谷氨酰胺與魚類消化吸收能力關(guān)系研究進(jìn)展全解

1、谷氨酰胺與魚類消化吸收能力關(guān)系研究進(jìn)展,馮琳，姜俊，周小秋*四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物營養(yǎng)研究所 四川雅安 625014,主要內(nèi)容,前言生產(chǎn)性能消化吸收能力作用機(jī)制,前言,魚是低等生物，消化能力弱血液中豐富的游離氨基酸之一谷氨酰胺營養(yǎng)研究剛起步,1、谷氨酰胺（Gln）提高魚生長性能,1.1 Gln促進(jìn)魚生長,Gln的適宜添加量：1.22％,,結(jié)果說明：Gln促進(jìn)建鯉生長,圖1 Gln對(duì)建鯉PWG的影響（Lin和Zhou，2006）,

2、圖2 Gln對(duì)建鯉采食量的影響（Lin和Zhou，2006）,圖3 Gln對(duì)建鯉飼料效率的影響（Lin和Zhou，2006）,結(jié)果說明：Gln促進(jìn)魚生長與提高其采食量和飼料效率有關(guān)。,PWG與采食量和飼料效率呈極顯著正相關(guān),1.2 Gln提高營養(yǎng)物質(zhì)的利用能力,,,,,表1 Gln對(duì)魚類營養(yǎng)物質(zhì)沉積率的影響*,相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)：飼料利用率與蛋白質(zhì)沉積率和脂肪沉積率均呈顯著或極顯著的正相關(guān)。,*↓，↑表示最適組較未添加組提高或降低的百

3、分比，—表示為測定，P< 0.05 。1-Lin和Zhou，2006；2-楊奇慧等，2008。,提高蛋白質(zhì)、脂肪和礦物質(zhì)沉積能力的原因?！岣吡唆~的消化吸收能力？（已開展了一些研究）——提高了魚的營養(yǎng)物質(zhì)合成能力？（未見報(bào)道） ——魚的兩個(gè)能力都有提高？（未見報(bào)道）,2、Gln對(duì)魚消化吸收能力的影響,2.1 Gln對(duì)魚消化能力的影響,酶促化學(xué)消化是魚主要的消化方式，腸內(nèi)消化酶活力是其消化能力的重要標(biāo)識(shí)（周小秋，2008）

4、。,圖4 Gln對(duì)建鯉腸道蛋白酶活力的影響（Lin和Zhou，2006）。,圖5 Gln對(duì)建鯉腸道脂肪酶活力的影響（Lin和Zhou，2006）。,圖6 Gln對(duì)哲羅鮭腸道蛋白酶活力的影響 （徐奇友等，2010）,圖7 Gln對(duì)哲羅鮭腸道脂肪酶活力的影響 （徐奇友等，2010）,結(jié)果說明：Gln能提高哲羅鮭對(duì)蛋白質(zhì)和脂肪的消化能力。,以上的研究表明：Gln提高了魚類對(duì)蛋白質(zhì)和脂肪的消化能力。營養(yǎng)物質(zhì)是否會(huì)影響魚類吸收能力,

5、2.2 Gln對(duì)魚類吸收能力的影響,——腸道是營養(yǎng)物質(zhì)吸收的主要場所?！湮漳芰εc腸道內(nèi)壁面積相關(guān)，面積越大，吸收能力越強(qiáng)（一色泰等，1992） ?！欞鸥叨仁欠从澄彰娣e大小的最重要指標(biāo)(Halver & Hardy, 2002) 。,圖8 Gln對(duì)建鯉腸道皺襞高度的影響（Lin和Zhou，2006）,2.2.1 Gln提高了魚的腸道吸收面積,Gln能增加建鯉前、中、后腸吸收面積，提高其吸收能力。,Gln對(duì)日本對(duì)

6、蝦腸道皺襞高度的影響,圖9 Gln對(duì)日本對(duì)蝦腸道皺襞高度的影響（葉均安等，2009）,Gln能增加日本對(duì)蝦腸道的吸收面積,2.2.2 Gln提高了魚類收酶的活力,——營養(yǎng)物質(zhì)主要通過主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)形式吸收——Na+, K+-ATPase 的活性可反映腸黏膜吸收能力(Rboads等，1998 )。,,圖10 Gln對(duì)建鯉腸道Na+,K+-ATPase活力的影響（Lin和Zhou，2006）,Gln提高了建鯉的刷狀緣Na+,K+-ATPa

