叶酸的营养研究及应用.doc

叶酸的营养研究及应用饲斟工业?2007年第28簋第18期蚤西口口苗淑彦麦康森叶酸f蝶酰单谷氨酸)是指具有相关生物活性的一类同效维生素,其不同的辅酶形式可以作为一碳单位的供体或载体而发挥作用,主要参与以下几类反应:蛋氨酸合成;嘌呤和嘧啶的合成;丝氨酸和甘氨酸的相互转化:组氨酸的降解.关于其分子生物学及分子生物化学方面的研究成果引起了人们的极大关注.一方面,以摄食和药物形式摄取叶酸在预防一系列疾病方面发挥着重要作用;另一方面,由于其参与核酸的合成.因此对于维持基因的稳定性也很重要.1叶酸的结构叶酸由蝶啶环,对氨基苯甲酸,谷氨酸3部分构成.这类化合物之间的主要区别在于其吡嗪环,吡嗪环上有不同形式的取代物,并且其邻位氨基苯甲酰谷氨酸部分能结合不同数量的谷氨酸残基,这样就产生了不同形式的叶酸:吡嗪环被部分还原二氢叶酸;吡嗪环被完全还原四氢叶酸;吡嗪环被甲酸氧化5一甲酰基一四氢叶酸或10一甲酰基一四氢叶酸或5,10一次甲基一四氢叶酸;吡嗪环被甲醛氧化5,10一亚甲基一四氢叶酸;吡嗪环被甲醇氧化5一甲基一四氢叶酸.由于叶酸形式的多样性,所以在详细探讨叶酸的生化机制方面也存在一定的难度2吸收和转运动物摄食叶酸后,多谷氨酸形式的叶酸必须先降解为蝶酰单谷氨酸(PGA)才能被小肠吸收.Said等(1985,1987)在大鼠及人体内的研究和Reisenauer等f1971)对猪的研究表明,叶酸穿过肠粘膜的转运是与Na+偶联的载体转运过程.另一种转运机制是简单扩散,这种转运机制在肠腔pH值较高或叶酸浓度达到药理水平时占主导地位(Rosenberg等,1986;Rosenberg等,1987:Halsted等,1992;Mason等,1992).关于叶酸在鱼体内的转运机制,得出了有趣的结论:在冷水性鱼类,如斑点叉尾$(Casirola等,1995).苗淑彦.中国海洋大学水产动物营养实验室,264006,山东青岛.麦康森,单位及通讯地址同第一作者.收稿日期:20070723其转运方式属于自由扩散,而在暖水性鱼类,如虹鳟鱼(D0natella等,1997)属于载体转运.叶酸进入细胞内的过程则依赖叶酸结合蛋白所介导的内吞作用方式(Selhub等,1989a;Selhub等,1989b;Bim等.1993).5一甲基一四氢叶酸进入细胞后,必须在维生素B:依赖性甲基转移酶催化下脱去甲基转变成四氢叶酸,才能在叶酸多聚谷氨酸合酶的作用下形成叶酸多聚谷氨酸.这是因为四氢叶酸是多谷氨酰化的最适底物,而5一甲基一四氢叶酸作为底物的活性较差(Kim等,1993;Lin等,1993;Osborne等,1993;Lin等,1994:Lowe等.1994).目前发现的结合蛋白包括3类:一类是高亲和力的膜叶酸结合蛋白;另一类是低亲和力的膜叶酸结合蛋白,其中低亲和力的膜叶酸结合蛋白对氧化状态的叶酸不起作用(Antony等,1992;Ratnman等,1992);第三类是位于细胞内的叶酸结合蛋白,主要存在于线粒体和细胞浆中.细胞浆中的叶酸结合蛋白有两种被证实为10一甲酰一四氢叶酸脱氢酶和甘氨酸N一甲基转移酶(Cook等,1984;Min等,1990);线粒体中的叶酸结合蛋白则分别为二甲酰甘氨酸脱氢酶和肌氨酸脱氢酶(Wittwer等,1981).3叶酸在体内的分布特点叶酸在动物体内的存在形式及分布因动物种类的不同而略有差异.综合相关资料发现,对叶酸体内分布的研究主要集中在3种组织中:血浆,血清以及肝脏.在人体内,5一甲基一四氢叶酸是血浆内叶酸的主要存在形式(Stokstad和Koch,1967).Yasuham等(2000)通过对猪的研究证明,四氢叶酸和5一甲基一四氢叶酸是血清中叶酸的主要组成部分.对鼠(Home等,1989)和鸡(Noronha和Silverman,1962)的研究表明.5一甲基一四氢叶酸虽然是肝脏叶酸的主要组成部分,但在鼠肝脏中的含量却相对较少(50%60%),其余部分由10-甲酰基一四氢叶酸,5一甲酰基一四氢叶酸及四氢叶酸组成.