谷氨酰胺二肽生物学功能及其在仔猪上的应用

白洁 白世平

摘要：谷氨酰胺是肠道细胞的主要能量来源，对动物肠道功能的保护至关重要。就谷氨酰胺二肽在肠道保护、抗氧化、提高动物免疫力等方面的生物学功能及其在仔猪生产中的应用进行了综述。

关键词：谷氨酰胺二肽；动物营养；生物学功能；应用

中图分类号：S828文献标识码：B文章编号：1007-273X（2012）11-0009-03

谷氨酰胺因在代谢中有许多重要的生理功能，已经被看作是条件性必需氨基酸。但是由于其溶解度低，而且在溶液中不稳定，在加热灭菌的条件下可生成有毒的焦谷氨酸和氨，故商品氨基酸添加剂中一般不含有谷氨酰胺。近年来，由于谷氨酰胺二肽可以避免谷氨酰胺的上述缺点，且谷氨酰胺的许多生理作用在谷氨酰胺二肽中也逐步得以证实。因此就谷氨酰胺二肽的生物学功能进行了综述，以探讨其在仔猪生产中的应用。

1谷氨酰胺二肽的理化性质分析

谷氨酰胺二肽是2-氨基-5-羧基戊酰胺以及其他氨基酸形成的二肽物质。主要成分为丙氨酚谷氨酰胺以及甘氨酞谷氨酰胺两种，是一种人工合成的物质。其具有溶解度高、纯度高、耐高温的特性。在水溶液中溶解度高，在常温20℃的环境下，丙氨酚谷氨酰胺的溶解度为586 g/L；甘氨酞谷氨酰胺的溶解度为154 g/L；丙氨酚谷氨酰胺和甘氨酞谷氨酰胺两种物质的纯度均能达到100%，无杂质，热稳定性好，在常温的环境中，其可维持长达2年的稳定不变质，故谷氨酰胺二肽的性质稳定。

2谷氨酰胺二肽的吸收与代谢

2.1谷氨酰胺二肽的吸收

研究表明，动物肠道能以完整形式吸收小肽进入血液循环系统，进而被外周组织利用。小肽的肠道吸收是依靠肠黏膜上的肽类转运系统完成的。肠黏膜肽类转运系统主要是具有pH依赖性的H+/Na+交换通道，转运过程依靠H+向细胞内的电化学质子梯度供能[1]。小肽转运蛋白（PepT1）参与二肽、三肽的跨膜转运，由酸性、碱性和亲水性氨基酸组成的小肽都能被PepT1转运[2]。大多数猪小肠PepT1 mRNA表达水平在空肠中最高，其次为十二指肠，而在回肠中最低。小肠黏膜吸收谷氨酰胺二肽有两种可能的途径：一是谷氨酰胺二肽在细胞外经膜二肽酶水解释放出谷氨酰胺，再被肠黏膜吸收；二是谷氨酰胺二肽被转运到上皮细胞内，经胞质内二肽酶水解释放出谷氨酰胺。与游离氨基酸的吸收相比，小肽转运系统具有转运速度快、耗能低，载体不易饱和的特点，肠道中小肽的大多数氨基酸残基比单体氨基酸吸收更迅速、有效，肽载体吸收能力可能高于各种氨基酸吸收能力的总和。因而，以谷氨酰胺二肽形式为机体提供谷氨酰胺营养将是一种更安全、有效的方式。

2.2谷氨酰胺二肽的代谢

谷氨酰胺二肽在体内能被快速分解为谷氨酰胺和氨基酸，再被机体利用合成蛋白质或用作氮源，仅有微量二肽从尿中排出。畜禽体内大部分组织都可利用谷氨酰胺二肽，参与机体代谢过程。血浆、肝脏、骨骼肌等组织器官中均含有二肽酶能将其分解。血液中谷氨酰胺二肽的清除可能有三种途径：一是在血液循环中被水解；二是被血管壁膜结合酶水解；三是经转运后以完整的形式进入细胞后在细胞内降解。

3谷氨酰胺二肽的生物学功能

3.1谷氨酰胺二肽的保护肠道吸收功能

谷氨酰胺二肽提供了小肠吸收、利用的谷氨酰胺，从而提供了肠道细胞氧化利用的能量和氮源。1mmol谷氨酰胺经三羧酸循环可生成30mmol ATP，还可用于嘧啶、嘌呤等遗传物质的合成，有利于小肠上皮细胞分化。谷氨酰胺还可通过生成脯氨酸、鸟氨酸、精氨酸，作为遗传物质及蛋白质的合成前体。血浆中谷氨酰胺能促进肠黏膜谷氨酰胺酶合成，加快肠黏膜细胞的代谢。肠道中的免疫细胞含有丰富的谷氨酰胺酶，其利用谷氨酰胺维持其分化，并发挥功能。蛋白质合成增加有助于维护肠黏膜组织的修复和再生。另外，研究表明谷氨酰胺能促进胰高血糖素等激素的释放，提高小肠谷氨酰胺酶的活性，使其在小肠上皮细胞生长中起重要作用。

