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半胱胺的生理学作用研究进展
发表时间:2017/8/12 浏览次数:67 文章来源:〖返回列表
 

田 丹,余 荣
(国家工程实验室生物包膜工程中试基地,杭州 311107)

摘 要:半胱胺作为一种新型饲料添加剂,通过调节体内激素水平的变化起到促生长、抗氧化和提升免
疫的作用,在畜牧业具有广阔的应用前景。本文将半胱胺的生理学作用方面的最新研究进展加以综述。
关键词:半胱胺;生长抑素;抗氧化;免疫;弊端

 

随着人们对餐桌安全的重视,畜牧养殖生产中的绿色健康添加剂的呼声越来越高。半胱胺以其纯天然、无残留、无污染且高效提高畜禽生产性能的特点受到关注。近来,半胱胺的生理学作用和作用机理被广大学者争相研究,旨在为畜牧临床应用提供有利依据。

 

1 半胱胺的理化性质

半胱胺(cysteamine,CS)又名 β-巯基乙胺,是半胱氨酸的脱羧产物,分子式为H2N-CH2-CH2-SH。CS为白色结晶,碱性,易溶于水和醇,熔点99~100℃,具有强还原性,在空气中极易被氧化成胱胺。另外,CS还是辅酶A的组成成分,属于动物体内重要的生物活性物质。生产中常常使用半胱胺盐酸盐来代替单纯的半胱胺,因为前者相对后者要稳定的多。

 

2 半胱胺的生理作用

大量研究表明,CS能提高畜禽日增重,提高饲料转化率,改善胴体品质等,从而提高动物的生产性能,是一种很有潜力的饲料添加剂。

 

2.1 半胱胺对生长相关激素的影响

在动物生长中的各项激素中,生长激素(GH)起 核心作用。生长激素的合成与释放受生长激素释放因子(GHRF)和生长抑制素(SS)的双向调节。所有哺乳动物的SS的氨基酸序列相同,无种属特异性。SS在体内分布广泛,主要分布在下丘脑、末梢神经、心脏、甲状腺、消化道及胰腺中。研究资料表明,SS对机体内分泌、外分泌、消化吸收功能等具有广泛的抑制作用。如对体内GH和TRH释放的抑制作用,对胃液素、促胰液素、胰岛素、胆囊收缩素释放的抑制,从而抑制胃肠和胆囊的蠕动和胃酸的分泌,减少进食等[1]。CS可以直接与SS分子内的二硫键结合,使其失去免疫活性和生物活性,耗竭中枢和外周的SS,从而提高动物采食量,增加生长速度[2]。另外有一种说法,认为CS不是直接耗竭SS,而是以间接方式来影响动物生长。Papachristou的研究结果表明CS在使体内SS水平下降的同时,SSmRNA也显著下降[3];周玉传也观察到了饲喂CS3周后雄性高邮鸭下丘脑SSmRNA表达量降低37.85%[4]。而SS与GH是一对平衡激素,SS降低后其对GH的制衡作用也会减弱,血液中GH浓度会相对上升。GH一方面直接促生长,另一方面通过胰岛素样生长因子(IGFs)促进组织细胞生长。IGF-Ⅰ主要作用于骨骼肌和脂肪组织,可以调节营养分配,刺激肌肉中蛋白质的合成和肌肉生长,减少脂肪沉积,促进骨骼肌细胞的分裂,从而降低料肉比,改善机体品质。

 

2.2 半胱胺对机体免疫的影响

半胱胺对机体免疫功能方面的影响一方面通过耗竭SS来解除SS对机体的免疫抑制作用,另一方面可以通过调节与消化相关的一些激素或酶来促进机体对营养物质的吸收和利用,从而提高机体免疫[5]。有研究表明,外源给予CS能改善衰老小鼠的细胞免疫和体液免疫应答,还可以促进大鼠淋巴细胞自然分裂,提高小鼠淋巴细胞转化功能,但是调节功能与给予的CS剂量相关,剂量太高反而产生细胞毒性作用[6-7]。CS对免疫的调节也与其对某些细胞因子的调节有关,如CS可以提高IL-2、IL-6浓度[8],增加巨噬细胞的吞噬能力[9]。另外,CS对机体免疫的最重要部分黏膜免疫方面也有积极影响。其中消化道黏膜是机体抵抗病原微生物入侵的第一道屏障,小肠黏膜层中的分泌性免疫球蛋白A(sIgA)是黏膜免疫的基础。给肉鸡灌服CS20mg/kg后免疫鸡新城疫弱毒苗(口服),4周后十二指肠中的sIgA阳性细胞和上皮内淋巴细胞数量极显著增加[10]。此外还有研究表明,CS也可增加水产动物体内溶菌酶的表达量,但随CS添加量的增高溶菌酶的含量又有所下降,表明CS 可以提升机体非特异性免疫,但是机体对其 具有负反馈调节[11]

 

