母猪氨基酸与微量元素研究进展.ppt

母猪精氨酸及其相关氨基酸研究 蒋宗勇广东省农业科学院 美国科学家feridmurad1998年因发现一氧化氮的作用获得1998年诺贝尔生理和医学奖 murad等 1977 发现 硝基甘油和相关的血管扩张化合物可释放一氧化氮 no 而使平滑肌細胞松弛 后来发现 硝基甘油释放一氧化氮治疗心脏病 伟哥 同样因释放一氧化氮 no 治疗阳痿 为此 feridmurad等三人获得了1998年諾貝爾生理和醫學獎 l 精氨酸在一氧化氮合成酶的催化下轉換成l 瓜氨酸和一氧化氮 no 推测一氧化氮使脐带和胎盘血管松弛 给胎儿供应更多的养分和氧 促进胎儿生长 相反 精氨酸和相关的酶活不足 可引起胚胎早期死亡 1 精氨酸 不同妊娠时期在母猪胎盘中精氨酸含量 在妊娠40天 胎盘中精氨酸含量升至最高 达到14 26mmol l wu等 1996 妊娠天数 1 1妊娠母猪精氨酸的研究 精氨酸在母猪羊水中的含量 羊水中的精氨酸仍以孕期35 40日龄最高 比胎盘中低是因为被胎儿胚胎吸收利用 wu等 1996 母猪妊娠40天胎盘尿囊液中各种游离氨基酸n占总游离氨基酸n的比例 wu等 1996 猪尿囊液中精氨酸浓度 母猪妊娠45天时 胎盘尿囊液与母体血液中精氨酸含量 mmol l 胎盘尿囊液中精氨酸浓度远高于母体血液 说明子宫对精氨酸进行充分吸收和合成 以满足胚胎的需求 wu等 1996 母猪妊娠期间 胚胎肠道中精氨酸合成酶的活性 当胚胎发育至45天 肠道中精氨酸合成酶活性迅速升高 合成精氨酸弥补母体供应的不足 dekaney等 2003 猪胎盘中no合成 妊娠天数 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 no合成 nmol gtissue h wuetal 2005 biol reprod 72 842 850 a b c c c d e e f a f p 0 05 0 300 600 900 1200 1500 1800 20 30 35 40 45 50 60 90 110 腐胺 亚精胺 精胺 妊娠天数 pmol gtissue 3h 猪胎盘中脯氨酸合成多胺 2mm a e p 0 05 wuetal 2005 biolreprod72 842 850 促进基因表达 dna 蛋白合成 促进胚胎生长发育等 调节母胎血液循环 保证更多营养物质与o2输向胚胎 一氧化氮 多胺 精氨酸 脯氨酸 鸟氨酸 谷氨酸 谷氨酰胺 瓜氨酸 精氨酸在妊娠母猪中的代谢途径 精氨酸酶 鸟氨酸脱羧酶 鸟氨酸氨基转移酶 一氧化氮合成酶 o quinn等 2002 精氨酸的功能 参与蛋白质合成合成多胺 对dna 蛋白质合成 血管生成具有重要作用合成一氧化氮 no no是重要的内皮释放因子 主要调节胎盘与胎儿之间的血流 调节母体营养向胎儿输送 对胚胎发育起重要作用 no还与雌激素调节胚胎着床的信号途径有关 wu等 1998 研究表明 妊娠母猪饲喂低蛋白日粮 胎盘 胚胎血清中精氨酸浓度降低21 25 no合成酶活性降低50 胎盘生长速度降低50 dekaney等 2003 wu等 2005 研究认为妊娠母猪对精氨酸需要量远高于nrc 1998 标准中的值 生产日粮中精氨酸含量不能满足妊娠母猪的需求 但是现在还没有准确知道妊娠母猪精氨酸需要量是多少 生殖各阶段典型的胚胎死亡 妊娠期胚胎死亡20 45 主要在妊娠前期 