3.2谷氨酰胺二肽的抗氧化功能

谷氨酰胺二肽是肠黏膜细胞的主要能源物质，并参与畜禽体内还原型谷胱甘肽的合成。动物机体内谷胱甘肽（GSH）和超氧化物歧化酶（SOD）在清除自由基和维持细胞的完整性中发挥着重要功能。史英钦等[3]研究表明，谷氨酰胺二肽能增加烧伤大鼠血清中GSH浓度及抗氧化能力，且血清SOD水平也有增加。张军民等[4]在断奶仔猪饲粮中添加谷氨酰胺可显著提高肝脏和血浆中的GSH水平和抗氧化能力。余晓明等[5]研究发现，给予急性胰腺炎大鼠静脉注射谷氨酰胺二肽（2.5g/kg）能提高大鼠各采样时间点血浆中GSH和SOD浓度和降低丙二醛（MDA）浓度。曾翠平[6]报道在仔猪日粮中添加甘氨酰谷氨酰胺能提高仔猪血清和小肠中的SOD水平及肝脏和空肠中谷胱甘肽过氧化物酶活性。当机体出现疾病或外界伤害时，机体内的自由基会迅速增多，影响机体对疾病的抵抗力，在这时大量补充谷氨酰胺二肽可对自由基起到一定的抑制作用，强化抗氧化能力，增加机体自身的抵抗力，恢复机体功能，维护正常生命体征。

3.3谷氨酰胺二肽的蛋白合成功能

谷氨酰胺二肽可有效促进合成机体内的蛋白质，达到氮物质的均衡。通过灌注给予烫伤小鼠大量的谷氨酰胺二肽，发现小鼠体内的蛋白质合成速度迅速增加[7]，从而促进了氮物质的平衡，进而加速了小鼠伤口的愈合程度[8]。由此可见，谷氨酰胺二肽对于烫伤等外部伤害都起到了一定的调节和促进作用。

3.4谷氨酰胺二肽的免疫功能

谷氨酰胺二肽分解成谷氨酰胺后，主要通过参与淋巴细胞的代谢而提高机体的免疫应答反应。其不仅是淋巴细胞、巨噬细胞等免疫细胞的主要能源，而且是淋巴细胞增殖分化中核苷酸合成的前体，能提高T淋巴细胞对有丝分裂原的反应性，有助于巨噬细胞在免疫应答过程中合成mRNA，释放大量分泌性细胞因子，增强巨噬细胞的吞噬能力。在培养液中加入谷氨酰胺二肽（1～2 mmol/L）能提高早期断奶仔猪肠系膜淋巴细胞的增殖能力[9]。给外科手术患者灌注谷氨酰胺二肽72 h后，患者对LPS应激下TNFα水平升高，降低机体免疫抑制[10]。给予大鼠2%谷氨酰胺二肽，其血浆中内毒素浓度降低，肠淋巴细胞的杀菌能力增强[11]。

4谷氨酰胺二肽在仔猪生产中的应用

4.1降低腹泻率，提高生产性能

杨彩梅等[12]研究表明，仔猪断奶应激使其肠道吸收功能明显降低，且断奶21 d后仍不能恢复到正常水平。饲粮中添加谷氨酰胺二肽可使肠道吸收功能改善，这可能是因为谷氨酰胺促进了肠道黏膜细胞的更新与再生，维持了肠道黏膜层的完整性。给予大鼠静脉输入谷氨酰胺二肽溶液，术后7 d，动物的腹部肠道黏膜层完整性逐渐改善，并呈现愈合状态。试验研究表明，谷氨酰胺二肽能促进肠道细胞的修复，并维持肠道免疫功能，减轻断奶对仔猪肠道的损伤，减少断奶造成的仔猪腹泻[13]。黄冠庆等[14]在断奶仔猪饲粮中添加0.25%、0.50%甘氨酰谷氨酰胺，谷氨酰胺二肽的添加提高了仔猪的平均日增重和饲料转化率。张勇等[15]在35日龄断奶仔猪饲粮中添加谷氨酰胺二肽（0.5%），试验组仔猪比对照组日增重提高27.7%、料重比降低31.8%、腹泻率降低37.1%。故谷氨酰胺二肽能维护仔猪肠道的吸收功能。

4.2提高免疫功能

周荣艳等[9]在仔猪肠系膜淋巴结细胞体外培养液中添加谷氨酰胺二肽，在一定的浓度范围其促进了淋巴细胞的体外增殖。刘涛等[16，17]研究发现，在饲粮中添加1.0%谷氨酰胺可提高断奶仔猪血液CD4+数量和CD4+/CD8+比值，增强仔猪细胞免疫机能，但未提高外周血T淋巴细胞的增殖能力；对照组仔猪小肠黏膜中SIgA阳性细胞数和IL-6基因表达量较断奶前显著降低；试验组SIgA阳性细胞数和IL-6基因表达量均与断奶前无显著差异。尹兆华等[18]和邹晓庭[19]在饲粮中添加谷氨酰胺可提高断奶仔猪血清IgA、IgG和IgM水平和肠系膜淋巴结细胞的体外增殖率。

5展望

谷氨酰胺是一种条件性必需氨基酸，谷氨酰胺二肽具有谷氨酰胺的许多功能，其生物学作用尚未发现明显的差异，故应用谷氨酰胺二肽来代替谷氨酰胺作为一种氨基酸添加剂具有很广阔的应用前景。

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