功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展

1、功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第1頁(yè)匯報(bào)提要1.功效性氨基酸概念 2.功效性氨基酸與胎兒/新生動(dòng)物生長(zhǎng) 3.功效性氨基酸與細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn) 4.功效性氨基酸與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝5.功效性氨基酸與腸道功效6.功效性氨基酸與免疫功效7.功效性氨基酸今后研究方向展望功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第2頁(yè)營(yíng)養(yǎng)不良和感染是世界范圍上動(dòng)物成活、健康、生長(zhǎng)和繁殖后代主要威脅。 蛋白質(zhì)攝入缺乏仍是當(dāng)前動(dòng)物生產(chǎn)面臨一個(gè)嚴(yán)重營(yíng)養(yǎng)問(wèn)題。蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)不良增加了動(dòng)物對(duì)疾病易感性以及感染性疾病發(fā)生率和死亡率。 最近生化研究結(jié)果表明，一些氨基酸在調(diào)整代謝和生理過(guò)程中含有各種獨(dú)特功效，從而影響動(dòng)物健康和生產(chǎn)功效性氨基酸概念

2、提出功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第3頁(yè)功效性氨基酸概念功效AA是指除了合成蛋白質(zhì)外還含有其它特殊功效AA，其不但對(duì)動(dòng)物正常生長(zhǎng)和維持是必需，而且對(duì)各種生物活性物質(zhì)合成也是必需。種類(lèi)包含：精氨酸、谷氨酸/酰胺、支鏈氨基酸、色氨酸、甘氨酸、天冬氨酸/酰胺、鳥(niǎo)氨酸、瓜氨酸、脯氨酸、組氨酸、含硫氨基酸和?；撬岬?。特殊功效包含：調(diào)整胎兒和新生動(dòng)物發(fā)育、細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn) 、營(yíng)養(yǎng)代謝、腸道功效和免疫功效。合成生物活性物質(zhì)包含：NO、多胺、谷胱甘肽、核酸、激素和神經(jīng)遞質(zhì)等(Kim et al.,. Asian-Aust. J. Anim. Sci.Vol. 20, No. 2 : 295 306;Li et al

3、., British Journal of Nutrition 98:237-252)功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第4頁(yè)功效性氨基酸與胎兒/新生動(dòng)物生長(zhǎng)亮氨酸、谷氨酰胺和精氨酸對(duì)妊娠期胚胎、胎盤(pán)和胎兒發(fā)育含有主要作用 以精氨酸為主代謝路徑在孕體生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中至關(guān)主要，這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可經(jīng)過(guò)調(diào)整細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)和細(xì)胞增殖對(duì)胚胎發(fā)生、血管生成、胚胎著床、胎盤(pán)生長(zhǎng)和發(fā)育、血流量和胎兒生長(zhǎng)發(fā)揮主要作用 在初產(chǎn)母豬日糧中添加1%Arg增加其產(chǎn)仔率功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第5頁(yè)010020030040050030456090110母體mmol/L在妊娠期不一樣階段母體和胎兒血液中各氨基酸濃度Wu, Bazer,

4、Tuo (1995) J Nutr 125:2859-286804008001200160030456090110mmol/L胚胎ArginineLeucineOrnithineGlutamine妊娠期ArginineLeucineOrnithineGlutamine妊娠期功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第6頁(yè) 妊娠期在日糧中添加精氨酸對(duì)大鼠繁殖性能影響對(duì)照組精氨酸添加組試驗(yàn)1 (n=12；整個(gè)妊娠期添加)母體采食量(g/kg BW d)71.0 2.371.2 1.9母體總增重(g/21d)78.5 6.685.0 6.4窩仔數(shù) (n) 11.3 0.614.5 0.6*活仔數(shù) (n/窩)11.3

5、0.614.5 0.6*初生窩重 (g)72.8 5.597.5 6.4*試驗(yàn)2 (n=20；妊娠17d添加)母體采食量(g/kg BW d)71.1 2.271.3 2.7母體總增重(g/21d)68.0 3.975.3 3.6窩仔數(shù) (n) 11.4 0.414.7 0.3*活仔數(shù) (n/窩)11.3 0.414.7 0.3*初生窩重 (g)75.2 4.092.4 2.7*添加1Arg提升胚胎成活率，從而提升窩仔數(shù)30。這對(duì)預(yù)防妊娠早期胚胎丟失，提升哺乳動(dòng)物繁殖性能含有主要啟示作用(Zeng et al, . J Nutr, 138: 1421-1425)。功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第7頁(yè)

