动物肠道磷吸收的影响因素

山西农业大学动物科技学院 李建慧

磷是动物必需的矿物质元素，是日粮中继蛋白质和能量之后第三位影响饲料成本的营养素。近年来随着育种技术的不断发展，家禽的生长速度发生很大变化，与此同时骨骼的生长也加速，但是骨骼的增重速率远远低于体重的增重速率，造成快速生长家禽骨骼发育不健全，势必会影响磷的需要量；此外，随着对环境保护意识的增强，过量磷的排泄引起的环境污染也备受关注，而对肉仔鸡磷的需要量进行精准预测是有效降低磷排放的方法之一。由于磷的需要量还与磷的吸收有关，磷的吸收状况能直接影响到机体对磷需要量的高低。因此，了解影响动物肠道磷吸收的因素是精准衡量肉仔鸡磷需要量的前提。

1 磷的吸收方式

磷可以在小肠各段被吸收。磷的吸收量和吸收方式与磷含量之间存在显著相关性。在动物采食过程中肠道无机磷浓度较高时，无机磷主要以易化扩散的形式被吸收。McHardy和Parsons（1956）试验表明，空肠内无机磷的浓度为12.5～100 nmol时其吸收方式是自由扩散。随着肠道对无机磷的吸收，肠道无机磷浓度逐渐降低，此时磷的吸收转为以主动吸收为主。磷在小肠内的主动转运依赖于 Na+的存在（Forster等，2006）。 对哺乳动物的研究表明，一个Pi在肠道内转运时，至少有2个Na+与Pi协同转运（孙杰等，2008）。

动物在采食之后，血清中磷的水平先升高后降低，其中除了受到肾脏的调节之外，最新研究还表明，小肠可以通过释放一些调磷因子参与到磷的应急反应调控过程中（Berndt等，2007）。为了确定小肠中NaPi-IIb在磷吸收和平衡中的作用，Sabbagh等 （2009）用 NaPi-IIb基因敲除小鼠（Npt2b-/-）做模型进行了研究，Npt2b-/-能促使肾脏代偿性重吸收反应增加，但血清钙和磷水平保持不变。尿中磷的排泄降低导致血清中FGF-23的分泌降低从而使肾脏Npt2a的蛋白表达量增加，Npt2a的蛋白表达量增加与调磷因子FGF-23的分泌降低有直接关系，所以Npt2b-/-能调动肾脏调节机制维持磷在体内的平衡。所以说小肠对磷的吸收在维持磷平衡过程中非常重要。也就是说当小肠NaPi-Ⅱb蛋白下调时，肾脏NaPi-Ⅱa蛋白表达量增加；相反，NaPi-Ⅱa蛋白上调也能降低NaPi-Ⅱb 蛋白的表达（Reining等，2010）。

2 影响肠道磷吸收的因素

2.1 日粮因素

2.1.1 日粮磷 日粮中磷是钠依赖式磷吸收的主要调节因子（Saddoris等，2006）。大量研究表明，在日粮处于低磷或者缺乏状态时，小肠对磷的吸收效率增加；当满足了磷需要量或者过量添加时，小肠对磷的吸收降低（Anderson，1991），这是因为小肠刷状缘膜中的转运载体蛋白对Na-Pi的最大转运速率增加，而与磷和NaPi协调转运载体的亲和力 Km 无关（Hattenhauer等，1999）。 Radanovic等（2005）研究表明，低磷日粮可提高小鼠十二指肠和空肠BBMV中Na+-Pi转运的最大速度，小肠细胞刷状缘膜囊（BBMV）中NaPi-IIb转运蛋白及其基因表达量是动物肠道Na+-Pi转运吸收效率的最终决定因素，低磷日粮能刺激小肠NaPi-IIb转运蛋白表达，提高NaPi-IIb mRNA水平。韩进诚 （2009）将 11d肉鸡日粮非植酸磷 （Mpp）由0.13%升高到0.45%时，NaPi-Ⅱb的基因表达量随之升高，但是在高磷（0.65%）情况下，却降低了21 d肉鸡十二指肠中NaPi-Ⅱb的基因表达量。

2.1.2 日粮钙磷比 在钙磷比例恒定的情况下，添加25 μg/kg维生素D3，2～35日龄的肉仔鸡日粮中钙磷水平可以降低50% （Rao等，2009）。但任意改变日粮中钙或磷的浓度，均会改变血液的酸碱平衡，影响血氧运输效率和软骨胶原降解代谢，从而诱导胫骨软骨发育不良症（TD），降低体增重（汪尧春等，1999），日粮 Ca∶NPP 比值对骨骼沉积与动员的影响是通过对小肠钙和磷转运的调控实现的。Al-Masri（1995）利用同位素稀释技术研究了磷在体内的沉积和内源分泌量，结果发现，随着Ca∶NPP比值的升高，肉仔鸡对磷的吸收降低。Blahos等（1987）用32P标记技术研究肉仔鸡十二指肠和回肠磷的吸收，结果表明，低钙或者低磷日粮都能增加十二指肠和回肠磷的吸收，这可能是因为1，25-（OH）2D3生成量补偿性增加促进了磷的吸收，小肠中钙磷转运系统直接受日粮钙磷比的调控。