7、se活力，從而提高了對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力。,,圖11 Gln對(duì)哲羅鮭腸道Na+,K+-ATPase活力的影響 （徐奇友等，2010）,Gln提高了哲羅魚的刷狀緣Na+,K+-ATPase活力，從而提高了對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力。,2.2.3 Gln提高了草魚腸道對(duì)氨基酸的吸收能力,Gln促進(jìn)了草魚腸道對(duì)亮氨酸和脯氨酸的吸收,圖12 Gln對(duì)草魚腸道氨基酸吸收的影響（葉元土等，2007）,以上結(jié)果說明：Gln提高魚類的消化吸收能力其

8、作用機(jī)制消化能力與消化器官生長發(fā)育密切相關(guān)。腸細(xì)胞是魚類腸道主要的功能性細(xì)胞，其正常生長發(fā)育、結(jié)構(gòu)和功能正常與腸道功能聯(lián)系密切。,3、Gln影響魚消化吸收能力的機(jī)制,3.1. Gln促進(jìn)了建鯉消化器官的生長發(fā)育,Gln促進(jìn)了魚類肝胰臟和腸道的生長發(fā)育。,,,,,,表2 Gln對(duì)建鯉消化器官體指數(shù)和蛋白含量的影響*,*↓表示最適組（1.2%Gln）較未添加組提高的百分比，P< 0.05 。Lin和Zhou，2006。,3.

9、1.1 Gln促進(jìn)了建鯉肝胰臟和腸道的生長發(fā)育,3.1.2 Gln改善了建鯉腸道黏膜的結(jié)構(gòu),Gln改善前、中、后腸黏膜結(jié)構(gòu)。腸細(xì)胞的生長發(fā)育,圖13 Gln對(duì)建鯉腸道黏膜結(jié)構(gòu)的影響（周小秋等，2005）,3.2 Gln對(duì)魚腸細(xì)胞增殖分化和功能的影響,圖14 Gln對(duì)魚腸細(xì)胞生長的影響（姜俊和周小秋，2005）,Gln缺乏，仍有少量細(xì)胞存活生長，形成一些小的細(xì)胞集落(A); 1000mg/L時(shí)，迅速生長，貼壁生長數(shù)量明顯增多(B

10、),3.2.1 Gln促進(jìn)了魚腸細(xì)胞生長,3.2.2 Gln促進(jìn)了魚腸細(xì)胞增殖分化,腸細(xì)胞增殖分化是腸道生長發(fā)育的基礎(chǔ)。MTT OD值能敏感反應(yīng)細(xì)胞增殖，AKP活力則能敏感反應(yīng)腸細(xì)胞發(fā)育狀況。,圖15 Gln對(duì)魚腸細(xì)胞 MTT OD值的影響（Jiang和Zhou，2009）,圖16 Gln對(duì)魚腸細(xì)胞AKP活力的影響（Jiang和Zhou，2009）,Gln促進(jìn)了魚腸細(xì)胞的增殖分化,3.2.3 Gln提高魚腸細(xì)胞營養(yǎng)物質(zhì)利用能力,

11、表3 Gln對(duì)魚腸細(xì)胞蛋白質(zhì)沉積量和沉積率的影響（姜俊和周小秋，2005）,Gln提高了魚類腸細(xì)胞蛋白質(zhì)利用能力,表4 Gln對(duì)魚腸細(xì)胞氨生成量的影響（姜俊和周小秋，2005）,Gln降低了魚類腸細(xì)胞氨產(chǎn)量。,3.3 Gln對(duì)魚腸細(xì)胞氧化損傷的保護(hù)作用,3.3.1 Gln保證鯉腸細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)完整性和功能正常,表6 Gln對(duì)鯉腸細(xì)胞培養(yǎng)液中LDH活力的影響（周小秋等，2009）,Gln對(duì)腸細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的完整性具有保護(hù)作用。,LDH是胞漿內(nèi)

