酸的饮食时，大鼠小肠内RNA的含量明显下降，提示在缺乏核苷酸时，小肠细胞不能合成RNA，这可能是由于核苷酸影响了肠基因的翻译及翻译因子的活性[18]。5.免疫功能外源核苷酸对机体细胞免疫和体液免疫都具有重要作用。从核酸营养对机体各个系统影响来看，免疫系统是最敏感也是最直接受影响的系统。尽管机体能够利用小分子物质从头合成核酸，但免疫系统必须有外源性核酸才能维持其正常机能。VanBuren等的研究证实，核苷酸影响了刀豆素A和植物凝集素有丝分裂原对脾淋巴细胞的增殖反应，提示外源核苷酸的缺乏影响T细胞的功能和B细胞的分化[19]。Navarro等(1996)试验结果证明，外源核苷酸能促进T淋巴细胞的增殖反应以及IL-2或IFN的分泌，提高NK细胞和巨噬细胞活性，促进迟发性超敏反应[20]。李营石(2006)认为．外源核苷酸可使炎性细胞因子IL-1、IFN-1的分泌降低，抗炎性细胞因子IL-10的分泌增加，可以显着阻止小肠髓过氧化物酶活性(P0．01)升高[21]。日粮核苷酸对炎症反应有显着抑制作用，有助于维持机体炎症／抗炎症平衡，保护机体免受炎症损伤。Zomborsky-Kovacs等(1998)在断奶仔猪中添加合成的β-寡聚糖和核苷酸会刺激淋巴细胞分泌葡萄糖磷酸酶和辅酶A分别为50%和30%[22]。Cameron等(2001)研究表明：仔猪饲喂2周—4周的酵母RNA可以提高淋巴细胞的功能，如体外实验表明，在没有T细胞催化素的作用下也会加快T细胞的媒质DTH与KLH的反应[23]。潘树德(2007)研究表明，适宜的酵母核酸添加剂量对提高特异性免疫应答(猪瘟抗体)可能具有重要的意义，具体的机理有待于进一步探讨[24]。陆东海等（2008）在日粮中添加0.2%的外源核苷酸可以显着提高仔猪断奶后第21d血清总蛋白和血清白蛋白，分别比对照组提高32．64％(P0．O1)和57．76％(P0．01)；并可显着提高仔猪断奶后第14d空肠黏膜蔗糖酶活性，比对照组提高74．59％(P0．05)[25]。因此，添加核苷酸可以增强机体的血液的免疫力，促进肠道的消化。6.对缓解猪应激的影响当猪一旦存在免疫应激，导致T淋巴细胞激活、增殖，就会引起核苷酸合成迅速增加，参与能量代谢和合成核酸的前体物质需要量相应增加。补充外源性核苷酸可消除机体氧自由基，提高机体免疫能力，调控胰岛素分泌，调节细胞能量代谢(肖常青，2000)[26]。研究报到，育肥猪在育肥阶段的最后30天内饲喂添加2.1%核苷酸的日粮，可以缓解运输和屠宰带来的应激，减低血清肌酸磷酸激酶、乳酸脱氢酶和AST的浓度(M.Zomborsky,内部资料)[22]。所以，在日粮中补充外源核苷酸是相当必要的。7.在猪营养中的应用前景目前，动物营养的研究报道证实添加外源核苷酸对机体是有益的。大部分研究发现添加核苷酸可以调节免疫系统。近年来，家畜生产中开始禁止在饲料中添加任何种类的抗生素。这就促进了非抗生素营养的发展，如核苷酸推广利用。但这也给长期使用抗生素的动物生长和疾病控制带来了挑战。因为，在动物的消化代谢中，在幼龄动物添加抗生素是有利的，但成年动物的生长是不利的。动物在快速生长期、在遭受应激的期间以及在免疫抑制期间，对核苷酸的需要量会增加。在新断奶仔猪的日粮中，也许还在其它幼畜的日粮中，都缺乏核苷酸。同时，谷氨酸和能量(这是核苷酸从头合成所需要的)的摄人量是很低的。因此，新断奶的仔猪处于核苷酸的困境之中，因为它们对核苷酸的需要量很高，但核苷酸以及为合成核苷酸所需前体的摄入量却很低。仔猪在这段时间内也许不能合成足量的核苷酸。如果情况确实如此，那就可以预期在日粮中添加核苷酸是有益的，因为核苷酸在促进和增强免疫力、保持肠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剂。比如在早期断奶仔猪的第一阶段和第二阶段日粮中添加酵母核苷酸，与添加喷雾干燥血浆蛋白（ADG,ADFI）的效果是一致的(D.C.Mahan,内部资料)[27]。这为核苷酸在猪营养的推广应用打下基础。8.结语核苷酸是结构复杂的大分子物质，其由含氮碱基、戊糖和磷酸连接组成的。饲料或