甜菜碱在肉鸡体内供应甲基及节约蛋氨酸

1、甜菜碱在肉鸡体内供应甲基及节约蛋氨酸机制的试验研究张 民（中国农业科学院饲料研究所精细化学品饲料添加剂研发中心，北京，100081）摘 要 选用600只21日龄的AA肉鸡,按饲养试验要求分成3组（每组4个重复），即不添加蛋氨酸的对照组、按1200mg/kg添加蛋氨酸试验组、按600mg/kg添加甜菜碱的试验组，进行了为期21d的饲养试验。结果表明，与不添加蛋氨酸组相比，添加甜菜碱显著提高了肉鸡的日增重（P<0.01），降低了料重比（P<0.01），达到了添加蛋氨酸的效果（P<0.01）。添加甜菜碱导致了试验鸡肝脏甜菜碱-高半胱氨酸-S-甲基转移酶（BHMT）活性升高，BHMT

2、活性比不添加蛋氨酸组和添加蛋氨酸组均显著增高（P<0.01），与不添加蛋氨酸组比，添加甜菜碱还使肝脏甲基化反应产物（游离肉碱和肌酸）的生成量明显增多（P<0.01）和胸肌中两者的存储量显著增加（P<0.01），但与添加蛋氨酸组比无明显差异（P>0.05）。这表明，甜菜碱在肝脏BHMT调控下，替代蛋氨酸为机体甲基化产物的合成提供甲基，从而产生节约蛋氨酸效应。关键词 甜菜碱；肉鸡；BHMT；肉碱；肌酸在19世纪6070年代, Finkelstein3为首的课题组在研究人的先天性高半胱氨酸尿症时发现,在纯合日粮中,添加甜菜碱能显著提高大鼠肝脏的BHMT的活性,而增强甜菜碱转甲

3、基与高半胱氨酸合成蛋氨酸的能力,产生降低高半胱氨酸毒性的效果。现已证实,甜菜碱是动物体内普遍存在的中间代谢物,由胆碱在肝脏黄素蛋白酶氧化下形成。此反应需VB12参与,同时受FeCl3、Co、Ni的抑制。在鸡体内胆碱只能合成少量的甜菜碱4-6。该课题组研究还发现,大鼠肝脏BHMT和-CYST双重调控甜菜碱的甲基代谢7-8。但是,在鸡体内是否存在相同的调控机制,尚无报道。此外,有报道指出,甜菜碱是动物体内肉碱和肌酸合成的有效甲基供体,但缺乏充足的数据依据。后来，Pesti1和Miles2分别通过肉鸡饲养试验发现，甜菜碱在肉鸡体内可提供甲基并具有节约蛋氨酸的效应。本研究以AA商品代肉鸡为试验对象，探

4、讨甜菜碱在肉鸡体内提供甲基及节约蛋氨酸的机制。1 材料和方法1.1 试验材料试验产品为饲料专用甜菜碱（纯度72%，含甜菜碱盐酸盐95%）由潍坊祥维斯化学品有限公司提供。试验动物为AA肉鸡；饲粮配方和营养水平见表1。表1 基础日粮配方及营养水平原料名称配比（%）营养水平玉米59.00代谢能(MJ/kg) 12.40豆粕32.00粗蛋白(%) 19.12次粉3.00钙(%) 0.94大豆油2.00总磷(%) 0.62磷酸氢钙1.80赖氨酸(%) 1.08石粉1.50蛋氨酸(%) 0.32食盐0.35总含硫氨基酸(%) 0.64赖氨酸0.15肉鸡多维0.05微量元素0.201.2 试验方法 饲养试验

5、选择600只健康AA商品代肉鸡(21日龄)，预试一周,28日龄清晨空腹称重,按饲养试验要求分成3个组,每组200只(含4个重复,每个重复50只,公母各半)。在相同的基础日粮中,不添加蛋氨酸的为对照组(对照组,下同)、添加1200mg/kg蛋氨酸的试验组为蛋氨酸组(蛋氨酸组,下同) ；添加600mg/kg甜菜碱的试验组为甜菜碱组（甜菜碱组，下同）。甜菜碱分子可提供3个甲基,而蛋氨酸分子仅提供1个甲基,但据报道,甜菜碱在大鼠体内实际提供甲基的效率约是蛋氨酸的2.2倍,因此,甜菜碱组中甜菜碱的添加量为蛋氨酸添加量的1/2。在自由采食、饮水和23h、1小时黑暗光照的条件下,饲养21d(29-49日龄)