6、050100150200250d 1d 3d 7d 14d 21Plasma concentration (mmol/L)ArginineCitrullineOrnithineaaaaaabbbcccccc哺乳仔豬血漿氨基酸濃度隨年紀(jì)改變Flynn NE et al. () J Anim Sci 78:2369-2375.Means SEM, n=20a-c: p0.01.功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第8頁(yè)00.40.81.2Sows MilkPiglet Body母乳中精氨酸/賴(lài)氨酸值和仔豬重(d7)Arginine/Lysine RatioWu G and Knabe DA (1994) J

7、Nutr 124:415-424.Wu G et al. (1999) J Nutr 129:1031-1038.Means SEM, n=10功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第9頁(yè) 日增重 (g/d)精氨酸供給量（%）020406080100血氨(mmol/L)精氨酸供給量（%）0 %0.2 %0.4 %Arg喂養(yǎng)仔豬（d7-d21）生長(zhǎng)及血氨水平Pooled SEM = 13 mmol/L.abc0 %0.2 %0.4 %a-c:P 0.05 Kim et al.,. J Nutr 134:625-630.0100200300abcPooled SEM = 13 g/d.功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第

8、10頁(yè)氨基酸是腸道生長(zhǎng)發(fā)育主要營(yíng)養(yǎng)支持，谷氨酰胺、精氨酸和半胱胺酸等能氧化供能，促進(jìn)細(xì)胞增殖和粘膜發(fā)育；合成NO和多胺，增強(qiáng)腸道免疫屏障，對(duì)維護(hù)腸道正常形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功效有主要作用。 谷胺酰胺是豬腸道上皮細(xì)胞一個(gè)主要能量底物，是合成嘌呤和嘧啶核苷酸一個(gè)必需前體物，被認(rèn)為可維護(hù)豬腸道屏障完整性和功效。在日糧中添加1谷胺酰胺能防治發(fā)生在斷奶后7天內(nèi)空腸萎縮癥，并降低斷奶后第2周料重比。 Wang et al. . Amino Acid. DOI 10.1007/s00726-008-0152-功效性氨基酸與腸道功效功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第11頁(yè)精氨酸在體內(nèi)能合成NO，促進(jìn)多胺、胍氨酸、鳥(niǎo)氨酸、-

9、酮戊二酸等腸粘膜滋養(yǎng)因子合成，恢復(fù)腸粘膜結(jié)構(gòu)完整性；促進(jìn)下丘腦釋放生長(zhǎng)激素，降低腸粘膜萎縮，加速受損腸粘膜修復(fù)，維持腸粘膜結(jié)構(gòu)和功效，增強(qiáng)機(jī)體免疫力。Zhan等（）研究發(fā)覺(jué)早期斷奶仔豬補(bǔ)充0.7%精氨酸能提升小腸血管生長(zhǎng)因子基因表示水平，改進(jìn)腸道微血管循環(huán)，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收。 功效性氨基酸與腸道功效功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第12頁(yè)Arg on morphology in the small intestine of early-weaned pigs (Zhan et al.,. J. Nut)功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第13頁(yè)Arg villus height and crypt depth

10、of weaned pigs after Escherichia coli lipopolysaccharide (LPS) challenge (Liu et al. .Bri. J Nut. 100, 552560) 功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第14頁(yè)早期斷奶仔豬空腸和回腸絨毛（H.E, 1010）A：對(duì)照組空腸；B：0.6%精氨酸空腸；C：對(duì)照組回腸D： 0.6%精氨酸回腸(Tan et al.,. Amino Acids. DOI: 10.1007/s00726-008-0148-0)ABCD 功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第15頁(yè) Arg on immunoreactive expressi