而在斑点叉尾鲴血浆内,5一甲基一四氢叶酸的含量不足总体叶酸含量的一半;相反,肝脏中的叶酸却以5一甲基一四氢叶酸为主,占到叶酸总量的86%98%(Duncan等,1993).4叶酸的代谢4.1代谢反应的发生过程.一苗淑彦等:叶酸的营养研究及应用叶酸在生物体内的代谢主要可以分为3个部分,小牛的日粮中添加叶酸能促进其生长.这3个部分可以看作是叶酸作为一碳单位转移载在日粮中添加叶酸也能明显改善动物的繁殖性体的辅酶功能的发挥过程.能.关于这一方面的内容.以猪为研究对象的报道比第一部分是参与丝氨酸和甘氨酸的相互转化的较多.在母猪的日粮中添加适量叶酸,母猪的窝产仔过程.多谷氨酸叶酸从丝氨酸上得到一个一碳单位形数和仔猪的存活率都高于低叶酸添加组(Matte,1984a,成5,1O一亚甲基一四氢叶酸.由于丝氨酸是由葡萄糖b;Lindemann,1989;Matte,1992;Matte,1993).合成的,所以这种叶酸依赖性合成反应属于重新合成5.3对动物免疫力的影响作用,促进了葡萄糖的分解.自此,5,1O一亚甲基一四氢叶酸缺乏时,动物的免疫力下降.对雏鸡的血涂叶酸分别进入叶酸代谢的第二和第三部分.片观察发现,叶酸添加量较高时,T细胞含量较缺乏第二部分参与胸苷酸的从头合成途径.5,1O一亚组和低剂量添加组均明显升高(P<0.05),且死亡率显甲基一四氢叶酸递给脱氢尿苷一磷酸一个甲基重新着下降.因为T细胞含量是机体免疫力的重要指标,形成二氢叶酸谷氨酸,完成了尿嘧啶到胸腺嘧啶的因此认为叶酸可提高机体的免疫力(尹秀玲等,转化.2002).叶酸对动物免疫力的影响机理.可能是叶酸对第三部分参与蛋氨酸的合成反应.5,1O一亚甲基一免疫细胞的生成和机体免疫酶的合成具有促进作用.四氢叶酸经亚甲基四氢叶酸还原酶作用转变成甲基5.4叶酸的抗氧化功能四氢叶酸,而生物体内由甲基受体(磷脂,DNA,蛋白用脉冲辐射法通过体外试验研究了叶酸与ClOj,质,神经递质等)代谢产生的同型半胱氨酸在钴胺素Ni,SO4一,OH,O一等自由基反应的过程,证明叶酸通依赖性蛋氨酸合酶的作用下,从甲基四氢叶酸上得到过与自由基的竞争结合,可清除体内自由基,防止自一个甲基.形成蛋氨酸.蛋氨酸进一步与甲基受体反由基对生物的损害,并指出叶酸抗氧化功能的基础是应重新生成同型半胱氨酸,形成蛋氨酸一同型半胱氨C位上的OH基团(Joshi等,2001).Pierrestocker等酸循环.甲基四氢叶酸也脱甲基形成四氢叶酸后重(2003)用AAPH对人类血液进行氧化损伤试验,随后新进入代谢循环.用叶酸和抗坏血酸等进行抗氧化试验,结果表明,叶4.2代谢反应的调节酸具有明显的抗氧化功能,对修复后的大鼠血小板和对叶酸参与大量反应的认识促进了人们对叶酸巨噬细胞的分析表明,叶酸缺乏造成n一3,n一4不饱和代谢调节机制的探讨.Krumdieck(1985)认为,叶酸代脂肪酸浓度降低.分析原因可能是由于叶酸缺乏导致谢是两个主要基团在细胞内竞争利用叶酸的反应:蛋高半胱氨酸所启动的脂肪过氧化(Philippe等,1996).氨酸的合成和胸苷酸的合成调节着叶酸在体内的代此外,叶酸对动物消化酶的合成,分泌(Elseweidy谢.其中以蛋氨酸的合成更为重要,因为蛋氨酸不仅等,1984),神经递质(Gospe等,1995)等均有明显影响.是蛋白质的结构单元和多胺的来源,而且是一百多种6叶酸缺乏机理分析反应通用的甲基供体S一腺苷蛋氨酸的前体物质,6.1缺乏症状所以根据这种拔河理论推测.当体内叶酸不足时,叶动物缺乏叶酸一般表现为生长迟缓及生长畸形酸辅酶将首先放弃核酸的合成而趋向于合成蛋氨酸.等,严重时还能导致贫血等一系列疾病的产生.鸡缺5叶酸的生理功能乏叶酸时能引起生长不良,羽毛生长差及骨粗短(高5.1对蛋白质代谢的影响志花,2000).