12、酶，其溢出胞外的酶活力是反映細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)完整性的重要指標(biāo),Na+，K+-ATPase活力可以反映細(xì)胞的代謝水平和小腸粘膜的吸收功能（Zhou等，2007）。γ-GT是一種質(zhì)膜結(jié)合蛋白，它能催化下谷氨酞基團(tuán)的轉(zhuǎn)移，參與“γ-谷氨酞循環(huán)”和氨基酸的跨細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)，是氨基酸和蛋白質(zhì)的吸收必須的（Elce等，2001）。,表7 Gln對(duì)魚腸細(xì)胞Na+,K+-ATPase和γ-GT活力的影響（陳瑾和周小秋，2009）,Gln保證了腸細(xì)胞的功能正常

13、,細(xì)胞氧化損傷通常會(huì)引起腸細(xì)胞生長受阻、結(jié)構(gòu)和功能異常。魚腸細(xì)胞很容易受到氧化損傷。關(guān)于Gln對(duì)魚腸細(xì)胞氧化損傷的保護(hù)作用開展了一些研究。,結(jié)果說明：Gln對(duì)魚類腸細(xì)胞脂質(zhì)和蛋白質(zhì)氧化損傷有保護(hù)作用。,3.3.2 Gln對(duì)魚腸細(xì)胞氧化損傷的有保護(hù)作用,表8 Gln對(duì)魚腸細(xì)胞MDA和蛋白質(zhì)羰基含量的影響（Chen和Zhou，2009）,MDA和蛋白質(zhì)羰基可敏感反映細(xì)胞脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的氧化損傷,通常體內(nèi)的自由基以含氧自由基為主，通常包

14、括：超氧陰離子自由基、羥自由基、單線態(tài)氧以及過氧化氫等。過多的活性氧會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生毒性效應(yīng)，生物大分子氧化破壞，細(xì)胞損傷，功能異常。超氧陰離子是細(xì)胞第一個(gè)生成的氧自由基，是所有氧自由基的前身；羥自由基是化學(xué)性質(zhì)最活潑的活性氧分子。因此，超氧陰離子自由基和羥自由基的清除能力對(duì)細(xì)胞非常重要，是細(xì)胞抗氧化能力的重要標(biāo)識(shí)（Halliwe等，2004）。,3.3.2 Gln對(duì)魚腸細(xì)胞抗氧化能力的影響,Gln使魚腸細(xì)胞抗超氧陰離子和羥自由基

15、能力保持正常水平，維持了腸細(xì)胞的抗氧化能力。,表9 Gln對(duì)魚腸細(xì)胞超氧陰離子和羥自由基清除能力影響（陳瑾和周小秋等，2009）,在抗氧化防護(hù)體系中，抗氧化酶可協(xié)助清除自由基，減輕和消除氧化損傷，主要的包括：超氧化物歧化酶（SOD） ：加速超氧陰離子發(fā)生歧化作用，清除超氧陰離子過氧化氫酶（CAT）： 可催化H2O2轉(zhuǎn)變?yōu)镠2O和O2谷胱甘肽過氧化物酶（GPX） ：催化幾乎所有的有機(jī)氫過氧化物(ROOH)轉(zhuǎn)變?yōu)镽OH，減輕對(duì)機(jī)體的

16、損傷谷胱甘肽還原酶（GR）：催化谷胱甘肽氧化型還原為還原型谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶（GST） ：催化某些內(nèi)源性或外來有害物質(zhì)的親電子基團(tuán)與還原型谷胱甘肽的琉基結(jié)合，增加其疏水性使其易于排出體外，從而達(dá)到解毒的目的。,3.3.3 Gln對(duì)魚腸細(xì)胞抗氧化酶系統(tǒng)的影響,表9 Gln對(duì)魚腸細(xì)胞抗氧化酶活力的影響 （Chen和Zhou，2009）,Gln處理組酶活與對(duì)照組無差異。因此，Gln對(duì)腸細(xì)胞的抗氧化酶性抗氧化系統(tǒng)有保護(hù)作用,3.3.4

