愈宠V+兽医期刊 | 氨基酸篇:DL-蛋氨酸

2024-03-29 15:20   来源: 互联网    阅读次数:3808

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2024.01 第二期

蛋氨酸(Methionine)又叫做甲硫氨酸,是一种有机化合物为含硫的必需氨基酸,是构成蛋白质的基本单元之一,分左旋体和右旋体。是构成人体的必需氨基酸之一,是禽类玉米-豆粕型饲粮中的第一限制性氨基酸,是犬的第一或第二限制性氨基酸,猫的第一限制性氨基酸。在燕麦、黑麦、米、玉米、小麦、花生粉、大豆、土豆、菠菜等植物性食品中属于限制氨基酸。添于上述食品中以改善氨基酸平衡,需要量随胱氨酸摄入量而异。成人男子需要量为1.1g/d。

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蛋氨酸作为动物机体含硫必须氨基酸,对动物的生长发育及各方面功能起着至关重要的调控作用。蛋氨酸作为蛋白质生物合成的底物,直接参与动物机体蛋白质的合成;其次,蛋氨酸可活化成S-腺苷蛋氨酸(S-adenosyl,SAM),作为甲基和巯基的供体,参与体内DNA,RNA和蛋白质等的甲基化,并且参与多胺、半胱氨酸、谷胱甘肽、牛磺酸等生物活性物质的合成,从而调控动物的主要生理功能。
蛋氨酸摄入动物体内后需要先转化为L-Met才能进一步为动物所利用。L-Met在动物体内通过主动转运的方式进行吸收,吸收部位主要是在回肠和十二指肠(Knight & Dibner, 1984)。由于生产工艺的限制,市场上的蛋氨酸主要含有50%的L型和50%的D型异构体,称之为DL-Met。DL-Met用作营养增补剂,与L-Met的生理效果相同,但价格低(L-型由DL-型制得),故一般均用DL-Met。DL-Met的吸收方式与L-Met相同,这是因为这两种形式都易被离子化或极化,因此可能不会
自由扩散通过脂质双分子层(Martin-Venegas et al., 2006)。

蛋氨酸的添加形式

蛋氨酸通常以粉状(DL-蛋氨酸和L-蛋氨酸)或液态DL-蛋氨酸羟基类似物(DLHydroxy Analogue,DL-MHA)的形式加入饲料中,其中蛋氨酸羟基类似物也会作为钙盐以粉状的形式来使用。MHA(蛋氨酸羟基类似物,Methionine hydroxyl analogue)结构与D-Met相似,并可通过一系列转化生成L-Met。目前主要的蛋氨酸羟基类似物产品是MHA-FA(蛋氨酸羟基类似物游离酸,Methionine hydroxyl analogue free acid)和MHA-Ca,MHA-FA又称2-羟基-4-甲硫基丁酸,是一种液态蛋氨酸产品;MHA-Ca则是含84% 2-羟基-4-甲硫基丁酸的钙盐,是一种脂肪酸盐,含100%单体,呈固体状。D-Met与MHA的区别在于蛋氨酸的氨基是否被羟基取代,所以二者具有不同的物理化学形态。


L-Me的代谢途径

蛋氨酸在动物体内的代谢途径主要有4条(图1):第一条代谢途径是蛋氨酸参与动物机体蛋白质的合成,蛋氨酸作为蛋白质代谢中蛋白质生物合成的底物,直接参与蛋白质的从头合成,并在原核生物中以甲酰化的形式作为蛋白质合成的起始氨基酸(徐巧云 et al., 2017);第二条代谢途径是蛋氨酸在蛋氨酸腺苷转移酶的激活下先生成SAM,SAM是动物体内最重要的甲基供体,可提供甲基用于参与蛋白质、DNA和RNA的甲基化,在转甲基后生成S-腺苷同型半胱氨酸(S-adenosyl-L-homocysteine,SAH),同时,水解生成的同型半胱氨酸(homocysteine,Hcy)可通过叶酸或胆碱提供甲基进而再甲基化生成蛋氨酸,由此完成循环,以避免蛋氨酸在体内损耗过多(Lu, 2000);第三条代谢途径是蛋氨酸形成SAM后,SAM直接参与多胺的形成,具体表现为SAM在S-腺苷蛋氨酸脱羧酶的作用下生成脱羧腺苷甲硫氨酸直接参与亚精胺和精胺的合成,这些多胺可调控细胞的信号转导、DNA的复制和转录以及蛋白质翻译等生理过程,而参与多胺合成反应中产生的甲硫腺苷也可通过其他代谢途径再生成蛋氨酸(Lu & Mato, 2012);第四条代谢途径是蛋氨酸转甲基后不通过再甲基化形成蛋氨酸,而是由代谢中产物Hcy通过转硫化途径生成半胱氨酸(cysteine,Cys),再代谢生成抗氧化产物从而发挥抗氧化能力(Brosnan & Brosnan, 2006; 胡诚军 et al., 2016)。