6、。 样品采集和保存饲养试验结束后,每组每个重复选体重相近的试验肉鸡8只(公母各半),共96只。在自由饮水条件下禁食12h,称重后屠宰,取同一部位肝脏和胸肌各30g,包于塑料袋中,立即放入液氮罐,然后转至-70冰箱保存。 肝脏BHMT和-CYST 的测定BHMT( EC.5)的提取、纯化和测定参照Ericson(1955 ,1956)的方法9-10；-CYST 的提取、纯化和测定参照Shinbo(1983)的方法11。酶蛋白含量分析采用Lowry(1951)的方法,以牛血清白蛋白作标准曲12。 肝脏和肌肉中肌酸和游离肉碱的分析肌酸的分析参照Wahlefeld(1985)酶学分析方法13,游离肉碱

7、的分析参照Wiehland(1985) 酶学分析方法14。 数据统计与处理试验数据的统计分析采用SAS统计软件中的GLM过程进行，差异显著性检验采用邓肯法。2 结果与分析2.1 生长速度与饲料利用率由表2中的数据可以看出,甜菜碱组比对照组肉鸡日增重提高了13.3%(P<0.01),料重比降低了12.79%(P<0.01),但采食量无显著差异(P>0.05)；而与蛋氨酸组相比均无显著差异(P>0.05)。表2 甜菜碱对肉鸡采食量、日增重和料重比的影响项 目对照组蛋氨酸组甜菜碱组初始重(g)799.30±6.55800.50±7.14808.50

8、7;8.35期末重(g)1991.90±12.252170.80±25.252160.70±22.54日增重(g)56.79±0.66b65.25±1.12a64.39±0.78a日采食量(g)135.42±4.55136.45 ±2.56136.14 ±2.44料重比2.38±0.11a2.09±0.06b2.11±0.08b2.2 肝脏BHMT和-CYST的活性表3中的数据可以表明,在饲粮中添加甜菜碱显著提高了肉鸡肝脏BHMT活性,BHMT总活力和比活力较对照组分别提高了

9、12.11%(P<0.01)和16.13%(P<0.05),较蛋氨酸组分别提高了15.69%( P<0.01)和22.03%(P<0.01),但BHMT酶蛋白含量,甜菜碱组与对照组、蛋氨酸组间均无显著差异(P>0.05)表4中的数据显示,甜菜碱组与对照组和蛋氨酸组间,-CYST的总活性、比活力和酶蛋白含量均无显著差异(P0.05)。表3 甜菜碱对肉鸡肝脏BHMT活性的影响项目对照组蛋氨酸组甜菜碱组总活力(/ g)3.88 ±0.27b3.76 ±0.78b4.35 ±0.55a酶蛋白(mg/ g)6.62 ±0.866.58

10、 ±0.566.67 ±6.55比活力(/ mg)0.62 ±0.09b0.59 ±0.11b0.72 ±0.12a表4 甜菜碱对肉鸡肝脏- CYST活性的影响项目对照组蛋氨酸组甜菜碱组总活力(/g)2.38 ±0.082.39 ±0.112.37 ±0.14酶蛋白(mg/g)5.84 ±0.355.82 ±0.285.64 ±0.61比活力(/mg)0.41 ±0.040.42 ±0.050.43 ±0.072.3 肝脏、肌肉中肌酸和游离肉碱的含量从表5

11、中的数据可以看出,饲粮中添加甜菜碱和蛋氨酸均明显地促进了肉鸡肝脏甲基化产物肌酸和游离肉碱的生成,同时增加了肌肉中肌酸和游离肉碱的含量。与对照组比,甜菜碱组肝脏中肌酸和游离肉碱含量分别提高了18.91%(P<0.01)和19.64%(P<0.01),肌肉中肌酸和游离肉碱含量分别提高了16.18%(P<0.01)和10.71%(P<0.05)。但甜菜碱组与蛋氨酸组间,肝脏、肌肉中肌酸和游离肉碱的含量均无显著差异( P>0.05)。表5 甜菜碱对肉鸡肝脏、肌肉中肌酸和游离肉碱含量的影响项目对照组蛋氨酸组甜菜碱组肝脏肌酸(g/g)14.59 ±0.68b17.6