17、 Gln對(duì)魚腸細(xì)胞抗氧化非酶系統(tǒng)的影響,Gln使魚腸細(xì)胞非酶抗氧化物GSH及比例保持正常水平，維持了腸細(xì)胞的非酶抗氧化物清除自由基的能力。,表10 Gln對(duì)魚腸細(xì)胞GSH含量的影響 （Chen和Zhou，2009）,GSH是魚類最主要的非酶抗氧化物質(zhì)，其含量是細(xì)胞抗氧能力的重要標(biāo)識(shí),3.4 Gln對(duì)魚腸細(xì)胞蛋白合成能力的影響,蛋白質(zhì)是細(xì)胞功能的直接執(zhí)行者，蛋白質(zhì)合成是腸細(xì)胞增殖分化基礎(chǔ)。,Gln提高了魚前、中腸細(xì)胞蛋白質(zhì)合成能力

18、,圖17 Gln對(duì)魚腸細(xì)胞 蛋白質(zhì)合成率的影響（姜俊和周小秋，2009）,3.4.1 TOR與Gln促進(jìn)腸細(xì)胞蛋白質(zhì)合成調(diào)控,TOR是細(xì)胞蛋白質(zhì)合成調(diào)控的關(guān)鍵信號(hào)分子。,圖18 TOR與IECs蛋白質(zhì)合成力調(diào)控（姜俊和周小秋，2009）,TOR信號(hào)參與了Gln促進(jìn)鯉IECs蛋白質(zhì)的調(diào)控。,,3.4.2 GLS與Gln促進(jìn)腸細(xì)胞蛋白質(zhì)合成調(diào)控,GLS是細(xì)胞代謝分解利用Gln的關(guān)鍵酶。,圖19 GLS與腸細(xì)胞蛋白質(zhì)合成力調(diào)控（姜俊和周小秋

19、，2009）,DON：GLS抑制劑,GLS參與了Gln促進(jìn)魚類IECs蛋白質(zhì)合成的調(diào)控。,a,b,c,3.4.3 其它途徑參與了腸細(xì)胞蛋白質(zhì)合成調(diào)控,圖20 同時(shí)添加TOR和GLS的抑制劑后腸細(xì)胞蛋白質(zhì)合成率的變化（姜俊和周小秋，2009）,存在TOR和GLS以外的途徑參與Gln促進(jìn)魚腸細(xì)胞蛋白質(zhì)合成的調(diào)控。,3.4.4 Gln對(duì)鯉腸細(xì)胞中GLS基因表達(dá)的影響,圖21 Gln對(duì)魚腸細(xì)胞 GLS mRNA表達(dá)量的影響（姜俊和周小秋，2

20、009）,Gln提高了魚腸細(xì)胞GLS基因的表達(dá),3.4.5 Gln對(duì)鯉腸細(xì)胞中TOR基因表達(dá)的影響,Gln提高了魚類腸細(xì)胞TOR基因的表達(dá)。Gln可能通過促進(jìn)腸細(xì)胞TOR基因表達(dá)的方式提高腸細(xì)胞的蛋白質(zhì)合成能力。,表11 Gln對(duì)鯉腸細(xì)胞中TOR基因表達(dá)的影響（姜俊和周小秋，2009）,Gln的可能作用途徑,Gln,,,抗氧化酶和非酶物質(zhì),抗氧化能力,消化吸收能力力細(xì)胞增殖分化、結(jié)構(gòu)和功能,,,TOR 基因表達(dá),蛋白質(zhì)合成,,,

21、,GLS 基因表達(dá),Gln代謝利用,,,,,結(jié) 語,1、Gln可通過提高腸道的消化吸收能力，改善營養(yǎng)物質(zhì)利用從而促進(jìn)魚類生長。2、Gln促進(jìn)腸細(xì)胞增殖分化和提高營養(yǎng)物的利用能力。3、Gln對(duì)腸細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整性及功能正常有保護(hù)作用，其保護(hù)作用是通過保證酶性和非酶性抗氧化系統(tǒng)功能正常。4、Gln可提高魚前、中腸細(xì)胞蛋白質(zhì)合成能力，其合成能力提高與調(diào)控蛋白質(zhì)合成信號(hào)分子TOR和GLS基因表達(dá)通路有關(guān)。,進(jìn)一步研究的問題,1、關(guān)于Gln通過