猪缺乏叶酸时引起增重减慢,被毛褪色,叶酸以辅酶的形式在一碳单位的转移和利用方巨红细胞贫血,白细胞和血小板减少,红细胞压积降面发挥重要的作用.参与嘌呤和嘧啶的合成,为DNA低和骨髓增生(NRC,1998).对鼠的试验表明,叶酸缺的合成提供原料;另外,叶酸协助甘氨酸和丝氨酸的乏会使脑部生物胺及其代谢物的浓度均高于正常鼠,相互转化,组氨酸的降解及蛋氨酸的合成,在蛋白质并改变下丘脑中的血清素系统,影响一些神经介质从代谢中发挥重要作用.摄食叶酸不足的大鼠体内,蛋而导致鼠的行为异常.人体缺乏叶酸能引起一些较为白质降解速率显着降低(FelieiaStern等,2004).严重的疾病,如神经管缺陷症,痴呆等神经性疾病,并5.2对动物生长和繁殖的影响且与癌症的发生也有一定的关系.刘安江(1991)报道,雏鸡日粮中添加叶酸可使雏6.2细胞水平机理分析鸡体重显着增高.Levesque等(1993)研究发现,肉用Baily(1990)认为,叶酸缺乏时,先是血液中叶酸.苗淑彦等:叶酸的营养研究及应用水平降低,红细胞叶酸含量减少,然后才是组织中的叶酸含量的降低.Brody等(1984)认为,红细胞中的叶酸水平是反应机体叶酸储存状况的最精确的指标.如果机体叶酸缺乏.将导致红细胞内DNA合成减少,使红细胞的分裂和增殖时间延长,因其胞浆的血红蛋白生成过程不受影响,故细胞核的发育落后于细胞浆,致使红细胞的胞体过大,出现浆老核幼的不平衡现象,形成巨幼红细胞.并且因为核内DNA复制减缓,易见有丝分裂期的双核型巨幼红细胞,红细胞发生变形,扭曲,表面凹凸不平(Beutler等,1995).由于红细胞生成速度变慢,且异形红细胞在骨髓中易遭受破坏,成熟红细胞寿命也较短,所以容易引起巨幼红细胞性贫血(Bick,1993).6I3基因水平机理分析叶酸在DNA代谢中发挥重要作用,生物体内叶酸缺乏将导致尿嘧啶(dUMP)合成胸腺嘧啶(dTMP)的反应被阻断,造成尿嘧啶大量积累并在DNA合成的压力下错误地掺入DNA链(Krumdieck.1983;Melnyk等.1999).引起点突变.有可能导致DNA单链或双链的断裂,染色体断裂或微核的形成(Pogribny等,1995;Kim等,1997;Duthie等,1998;Everson等,1988).另外,由于蛋氨酸和S一腺苷蛋氨酸是生物体内维持甲基化反应的甲基供体的来源,如果二者缺乏,将影响DNA产物的基因表达和DNA结构(Zingg等,1997),而叶酸正是蛋氨酸合成所必需的辅酶,所以体内叶酸缺乏对DNA的损伤是显而易见的.7叶酸营养状况的功能性评价7.1直接测定对血清内叶酸含量的测定是评价叶酸营养水平最普遍的方法.但是,由于血清叶酸水平对叶酸摄入量的变化和叶酸代谢的暂时变化较为敏感.因此,低血清叶酸水平不总能反映体内贮存的耗竭.测定红细胞中叶酸含量则是评价机体叶酸贮存的最精确的方法,因为血细胞携氧参与体内代谢反应的重要性.故如果体内叶酸不足时,最先在红细胞内得到体现.7.2间接测定功能和合成产物的分析叶酸缺乏时.能引起体内重要部分生化反应的改变.组氨酸转化为谷氨酸的代谢受到干扰,引起尿中亚氨基谷氨酸(FLGLU)和尿苷酸的排出量增加(Sauberlich等,1974).叶酸缺乏也影响腺嘌呤化合物的从头合成,结果使腺嘌呤的前体(氨基咪唑羰基酰胺)通过尿液排出的量增加(Saubedich等.1974).7.3其它另外,叶酸缺乏时,可使同型半胱氨酸转化为蛋氨酸途径受阻,造成同型半胱氨酸浓度升高,产生高同型半胱氨酸尿症(Lin等,1989;Jacob等,1994;Philppe等,1996).因此,可以通过测定尿中的同型半胱氨酸的浓度作为衡量叶酸营养状况的参考指标.8叶酸需要量的研究8.1影响叶酸需要量的因素不同种类的动物对叶酸的需要量的差别较大.