这是不是精氨酸缺乏引起的 还不得而知 各阶段胎儿的长度和重量 iugr指妊娠期哺乳动物胚胎或其器官生长发育受阻 宫内生长延迟 iugr 指子宫对胎儿生长发育的生理和生化局限 子宫能力 uterinecapacity dna甲基化组蛋白甲基化和乙酰化 父母基因 外周态 环境因素 胎盘生长 包括胎盘和血管生长 营养 应激 疾病和中毒 营养物质从母体向胎儿转运 胎儿生长 母体成熟情况 精氨酸 丙氨酸 精氨酸添加对小母猪妊娠产出的改进 mateoetal 2006 j anim sci 84 suppl 2 7 8 p 0 10 p 0 03 在小母猪妊娠30 114天添加1 l 精氨酸 hcl或等氮的l 丙氨酸 玉米豆粕日粮 n 53 氨基酸 no和多胺在母猪妊娠期发生显著变化 在胎盘生长快速时精氨酸及其相关氨基酸浓度达到最高 母体营养不良会影响胎盘的no和多胺的合成 并导致胎盘发育受损 继而影响营养物质从母体向胎儿转运 引起iugr 增加no和多胺供应可能是防治iugr最有潜力的办法 小结 1 2泌乳母猪精氨酸的研究 no 多胺 脯氨酸 二氢吡咯 5 羧酸 谷氨酸 鸟氨酸 精氨酸 瓜氨酸 精氨酸在泌乳猪中的代谢途径 o quinn等 2002 精氨酸酶 no合成酶 nrc 1998 标准中泌乳母猪精氨酸的需要量为0 99g kg d 新生仔猪需要量为0 4g kg d wu等 2000 测定 1头7日龄的仔猪 2 5kg 日增重200g 其精氨酸需要 蛋白沉积及氨基酸代谢 大约1 08g kg d 而母乳中提供精氨酸约0 4g kg d 即猪乳提供的精氨酸量仅能够满足仔猪需要量的不到40 显然nrc标准太低 dana等 2004 研究表明 4 7日龄的仔猪对精氨酸的总代谢需求量为1 2g kg d 而母乳中的含量仅为0 66g kg d 母乳中和仔猪体内精氨酸和赖氨酸的比例 猪乳与乳腺摄入量氨基酸模式比较 摄入量大于产出量的氨基酸主要是支链氨基酸 亮氨酸 异亮氨酸 缬氨酸和精氨酸 表明这些氨基酸除了合成乳蛋白质外 还参与了非必需氨基酸的合成 糖异生 乳腺的生长和维持等代谢过程 乳猪料中添加精氨酸对乳猪日增重的影响 生长数据显示 乳猪料中缺乏精氨酸 限制了乳猪的最佳生长 添加精氨酸可促进乳猪生长 kim等 2004 图13 补充l 精氨酸对乳猪血浆生化指标的影响 血浆精氨酸水平 血浆胰岛素水平 血浆氨浓度 血浆生长激素水平 kim等 2004 精氨酸与赖氨酸均为碱性氨基酸 具有共同的转运系统 在吸收过程中存在拮抗关系日粮中赖氨酸含量过高 引起肾脏精氨酸酶活性上升 精氨酸降解增加 利用率降低 在28日龄断奶仔猪日粮中赖氨酸含量提高 由1 21 提高到1 31 血浆精氨酸浓度下降 qiao 1996 1 3精氨酸与赖氨酸之间的关系 王纪亭等 1999 通过肉鸡试验发现 日粮中赖氨酸过量降低血清中游离精氨酸的含量 但过量精氨酸不影响赖氨酸含量 edmond 1988 通过肉鸡的试验发现 鸡饲料中赖氨酸浓度升高并不影响血浆中精氨酸浓度 magga等 2003 应用猫进行试验 发现过量赖氨酸并未与精氨酸发生拮抗 赖氨酸与精氨酸之间的关系需要进一步进行研究 1 4与精氨酸代谢密切相关的多胺及脯氨酸 妊娠期间母猪胎盘中多胺含量变化 wu等 2005 trottier等 1996 泌乳期乳腺对脯氨酸的吸收及存留 g 天 条件性必需氨基酸是组织间氮 氨 