2.1.3 维生素D3Liang等（1993）研究指出，维生素D缺乏肉鸡十二指肠对钙的吸收依赖于日粮磷，日粮高磷能够提高十二指肠对钙的最大吸收速率。Lee等（1986）指出磷的转运作用包括促进磷从黏膜层到浆膜层的流动J（m→s）和从浆膜层到黏膜层的流动J（s→m）两个过程；大鼠试验中 当 P 浓 度 较 低 时 （0.024、0.24、2.4 mmol/L），1，25-（OH）2D3能持续刺激 J（m→s）过程但不影响J（s→m）过程，所以促进了磷的净吸收增加；当p浓度在 7.5 mmol/L时，J（m→s）过程没有变化，而且 J（s→m）过程超越了 J（m→s）过程，这一现象在维生素D缺乏或者充足的大鼠体内变化相同。日粮磷缺乏在维生素D缺乏大鼠体内可以加强空肠磷的吸收，但在维生素D充足时低磷对空肠磷的吸收没有促进作用，所以说空肠对磷的适应性调节需要维生素D的参与。

2.2 动物因素

2.2.1 日龄 大量研究表明，动物肠道BBMV中Na+-Pi转运的最大速度随日龄增加而降低，亲和力常数Km不变。在人与大鼠上的研究证明，小肠对钙磷的吸收与年龄呈负相关 （Xu等，2002；Armbrecht，1990），并且其受年龄的影响与其载体蛋白的基因表达相关（Xu等，2002），但非依赖钠型的磷转运不受动物年龄的影响 （Borowitz和Granrud，1992）。 Xu 等（2002）比较了 2、3、6 周龄大鼠及成年鼠之间NaPi-Ⅱb基因表达差异，得出在整个生长期内随着日龄增长NaPi-Ⅱb基因表达量下降。Wang和Yin（2009）也认为哺乳期的猪其NaPi转运活性、NaPi-Ⅱb载体蛋白以及mRNA的表达量要高于成年猪，原因是在哺乳期间小肠正处于发育阶段，所以该阶段小肠的吸收能力远高于成年猪，同时也可以推测Na-Pi转运系统在出生之后能比较早发育成熟。并且，Na-Pi转运在整个肠道内的最大吸收部位随着年龄增长会向小肠近端回缩吸收（Borowitz和 Granrud，1992）。

2.2.2 肠道部位 Blahos和 Care（1981）研究指出，空肠是机体小肠磷吸收的主要部位。Fox和Care（1978）比较了4周龄肉鸡十二指肠和回肠对标记32P吸收情况，得出在任意钙磷浓度组合下回肠吸收大于十二指肠的吸收。Radanovic等（2005）在小鼠上的研究也得出了NaPi-IIb转运速率为回肠中最大的结果，其原因是Pi在回肠中的停留时间较十二指肠和空肠更长。而Yan等（2007）对28日龄肉鸡的研究结果显示，NaPi-IIb mRNA表达量呈现为：十二指肠>空肠>回肠。另外，在对兔的研究表明，兔NaPi转运吸收最大部位随日龄而不同，随着年龄增加向小肠近端回缩（Borowitz和 Granrud，1992）。

2.2.3 pH pH对动物肠道内钠依赖型磷转运速度的影响因动物种类的不同而存在差异。不同pH对磷转运系统的Km没有影响，而是改变了Na-Pi转运系统与Na+的亲合力（Borowitz和Granrud，1992）。大鼠、兔、山羊和人肠道刷状缘膜囊泡中Na+-Pi转运系统在酸性pH条件下对Na+亲合力较高，所以对磷的转运速度较大 （Schroder等，1995）。而生长猪在低pH时会显著抑制空肠刷状缘膜对磷的主动吸收和被动吸收 （罗士津等，2008）。在鸡和绵羊肠道中，Na+依赖型无机磷转运速度也是在碱性pH条件下较高 （Danisi和Murer，1991）。 Quamme（1985）在鸡小肠上的研究也表明，当pH为7.5时钠与磷主要是以2Na+-HPO42-的形式结合，在pH为6.5时主要以Na+-H2PO4-的形式结合，其中H+对Na-Pi转运的影响主要是依赖于细胞外Nas浓度，因此，肉仔鸡对低磷的适应主要是由于每微克蛋白中钠依赖磷转运载体数量增加的缘故。而在其他的动物上Pi转运过程中Na+与Pi结合的比例与鸡不完全相同。

