【科研速递】精氨酸在生长育肥猪上的应用

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功能全面的精氨酸
精氨酸(Arg)是维持幼年动物最佳生长和氮平衡的必需氨基酸,正常情况下大部分成年哺乳动物可以自身合成Arg,但不足以满足机体需要,特别是在受伤、肠道受损等应激情况下,故一般将Arg称之为“条件性必需氨基酸”。近年来研究发现,Arg是动物体内一氧化氮(NO)合成的唯一前体,NO广泛存在于机体内,在心血管系统、泌尿生殖系统、呼吸系统、神经系统和免疫系统等都具有重要的生理作用。同时,Arg的代谢产物鸟氨酸能够在体内转化为多胺,而多胺与蛋白质和DNA的合成密切相关。大量研究表明,Arg除了作为合成蛋白质的原料之外,也在促进肌肉蛋白质合成、增强机体免疫力、细胞分裂、伤口复原和激素分泌等各种方面扮演重要的角色。Arg在促进多胎哺乳动物的繁殖性能、促进幼龄动物的生长发育、改善动物的健康水平、调控动物的肉品质等方面发挥着重要作用。本文主要探讨Arg在生长育肥猪上的功能及其作用机制。

1 Arg 在猪体内的代谢途径
Arg在动物体内可以通过Arg酶分解为尿素和鸟氨酸;其次,Arg可以由甘氨酸转脒基酶分解为鸟氨酸和肌酐酸。鸟氨酸在鸟氨酸脱羧酶的作用下生成腐胺,腐胺在S-腺苷甲硫氨酸的参与下最终转化为亚精胺和精胺,这些多胺是调节细胞生长的重要物质,是细胞增殖的促进剂;再次,鸟氨酸在相关酶作用下可以转化成脯氨酸和谷氨酸,它们在机体免疫、抗氧化、氧化供能等方面发挥着重要作用。
在一氧化氮合成酶(NOS)的作用下,Arg被分解成瓜氨酸和NO,NO是一种内皮舒张因子,有利于维持血管的通透性,改善肠道的缺血缺氧状况。日粮中大约40%的Arg在小肠内直接被分解消化,其余进入机体循环。在动物体内,小肠和肾脏是Arg净合成的场所,肝脏是Arg净分解的场所。

2 Arg对生长育肥猪的影响
2.1 Arg 能够提高生长育肥猪的抗氧化性能
当动物机体细胞内产生的自由基水平高于细胞的抗氧化防御能力时,氧化还原状态失衡,过量的自由基存在于组织或细胞内,即诱发氧化应激,并导致氧化损伤。氧化应激可导致细胞膜磷脂过氧化、蛋白质过氧化以及DNA的氧化损伤,从而影响机体的生长、发育、衰老等过程。在现代集约化畜牧生产过程中,氧化应激对畜牧业的发展造成了很大损失,因此,抗氧化的研究成为国内外学者研究的热点课题。
在110日龄-170日龄的生长育肥猪的玉米-豆粕型日粮额外添加1%的L-Arg,降低了血清羟自由基水平,同时增加了血清和肌肉的总抗氧化能力(T-AOC)以及猪血清的GSH-Px活性,这表明全身的抗氧化功能得到了提高。之前也有研究表明,生理浓度的L-Arg能够减弱大鼠过氧化物释放以及铜诱导的脂质过氧化。Arg的代谢产物NO和谷氨酸是体内重要的抗氧化物质,这与Arg发挥抗氧化的功能密切相关。

2.2 Arg 能够提高生长育肥猪的肉品质
随着人们生活水平的提高,对肉质的要求也越来越高,肉品质主要与肉色、吸水力、大理石纹、硬度等有关,它们都影响着肉类的适口性。
在生长育肥猪基础日粮额外添加1%的Arg,与对照组相比,能够显著减少屠宰后48h的滴水损失,显著增加肌内脂肪含量,降低机体总脂肪含量,有降低肌肉剪切力和延缓PH下降的趋势。滴水损失与氧化程度成正相关,我们推测Arg补充组肌肉滴水损失减少可能是因为组织的抗氧化状态得到了改善。PH下降速度的延缓可能是因为Arg处理组的猪相对于对照组而言,其骨骼肌的肝糖分解和糖酵解速率较低。PPAR-γ能够刺激骨骼肌的脂肪合成,添加Arg后骨骼肌PPAR-γ mRNA水平显著提高,肌内脂肪的增加似乎与此相关。另一项研究证实,Arg能差异性调节骨骼肌和白色脂肪组织的脂肪代谢基因的表达,因此有利于肌肉脂肪生成但促进脂肪组织脂解。

2.3 Arg 能够提高生长育肥猪的生长性能
      在仔猪上的研究表明,Arg能够促进肌肉蛋白质的合成,增加
饲料利用率和增加日增重。在生长育肥猪日粮中补充1%的Arg,与对照组相比,ADG提高6.5%,料肉比有下降的趋势,骨骼肌增加5.5%,胴体脂肪含量降低11%,总体重有增加的趋势。Arg和NO都能够激活mTOR通路,进而促进蛋白质的合成,同时也能够促进生长激素和IGF-1的产生,多胺也能促进蛋白质合成,最终发挥促生长作用。NO对细胞内多条信号通路的影响与Arg降低白色脂肪组织含量和增加肌内脂肪含量密切相关。

2.4 Arg 能够增强免疫功能,提高氮利用率
      Arg在母猪和仔猪上提高机体免疫力、降低血氨和尿素氮的功能已经被大量证实,然而在生长育肥猪上的研究相对较少。有研究表明,日粮添加1% Arg能够缓解呕吐毒素对生长猪的损伤作用,降低血液尿素氮水平,提高血清IGF-1、GSH和SOD水平,降低炎性因子的表达。这表明Arg在一定程度上能够抵抗呕吐毒素对机体产生的损伤作用,提高机体的免疫力。

3 总 结
经过近20年的研究,Arg的功能及其作用机理已经越来越清楚,其在不同动物上的研究极大地丰富了我们对Arg的认知。Arg及其内源合成激活剂NCG在公猪、母猪以及仔猪上的功能已经被认可,在生长育肥猪上也有越来越多令人兴奋的发现。我们有理由相信,Arg以及NCG在畜牧业中的合理应用将促使动物最佳生长潜能的发挥,使我们的养殖业得到更加健康的发展。
本文由亚太兴牧技术服务经理付强撰写
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