氨基酸转运的重要载体具有生糖作用 可释放能量 是高效能源底物合成精氨酸 鸟氨酸等嘧啶 嘌呤核苷酸 核酸以及氨基糖合成的原料之一 2 谷氨酰胺 2 1谷氨酰胺的特性与功能 图17 谷氨酰胺在妊娠母猪中的代谢途径 2 2妊娠母猪谷氨酰胺的研究 wu等 2000 在母猪妊娠第40日龄时胎盘中谷氨酰胺的含量最高 图18妊娠母猪胎盘中谷氨酰胺的含量 self等 2004 0 1 2 3 20 30 35 40 45 50 60 90 110 0 5mm谷胺酰胺 妊娠天数 nmol gtissue 2h 支链氨基酸 bcaa 孵化的猪胎盘中谷胺酰胺合成 self spencer johnson hu bazer andwu 2004 biolreprod70 1444 1451 a e p 0 01 妊娠40天母体羊水中各种游离氨基酸占总游离氨基酸的比例 高浓度的谷氨酰胺为胚胎生长发育提供重要能量及原料 wu等 1996 图20 妊娠45天母体血清与胚胎血清中谷氨酰胺的的比值 在胚胎45天时 母体中大量谷氨酰胺转运至胚胎体内满足胚胎发育的需求 wu等 1995 泌乳期乳腺对谷氨酰胺的吸收及存留 g 天 在泌乳期 乳腺吸收大量的谷氨酰胺满足仔猪生长发育的需求 trottier等 1996 2 3泌乳母猪谷氨酰胺的研究 谷氨酰胺在泌乳母猪中代谢及营养生理功能 谷氨酰胺在泌乳母猪中的代谢途径 二氢吡铬 5 羧酸 瓜氨酸 谷氨酰胺 蛋白质能量dna嘌呤嘧啶 谷氨酸 鸟氨酸 wu等 2000 3 支链氨基酸 支链氨基酸 亮氨酸 异亮氨酸 缬氨酸 的碳链中都有支链 支链氨基酸在体内氧化分解产生atp的效率高于其它氨基酸 在特殊生理时期如泌乳时 是重要的能量来源 支链氨基酸在妊娠母猪体内进行旺盛的代谢 主要用于合成谷氨酰胺和提供胎儿能量 支链氨基酸在泌乳母猪体内主要用于合成乳蛋白 提供能量 少部分合成谷氨酰胺 3 1支链氨基酸的特性与功能 支链氨基酸在怀孕母猪中的代谢途径 3 2支链氨基酸在妊娠母猪中的研究 self等 2004 支链氨基酸在怀孕母猪体内进行旺盛的代谢 主要用于合成谷氨酰胺和为胎儿提供能量 在母猪妊娠第35天 胎盘中支链氨基酸含量显著下降 35 110日龄基本相同 妊娠母猪胎盘中支链氨基酸的含量 self等 2004 妊娠母猪胎盘中支链氨基酸的代谢速度 在母猪妊娠第35 40天 胎盘中支链氨基酸代谢速度迅速提高 释放大量能量及产物满足胚胎发育需求 self等 2004 妊娠母猪胎盘中支链氨基酸转氨酶的活性 在妊娠40天 支链氨基酸转氨酶的活性迅速提高 self等 2004 母猪妊娠40天 胎盘组织支链氨基酸的转氨效率与谷氨酰胺的合成效率 nmol mg 支链氨基酸的转氨效率几乎与谷氨酰胺合成效率同步 说明妊娠期间支链氨基酸为谷氨酰胺合成的重要来源 self等 2004 支链氨基酸 乳蛋白 仔猪 支链氨基酸在泌乳猪中的代谢途径 氧化供能 谷氨酰胺 3 3支链氨基酸在泌乳母猪中的研究 self等 2004 乳腺组织吸收的支链氨基酸的代谢途径不同于怀孕母猪 主要用于合成乳蛋白和氧化分解提供能量 少部分合成谷氨酰胺 泌乳期乳腺对支链氨基酸的吸收及存留 g 天 trottier等 1996 泌乳母猪饲料中增加支链氨基酸与粗蛋白对产奶量及仔猪的影响 frank等 2005 dunshea等 2005 研究表明 在泌乳母猪饲料中添加支链氨基酸可以增加乳中蛋白质含量 并不增加泌乳量 r