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图1  蛋氨酸在动物体内地代谢途径

Met:蛋氨酸;MAT:蛋氨酸腺苷转移酶;SAM:S-腺苷蛋氨酸;SAH:S-腺苷同型半胱氨酸;SAHH:腺苷高半胱氨酸水解酶;Hcy:同型半胱氨酸;VB12:维生素B12;MS:5-甲基四氢叶酸高半胱氨酸转移酶;THF:四氢叶酸;MethyleneTHF:亚甲基四氢叶酸;MTHFR:亚甲基四氢叶酸还原酶;VB2:维生素B2;MethylTHF:5-甲基四氢叶酸;putrescine:腐胺;dcAdoMet:脱羧腺苷甲硫氨酸;SPDS:亚精胺合成酶;MTA:甲硫腺苷;spermidine:亚精胺;SPMS:精胺合成酶;spermine:精胺;MTAP:甲硫腺苷磷酸化酶;5-methylthioribose-1-phosphate:5-甲硫核糖-1-磷酸;VB6:维生素B6;CBS:胱硫醚-β-合成酶;Cystathionine:胱硫醚;CSE:胱硫醚-γ-裂解酶;Cys:半胱氨酸


蛋氨酸的应用

2015年赢创德固赛(中国)投资有限公司通过向1,120只新生雄性肉鸡(罗斯308)日粮中添加0.06%、0.14%、0.22% DL-蛋氨酸或者L-蛋氨酸,发现DL-蛋氨酸与L-蛋氨酸在生长性能上没有显著差异,对肉鸡的性能表现一致(霍迪, 2015)。

蛋氨酸酸化尿液

Funaba 等(2001)在猫粮中添加D,L-蛋氨酸和氯化铵探究对尿液中鸟粪石形成的影响,做了一个为期3周的饲喂实验,发现饲喂添加尿液酸化剂(D,L-蛋氨酸(Met)或氯化铵)的干粮可降低临床正常猫的尿液pH值和鸟粪石活性产物。

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表2 饲粮中添加DL-Met的猫日摄入和尿液排泄量

表2结果表明,尿中鸟粪石晶体的数量大大减少。补充3%蛋氨酸导致尿中沉积物浓度下降,这是由于可溶性盐酸部分的减少,不溶性盐酸沉淀物的浓度不受补充尿液酸化剂的影响,形成鸟粪石的风险依然存在。

提高皮肤和被毛健康

饲粮氨基酸水平直接影响宠物皮肤和被毛的健康,被毛由角蛋白构成,构成角蛋白的主要成分是含硫氨基酸(胱氨酸、半胱氨酸和蛋氨酸)。蛋氨酸是唯一含硫必需氨基酸,饲粮中添加蛋氨酸能够提高动物被毛品质。

添加0.4% - 0.6%的蛋氨酸可以提高安哥拉长毛兔的生长速度和被毛品质(耿忠诚, 2005; 李福昌, 2003)。

添加蛋氨酸可以提高獭兔生产性能、增大皮张面积,且饲粮中蛋氨酸含量为0.6%时,优质獭兔皮的比例最高(陈和生 & 尧国荣, 2015; 秦应和 et al., 2010)。

周勤飞等(2012)报道仔兔的毛囊密度和直径及2月龄粗毛纤维直径均随着蛋氨酸水平的升高呈增加趋势。

张铁涛等(2013)报道,在低蛋白质饲粮(蛋白质水平为30%)中添加0.8%(e蛋氨酸(饲粮中蛋氨酸水平实测为1.14%),能够满足育成期蓝狐对蛋氨酸的需要量。

崔虎等(2011)报道饲粮蛋氨酸水平0.99%时,冬毛期蓝狐可获得较好的生长性能及毛皮质量。

半胱氨酸是一种重要的含硫氨基酸,对动物被毛的生长至关重要,且能促进獭兔的生长发育。

曾洁(2014)研究表明,饲粮中添加半胱氨酸能够提高獭兔皮张面积、被毛密度等毛皮品质,影响皮肤中钠偶联中性氨基酸转运蛋白(SLC1 A4、SLC1 A5和SLC38 A2)基因的表达。

傅祥超(2013)研究表明,蛋氨酸与半胱氨酸对獭兔生长与被毛发育均具有促进作用,均以0.25%添加水平为最优,且促进效果几乎同等,等量半胱氨酸可以完全代替蛋氨酸。