12、9 + ±1.11a17.35 ±2.01a肝脏游离肉碱(mol/g)0.56 ±0.08b0.68 ±0.05a0.67 ±0.06a肌肉肌酸(g/g)31.26 ±3.17b37.58 ±2.45a36.32 ±3.64a肌肉游离肉碱(mol/g)1.12 ±0.13b1.24 ±0.06a1.24 ±0.08a3 讨论本试验研究结果表明，在饲粮中添加600mg/kg甜菜碱明显提高了肉鸡的日增重,降低了料重比,并达到了添加甜菜碱在肉鸡体内供应甲基并节约蛋氨酸的效果，而且与添加120

13、0mg/kg蛋氨酸的作用效果没有明显差异。但究其作用机理,目前尚未完全清楚。Finklestein 等1982 年研究了人的先天性高半胱氨酸尿症后发现,正常人体肝脏存在-CYST,- CYST 催化高半胱氨酸与丝氨酸合成胱硫醚,进而降解形成半胱氨酸,而先天性高半胱氨酸尿症病人缺乏此酶, 致使高半胱氨酸在体内蓄积致毒3。为此,他们为寻找治疗这类先天疾病的特定药物进行了研究,发现甜菜碱在肝脏BHMT的催化下,能与高半胱氨酸反应合成蛋氨酸,从而缓解了高半胱氨酸的毒性7-8。本研究首次用肉鸡探讨甜菜碱供甲基效应的酶活调控机制，结果显示，在缺乏蛋氨酸的日粮中,添加甜菜碱显著地提高了肉鸡肝脏BHMT的活性

14、,与不添加蛋氨酸组比,BHMT总活力和比活力均显著提高(P<0.01)；与添加蛋氨酸组比,BHMT活性增高更明显。但从肝脏-CYST活性变化来看,添加600mg/kg甜菜碱或1200mg/ kg蛋氨酸均未有显著影响。上述结果提示，在本试验条件下,鸡体通过提高BHMT活性,增强甜菜碱转甲基与高半胱氨酸合成蛋氨酸的代谢,产生节约蛋氨酸的作用。Finklestin等（1983）还发现在大鼠肝脏甜菜碱参与高半胱氨酸蛋氨酸S-腺苷蛋氨酸(供活性甲基) S-腺苷高半胱氨酸高半胱氨酸的循环,替代蛋氨酸为机体提供甲基。在动物体内,甲基是难以合成的,必须由食物中摄取。Virtanen(1982)研究认定,

15、甜菜碱是动物体内肌酸、肉碱等甲基化产物合成的有效甲基供体15。Walker(1960)研究证明,鸡体内形成肌酸的两步反应都在肝脏进行,肌肉中的肌酸来源于肝脏的合成16。Rebouche(1980)研究指出,肌肉组织约占机体肉碱总量的98% ,肌肉组织本身不能合成肉碱,也依赖于肝脏的合成17。据此,本研究就甜菜碱对鸡体的重要甲基化产物肌酸、肉碱的合成代谢做了进一步研究。结果显示,与不添加蛋氨酸对照组比,添加600mg/kg甜菜碱明显提高了肉鸡肝脏、胸肌中游离肉碱和肌酸的含量,并与添加1200mg/kg蛋氨酸组的效果基本一致。据此,在肉鸡体内甜菜碱作用机理与Finklesten 等在大鼠上的研究结

16、果基本一致,甜菜碱替代蛋氨酸为机体甲基化产物肌酸、肉碱等的合成提供甲基,从而减少蛋氨酸的消耗,产生节约蛋氨酸的效应。参 考 文 献1 Pesti , G.M. ,Sulfur amino acid and methyl donor status of corn- soy diets fed to starting broiler chicks and turkey poults J .Poultry Sci. , 1979 , 58 :1541 - 15472 Miles , R. D. , Ruiz, N., et al. Dietary conditions necessary for a

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