11、on of CD34 (Zhan et al.,. J. Nutr. 138: 13041309)功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第16頁(yè)Arg increasing vascular endothelial growth factor (Zhan et al.,. J. Nutr. 138: 13041309功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第17頁(yè)日齡精氨酸添加量（）00.20.40.60.87-14 9b93ab108ab143a142a14-21 15b170b186ab214a213a7-21128b132b140ab182a182a 代乳料中添加不一樣濃度精氨酸對(duì)7日齡斷奶仔豬平均日增重影響（Yao

12、 et al., J. Nutr. 138: 867872) 注：同行數(shù)據(jù)標(biāo)不一樣字母表示差異顯著（P0.05）。與對(duì)照組比較，在代乳料中添加0.60.8%精氨酸飼喂14d，平均日增重提升42上述數(shù)據(jù)均表明，精氨酸缺乏是限制新生仔豬發(fā)揮最大生長(zhǎng)潛力一個(gè)主要原因功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第18頁(yè)Arg increasing nitric oxide (A) and endothelin-1(B) concentration (Zhan et al.,. J. Nutr. 138: 13041309)功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第19頁(yè)細(xì)胞內(nèi)連續(xù)蛋白質(zhì)合成和降解統(tǒng)稱(chēng)為細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)，這決定著細(xì)胞和組織

13、內(nèi)蛋白質(zhì)平衡及氨基酸凈釋放量支鏈氨基酸、精氨酸和色氨酸等對(duì)蛋白質(zhì)合成有主要作用，既是蛋白質(zhì)合成底物，又是合成過(guò)程調(diào)整物，介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路調(diào)整氨基酸作為一個(gè)營(yíng)養(yǎng)信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)控mTOR，激活蛋白質(zhì)翻譯起始過(guò)程，從而影響蛋白質(zhì)合成 蛋白質(zhì)合成和降解信號(hào)同時(shí)存在，組織蛋白質(zhì)降解主要經(jīng)過(guò)細(xì)胞酶體和非溶酶體兩條路徑進(jìn)行。動(dòng)物蛋白質(zhì)降解也受一些氨基酸影響 功效性氨基酸與細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第20頁(yè)器官日糧亮氨酸水平（）1.881.611.34心臟36.6a27.7b30.8b小腸后段73.2a70.5ab59.1b小腸前段66.0b74.2a60.9b腎66.2a57.0b45.1c

14、肝臟86.5a74.4b75.5b胰74.6a64.0b53.6c脾73.3a56.8b57.0b胃72.7a53.8b57.7b亮氨酸水平對(duì)組織器官蛋白合成速率影響亮氨酸可顯著提升28日齡斷奶仔豬心臟、小腸后段、腎、肝臟、胰、脾和胃中蛋白質(zhì)合成速率 (Yin. .FASEB J )功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第21頁(yè)亮氨酸水平對(duì)肌肉(A)和肝臟(B)磷酸化4E-BP1含量影響亮氨酸可提升肌肉和肝臟中4E-BP1磷酸化含量，1.88和1.61%亮氨酸組肌肉中4E-BP1磷酸化含量比1.34%組分別提升29、19%，肝臟中則分別提升19、4%。提醒亮氨酸在低蛋白日糧中能夠提升斷奶仔豬蛋白質(zhì)合成，經(jīng)過(guò)

15、調(diào)控蛋白起始翻譯因子促進(jìn)器官蛋白起始翻譯 (Yin. FASEB J. 2:877.12 )。 功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第22頁(yè)亮氨酸高亮氨酸提升肌肉和肝臟磷酸化rpS6含量Yin et al. FASEB J. 22:877.12功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第23頁(yè)亮氨酸亮氨酸水平對(duì)肌肉和肝臟總mTOR含量影響功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第24頁(yè)日糧添加0.6精氨酸7 d后對(duì)肌肉和肝臟中mTOR磷酸化影響 7日齡斷奶仔豬補(bǔ)充0.6%精氨酸，肌肉中mTOR磷酸化水平顯著提升，提醒精氨酸可能經(jīng)過(guò)調(diào)控蛋白起始翻譯因子促進(jìn)器官蛋白起始翻譯，提升動(dòng)物機(jī)體蛋白質(zhì)合成 (Yao et al., J. Nutr.