提高动物生长性能

蛋氨酸是动物生长的限制性氨基酸,参与机体蛋白的合成,能显著提高动物的生长性能,因此被广泛应用于畜禽饲料中。

饲料中添加蛋氨酸能显著提高建鲤增重、摄食量、饲料利用率和蛋白质沉积率,并显著提高脂肪沉积率(帅柯, 2006)。

在肉鸭饲粮中添加1.2g/kg蛋氨酸可显著提高肉鸭的增重和词料转化效率。

在断奶仔猪饲粮中添加适量蛋氨酸可显著提高仔猪的生长性能。

提高动物机体免疫能力

研究表明,在动物机体内,蛋氨酸参影响与免疫相关的细胞、组织和器官的生长发育,特别是在免疫应激和疾病条件下(Rakhshandeh et al., 2014; Zduńczyk, 2014)。

Matin等人发现蛋氨酸的代谢产物会影响机体免疫应答反应(Matin, 2011)。

Swain等(2000)在肉仔鸡饲粮中添加不同剂量蛋氨酸发现,0.30%蛋氨酸显著提高了新城疫病毒(NDV)疫苗接种后21d血清抗NDV抗体效价,0.15%和0.45%蛋氨酸还显著提高了免疫后21d的淋巴细胞迁移抑制率(Swain & Johri, 2000)。

研究还发现,GSH除了具有抗氧化作用外,还具有促进T细胞增殖和活化的作用(张立彬 & 呙于明, 2008)。

于玮等(2013)在肉鸡上的研究表明,向蛋氨酸基础水平0.22%的基础日粮添加0.3%DL-Met显著提高肉鸡十二指肠IL-2、IL-8、IL-18、TLRs和MyD88基因表达水平,显著下调IL-6和NF-kB基因表达水平,能够减轻细胞损伤和炎性反应。

增强肠道屏障功能

肠道上皮细胞和相邻细胞间的连接构成了肠道上皮的屏障结构。紧密连接(tight junction,TJ)是构成上皮屏障功能的最主要结构,被称为封闭小带(zunola ocdudcns),其长度一般约为50-400nm。TJ存在于上皮细胞近管腔侧,呈现带状分布于侧壁并环绕细胞一圈,主要由闭合蛋白(claudin)、咬合蛋白(occluding)和ZO家族蛋白(zonula occludins)等蛋白共同组成,其中ZO家族蛋白固定于上皮细胞的细胞骨架丝状肌动蛋白(F-acin)上(Lambert, 2009)。TJ可以封闭细胞间的间隙,阻止大分子在管腔上皮层内外自由出入,决定了上皮细胞的选择通透性。离子和可溶性小分子可以通过TJ,而微生物和毒性大分子则不能通过。因此,TJ可以调节离子和大分子的跨细胞旁路被动转运。当肠道上皮细胞(IEC)的TJ通透性增高时,上皮粘膜对病原体的屏障功能减低,将导致肠道局部或全身性炎性反应,甚至出现病理性炎症(于玮, 2013)。

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表3  蛋氨酸相关功能报道

蛋氨酸缺乏的相关报道

饲喂幼猫和成年猫无蛋氨酸日粮导致其体重减轻(Teeter et al., 1978b)。

饲喂幼犬或者成犬胱氨酸含量为0.35%且无蛋氨酸的日粮,会表现出采食量立即下降和体重严重降低的情况,并且幼犬会出现皮肤炎(Milner, 1979; Rose & Rice, 1939)。在采用氨基酸日粮和全蛋白质日粮时,如果日粮胱氨酸过量、蛋氨酸不足会导致幼犬体重严重降低、浮肿、皮肤潮红,随时间推移,前足垫发生严重皮肤病。这些损伤的部位角质化坏死并且伴随上皮溃疡(Hirakawa, 1985)。

必需氨基酸缺乏(除精氨酸外)导致幼猫体重减轻,最为严重的是蛋氨酸缺乏(19.5g / d)(Rogers & Morris, 1979)。

有研究表明,在蛋氨酸缺乏的日粮中添加亮氨酸,会导致幼猫眼睑和爪垫的严重损伤。

这些临床症状与长期缺乏蛋白质的症状非常相似,表明当缺乏粗蛋白质时,蛋氨酸是猫的第一限制氨基酸。

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表4  蛋氨酸缺乏相关报道

蛋氨酸过量的相关报道

有报告指出蛋氨酸在不适当添加的情况下则会成为一种有毒的氨基酸。在饲料中过量添加会严重影响畜禽增重、采食量和饲料利用率,导致其生产性能下降(Toue et al., 2006; Xie et al., 2006)。

Merino等(1975)并没有说明他们使用的是DL-Met还是L-Met,如果他们使用的是L-Met,那么看起来D-Met似乎比L-Met的毒性更大。

1997年4月云南省永善县养鸡专业户刘某,由于过量添加蛋氨酸,导致1100只迪卡蛋鸡产蛋率降低,产蛋变小,蛋壳变薄,蛋软,甚至出现死亡症状。(谢玉生, 1998)

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表5  蛋氨酸过量相关报道

整编人:冯捷捷

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责任编辑:郭林林
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