有的动物肠道微生物能合成少量叶酸,早在1971年已经证实了一些反刍动物,如牛等体内能合成叶酸,并能满足正常情况下的机体利用.有的鱼类体内的微生物能合成叶酸,Kashiwada等(1971)从虹鳟鱼肠道内分离出能合成叶酸的微生物,从而证实了Aoe等通过养殖试验得出的相同结论(Aoe等,1967).Duncan等(1993)通过在基础饲料中添加叶酸拮抗剂琥珀酰磺胺噻唑的试验证实:斑点叉尾鲴肠道微生物也有合成叶酸的能力(Duncan等,1993).叶酸与其它营养素的相互作用也会影响其需要量.在小鸡日粮中添加蛋氨酸会降低叶酸的需要量,因为它节省了在体内由同型半胱氨酸转化为蛋氨酸所需要的叶酸的数量.另外,日粮中过量的蛋白质和脂肪也会增加动物对叶酸的需要量.主要是因为蛋白质进人体内需要被分解及蛋白质代谢产物尿酸的合成均需要叶酸.体内一些微量元素如维生素B维生素C及铁,锌等的状况都与叶酸的需要量有关.另外.机体内一些叶酸代谢酶的缺陷会阻碍叶酸代谢的顺利进行,增加叶酸的需求量.有关叶酸代谢酶的研究以对甲基叶酸还原酶(MTHFR)的研究最多.Goyette等(1994)从人体内分离并确定了MTHFR基因,但位于677位上的CC或CT基因有时能发生点突变成Tr基因.而677基因型的辅酶功能仅相当于C/C或C/T基因型的50%,因此将增加机体对叶酸的需求量.8.2确定叶酸需要量的指标物质需要量的确定一般从3方面进行考虑:满足生长,集体储存及生理,生化功能的发挥.Andrew等(1993)以鼠为例研究了鼠对叶酸需要量的指标的选择,结论认为:叶酸添加量较低时,叶酸摄入量与生长具有高度相关性:但当叶酸添加量较高时.叶酸摄入量与生长几乎没有相关性.所以可以用拐点模型来描述叶酸摄入量与生长的关系.血浆与肝脏中的叶酸含量与叶酸摄入量呈线性相关.而全血和机体内叶酸与叶酸摄入量则呈指数相关.建议血液及组织含量饲斟工业?2007年鞭28簋鞭18朋微量元素锆在动物营养上帕研究与l应用董海军周容钴(Co)是维生素B和一些酶(如核糖核酸酶等)的组成成分,主要通过维生素B参与机体造血和营养物质的消化,代谢(蛋白质,脂肪和碳水化合物)等过程,促进动物的生长.1钴的理化性质及其代谢状况1.1理化性质钴是顺磁性银白色金属,其主要物理,化学参数与铁,镍接近,属铁族元素.钴在水及空气中稳定,易溶于硝酸,逐渐溶于稀盐酸和硫酸.容易被氨水和氢氧化钠侵蚀.1-2在动物体内的代谢钴是动物营养学中一个比较特殊的必需微量元素.动物体内钴的营养代谢作用实质上是维生素B的代谢作用.1.2.1钴的吸收钴一部分以维生素B的形式,另一部分以钴蛋白复合物和无机盐的形式进入体内.钴的吸收与食物董海军,四川农业大学动物营养研究所,625014,四川雅安.周容,四川农业大学动物科技学院.收稿日期:20070714中钴的含量及存在形式有密切关系.当机体缺乏钴和维生素B时,对钴的吸收能力增强;可溶性的二价钴盐还以离子fCo2+1的形式被吸收.钴的吸收部位主要是小肠,此外还有胃,呼吸道等.有研究表明,饲料中的钴20%95%可以在小肠(主要是回肠)被吸收,机体缺铁时对钴的吸收更多.此外.钴还可以粉尘形式经呼吸道进入机体.1.2.2钴的排泄一般情况下,钴在体内贮存的量很少,反刍动物,马属动物和兔子可将摄入的钴合成维生素B其它动物将吸收的大部分钴排泄.钴主要通过尿液排泄,少量经胆汁进入肠中随粪便排出体外.也有少量随肠道,毛发,乳汁和汗腺等途径排出.2钴的来源及在动植物体内的含量与分布2.1钴的来源钴源包括无机钴fCo2+1和有机钴两种形式,无机钴有氯化钴,硫酸钴(含1个结晶水1,碳酸钴,醋酸钴和氧化钴等;有机钴包括高钴酵母和螯合钴f如丙酸钴,蛋白钴,氨基酸钴和甲基吡啶羧酸钴1.2.2钴在动植物体内的含量与分布钴在机体中含量很低,每千克体重约为3060分布于动物体内的所有器官中,尤以肾脏,肝脏,骨,可作为参考指标使用.通常认为,红细胞内叶酸水平0.30.6mg/kg,并