16、138: 867872)功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第25頁(yè)早期斷奶仔豬空腸和回腸絨毛 0.6Arg提升肌肉eIF4G與eIF4E復(fù)合物活性精氨酸0.6Arg提升肌肉和肝臟中4E-BP磷酸化活性Yao et al., J. Nutr. 138: 867872)功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第26頁(yè)0.6Arg提升肌肉和肝臟中S6K1磷酸化活性0.6Arg提升肌肉和肝臟mTOR磷酸化活性 精氨酸Yao et al., J. Nutr. 138: 867872)功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第27頁(yè)蛋白質(zhì)合成率 (10-3 nmol Phe/ug蛋白/3h)細(xì)胞培養(yǎng)液中精氨酸添加濃度精氨酸對(duì)豬胚胎滋養(yǎng)外胚層細(xì)胞蛋

17、白質(zhì)合成率影響用不一樣濃度精氨酸處理體外培養(yǎng)豬胚胎滋養(yǎng)外胚層細(xì)胞4d，能劑量依賴(lài)性地增加其蛋白質(zhì)合成率（Kong et al，）cba功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第28頁(yè)Arg on intestinal mucosal protein and DNA after Escherichia coli lipopolysaccharide challenge (Liu et al. .Bri. J Nut. 100, 552560) 功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第29頁(yè) 亮氨酸和精氨酸經(jīng)過(guò)調(diào)整翻譯起始因子，激活肝臟和肌肉中mTOR信號(hào)通路，促進(jìn)蛋白合成功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第30頁(yè)精氨酸是N-乙酰谷氨酸

18、合成酶變構(gòu)激活因子，所以精氨酸和谷氨酸使尿素循環(huán)維持在活躍狀態(tài)。丙氨酸可抑制丙酮酸激酶，從而調(diào)整糖異生和糖酵解過(guò)程，以確保食物缺乏時(shí)肝凈產(chǎn)生葡萄糖。 天冬氨酸和谷氨酸可介導(dǎo)還原當(dāng)量經(jīng)過(guò)線粒體膜，從而調(diào)整細(xì)胞糖酵解和氧化還原狀態(tài)。 精氨酸和苯丙氨酸能上調(diào)GTP 環(huán)式水解酶-I表示和活性，從而增加用于精氨酸合成NO和芳香族氨基酸羥基化作用BH4供給。 功效性氨基酸與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第31頁(yè)精氨酸或其代謝產(chǎn)物可上調(diào)與線粒體生物合成和底物氧化相關(guān)關(guān)鍵蛋白質(zhì)和酶表示，從而降低肥胖動(dòng)物體脂儲(chǔ)積。蛋氨酸、甘氨酸和絲氨酸在一碳基團(tuán)代謝、蛋白質(zhì)和DNA甲基化過(guò)程中起著主要作用，從而調(diào)整基因表

19、示和蛋白質(zhì)活性。協(xié)調(diào)肝臟、骨骼肌、腸道和免疫細(xì)胞中氨基酸代謝，為腎臟中氨生成提供最多谷氨酰胺，從而調(diào)整機(jī)體酸堿平衡。功效性氨基酸與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第32頁(yè)精氨酸能促進(jìn)PGC基因表示，調(diào)整能量代謝利用代謝組學(xué)方法發(fā)覺(jué)肥育豬日糧中添加精氨酸能降低血清超低密度脂蛋白、脂質(zhì)、甘油磷酸膽堿、膽堿、檸檬酸、1-甲基組氨酸、糖蛋白、二甲胺和三甲基氧化物，而增加血清中3-甲基組氨酸、甜菜堿、甲胺、丙酮酸、琥珀酸和酮體濃度，深入證實(shí)精氨酸在能量物質(zhì)代謝中主要作用精氨酸添加增加了豬血清乙酰乙酸濃度而降低了-羥基丁酸濃度，表明肝臟氧化能力增強(qiáng)，也提醒精氨酸可增加脂肪酸廣泛氧化 功效性氨基酸與營(yíng)養(yǎng)