2.3 半胱胺的抗氧化效应

氧化应激(oxidative stress,OS)是指机体在遭受 各种有害刺激时体内高活性分子如活性氧自由基 (reactive oxygen species,ROS)和活性氮自由基(reactive nitrogen species,RNS)产生过多,超出氧化物 的清除能力,氧化系统和抗氧化系统失衡,从而导致组织损伤。也可以说氧化应激是由自由基在体内产生的一种负面作用,并被认为是导致衰老和疾病的一个重要因素。机体有两种抗氧化系统,一是酶抗氧化系统,包括超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、过氧化氢酶(CAT)等;二是非酶抗氧化系统,即一些具有强还原性的物质,包括VC、VE、褪黑素、谷胱甘肽、α-硫辛酸、微量元素铜、锌、硒(Se)等。近期研究发现,CS具有强抗氧化功能,是研究最早的含巯基保护剂之一,一方面CS可以利用自身的强还原性的巯基来清除体内氧自由基,另一方面借助调节其他抗氧化因子,通过对抗氧化系统的修饰语改变来发挥抗氧化作用,如有研究表明CS能提高细胞内GSH含量[12]。还原型谷胱甘肽(GSH)由谷氨酸、半胱胺酸和甘氨酸组成,具有抗氧化和整合解毒的作用,所以GSH浓度的上升对于机体的抗氧化能力来说很关键。另外SOD与GSH一样,也是机体抗氧化系统中重要的抗氧化酶。SOD先将超氧自由基转化为H2O2,GSH再将H2O2转化成O2,因此两者之间具有协同抗氧化的作用[13]。刘华忠的研究表明,给予小鼠CS后,小鼠体内随着GSH水平的升高,SOD含量也出现了显著性提升,同时血浆、肝脏和大脑中MDA含量明显降低,而MDA是氧自由基攻击生物膜所产生,含量的高低直接反映细胞的损伤程度[14]。3个指标共同证实了CS的抗氧化能力

 

3 半胱胺的临床应用

 

3.1 在猪上的应用

临床试验证明,CS可以提高瘦肉率,降低脂肪沉积,改善胴体品质。育肥猪日粮中添加CS100、200和300mg/kg,屠宰时发现腿臀比例、眼肌面积和瘦肉率都显著提高,背膘厚度显著降低[15]。对于促生长方面效果也很明显,添加CS400mg/kg和800mg/kg,育肥猪日增重可分别提高13.11%和10.23%,料肉比分别降低12.22%和11.11%[16]。并且实验过程中观察到食用含CS日粮后猪只性情更加温顺,皮毛更加红润。另有学者研究结果证实CS对猪肉肉色有显著改善,而对于肌肉pH和系水力方面的改善差异不显著[15]。这些研究结果表明CS在养猪生产中可以大大提升养殖效益。

 

3.2 在禽上的应用

在禽上的临床应用也具有很好的促生长和对肉 品质的改善作用。皖西白鹅基础日粮中添加CS100mg/kg,9周后发现体重提高8.2%,饲料转化率提高11.9%[17]。肉用仔鸡饲喂CS日粮后,增重提高5.3%~7.9%,饲料利用率明显改善,同时血液中β-内啡肽含量也升高[18]。另一位学者的研究表明,CS口服后不改变仔鸡采食量,但是提高饲料转化率,而且对仔鸡的作用呈剂量依赖型,且100mg/kg可能为CS最佳添加剂量,为实际生产提供理论依据[19]

 

4 半胱胺应用中的弊端

CS 是一种生理调节剂,那么它的使用也必须遵循生理特性,活性剂量小无法发挥调节作用,剂量大会产生副反应,使用时间长会产生负反馈,所以如何才能让半胱胺科学有效地发挥应有的生物学功能,为广大畜牧养殖者谋求福利成为各大CS生产厂家争相研究的课题。要想将半胱胺的功能发挥到最好必须解决两方面的问题。一是体外稳定,即通过过硬的包膜技术解决CS遇光易分解和空气中易氧化及饲料加工、长途运输和长期保存稳定性的问题。二是体内缓慢释放,如何让包膜的CS在体内定点定量释放,将释放量与释放时间严格控制好,以期将CS的副作用和负反馈作用减少到最低。半胱胺原粉在使用过程中发现大剂量时会对胃肠道黏膜造成损伤,如皮下注射300mg/kg·BW的CS可诱发大鼠十二指肠溃疡,高浓度CS还会增加患心脏病和内出血的机率[1]。所以包膜技术的好坏直接影响着半胱胺的使用效果。康德权的智能微囊技术引领行业,拥有亚洲最大的生物包膜车间,在专业做包膜的这16年里为畜牧行业输出了很多优秀的产品,其中30%和27%包膜半胱胺更是解决了半胱胺在应用中的大难题。

 

作者简介: 田丹,女,中国农业大学临床兽医系硕士, 执业兽医师。

 
 
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