20、物質(zhì)代謝功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第33頁(yè)主要基于NMR和MS代謝組學(xué)研究方法核磁共振質(zhì)譜功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第34頁(yè)精氨酸改變養(yǎng)分代謝路徑提升氨基酸利用率He et al. Amino Acids (in press)功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第35頁(yè)瘦肉率顯著提升，脂肪率下降精氨酸 改進(jìn)肉品質(zhì) (Tan et al. .Amino Acids. DOI: 10.1007/s00726-008-0148-0)功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第36頁(yè)精氨酸與免疫功效促進(jìn)胰島素、生長(zhǎng)激素、泌乳素和IGF-1分泌，這些激素參加了精氨酸對(duì)免疫功效調(diào)整作用 經(jīng)過(guò)生成多胺和NO等活性分子影響免疫功效提供充分精氨

21、酸對(duì)淋巴細(xì)胞發(fā)育是必需，日糧添加Arg增強(qiáng)各種免疫應(yīng)激模型免疫功效 (Tan et al.,. Amino Acids. DOI: 10.1007/s00726-008-0148-0) 功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第37頁(yè)Arg on intestinal IL-6,TNF-and PPAR mRNA abundance of weaned pigs after 6h Escherichia coli lipopolysaccharide (LPS) challenge (Liu et al. .Bri. J Nut. 100, 552560) 功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第38頁(yè)Arg00.2%0.

22、4%0.6%0.8%IgG (mg/dL)21日381b426a448a431a427aIgM (mg/dL)14日3.90c7.83ab3.80bc10.5a13.2aIL-1 (ng/ml)21日0.042b0.047b0.042a0.04b0.071bArg增強(qiáng)免疫功效：IgG, IgM, IL-1 Tan et al.,. Amino Acids. DOI 10.1007/s00726-008-0155-1功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第39頁(yè)Arg提升免疫細(xì)胞因子基因表示abababbbbbaba a精氨酸功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第40頁(yè)指標(biāo)日糧中精氨酸添加水平（）00.20.40.60.

23、8IgG (mg/dL)Day 741414.24429.244015.646813.242811.7Day 1438124.0b42711.0a4485.6a43110.4a4279.3aIgM (mg/dL)Day 73.90.20c5.10.39c4.60.54c10.50.67b13.20.68aDay 148.00.99c9.50.42bc12.91.79ab14.11.34a15.21.48a日糧精氨酸水平對(duì)7日齡斷奶仔豬血清免疫球蛋白濃度影響 在代乳料中添加不一樣水平精氨酸，飼喂7日齡斷奶，飼喂14天后，血清中IgG和IgM含量均不一樣程度地升高(Bie Tan, et al.

24、Amino Acids. DOI 10.1007/s00726-008-0155-1) 功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第41頁(yè)acccbabcbcbc日糧精氨酸水平對(duì)7日齡斷奶仔豬免疫器官指數(shù)影響在代乳料中添加不一樣水平精氨酸，飼喂7日齡斷奶，飼喂7天后，0.2和0.8%精氨酸組脾臟指數(shù)顯著升高，0.6%精氨酸組胸腺指數(shù)顯著升高(Bie Tan, et al. Amino Acids. DOI 10.1007/s00726-008-0155-1) 功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第42頁(yè)環(huán)磷酰胺刺激下精氨酸增強(qiáng)仔豬體液免疫功效 (Han et al.,. Amino Acids, DOI 10.1007/s

25、00726-008-0184-9)功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第43頁(yè)環(huán)磷酰胺刺激下精氨酸增強(qiáng)仔豬抗炎相關(guān)細(xì)胞因子水平功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第44頁(yè)環(huán)磷酰胺刺激下精氨酸增強(qiáng)仔豬細(xì)胞免疫功效功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第45頁(yè)環(huán)磷酰胺刺激下精氨酸改進(jìn)了仔豬生長(zhǎng)性能功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第46頁(yè)N-氨基甲酰谷氨酸在仔豬上應(yīng)用效果是尿素循環(huán)中鳥(niǎo)氨酸生成瓜氨酸中間體N-乙酰谷氨酸(NAG)類(lèi)似物）414日齡哺乳仔豬口服NCG，可提升血漿精氨酸濃度68，阻止生后血漿精氨酸濃度下降，體增重增加61口服NCG可分別增加仔豬背最長(zhǎng)肌和腓腸肌中絕對(duì)蛋白合成30和21%功能性氨基酸營(yíng)養(yǎng)研究進(jìn)展第47頁(yè)NAGNet synthesis of citrulline