2.2.4 激素 成纤维细胞生长因子 （FGF-23）是体内存在的一种重要的磷调节激素，被称为调磷因子能够降低肾脏NaPi-Ⅱa蛋白的表达，影响1，25-（OH）2D3的 生 成 （Bergwitz and Juppner，2010）。FGF-23作为一种新的多肽，可能与低磷酸盐血症性佝偻病、骨软化症及X染色体连锁的低磷酸盐血症的发病机理有关；过量的FGF-23诱导这些疾病的发生，由于FGF-23的重组和过度表达导致血磷酸盐过少，抑制了Na-Pi在刷状缘膜上的转运，从而抑制了肾脏羟化酶mRNA和蛋白的表达。FGF-23在骨细胞中产生，远距离调节了肾脏中的物质代谢，其主要是调节磷和维生素D的代谢。1，25-（OH）2D3对磷的调节受FGF-23 的干扰（Antoniucci等，2006）。

表皮生长因子（EGF）是一种能促进表皮细胞生长的人体内小分子蛋白。受体存在与小肠中，对细胞分裂、DNA合成、细胞增殖分化、信号传导和营养物质吸收均有影响，有降血磷的作用，并且通过调控肾脏和小肠磷的吸收调控磷的平衡。已有研究报道，用EGF处理后的大鼠小肠的NaPi-IIb mRNA表达丰度显著下降，EGF能在基因水平上降低NaPi-IIb基因启动子的活性。当血磷异常升高时，EGF的分泌量增加，从而抑制NaPi-Ⅱb的表达，减少肠道对磷的吸收（Xu等，2001）。

甲状腺激素通过调节其受体的基因表达参与调控小肠Pi吸收，提高转运蛋白含量，促进跨膜Na+-Pi转运（Cross等，1990）。

糖皮质激素属于肾上腺皮质激素的一种。糖皮质激素能抑制小鼠肠道中IIb型钠依赖式磷转运蛋白及其基因的表达（Arima等，2002），降低动物体内钠依赖式Pi转运从而抑制无机磷的吸收(Borowitz和 Granrud，1992)。

雌二醇可以激活大鼠肠道NaPi-IIb mRNA和蛋白的表达水平，提高肠道Na+-Pi转运效率（Xu 等，2003）。

[1]韩进诚.1-OH-D3和植酸酶对肉鸡磷代谢的影响及肠道NaPi-IIb基因表达调控：[博士学位论文][D].陕西：西北农林科技大学，2009.

[2]罗士津，韩进诚，张铁鹰，等.猪无机磷吸收机制研究进展[J].饲料博览(技术版)，2008，3：19 ～ 22.

[3]孙杰，张铁鹰，陈志伟，等.生长猪小肠钠依赖型磷摄入特性的研究[J].畜牧兽医学报，2008，39（1）：108 ～ 112.

[4]汪尧春，周毓平，呙于明，等.日粮不同阴阳离子对21日龄肉仔鸡血液酸碱平衡和胫骨软骨发育不良的影响[J].畜牧兽医学报，1999，30：211～216.

[5]Al-Masri M R.Absorption and endogenous excretion of phosphorus in growing broiler chicks，as influenced by calcium and phosphorus ratios in feed[J].British Journal of Nutrition，1995，74（3）：407 ～ 415.

[6]Anderson J J B.Nutritional biochemistry of calcium and phosphorus[J].J Nutr Biochem，1991，2（6）：300 ～ 307.

[7]Antoniucci M，Takeyoshi Y，Portale A.Dietary Phosphorus Regulates Serum Fibroblast Growth Factor-23 Concentrations in Healthy Men[J].J Clin Endocrinol Metab，2006，91：3144 ～ 3149.

[8]Arima K，Hines E R，Kiela P R，et al.Glucocorticoid regulation and glycosylation of mouse intestinal type II b Na-P （i）cotransporter during ontogeny[J].Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol，2002，283（2）：G426 ～ G434.

[9]Armbrecht H J.Effect of age on calcium and phosphate absorption.Role of 1，25-dihydroxyvitamin D[J].Mineral and Electrolyte Metabolism，1990，16（2 ～3）：159 ～ 166.

[10]Bergwitz C，Juppner H.Regulation of phosphate homeostasis by PTH，vitamin D，and FGF23[J].Annu Rev Med，2010，61：91 ～ 104.

[11]Berndt T，Thomas L F，Craig T A，et al.Evidence for a signaling axis by which intestinal phosphate rapidly modulates renal phosphate reabsorption[J].Proc Natl Acad Sci USA，2007，104：2085 ～ 2090.

[12]Blahos J，Care A D，Sommerville B S.Effect of low calcium and low phosphorus diets on duodenal and ileal absorption of phosphate in chick[J].Endocrinologia experimentalis，1987，21（1）：59 ～ 64.

[13]Blahos J，Care A D.Alternate-day betamethasone treatment does not affect intestinal absorption of calcium and phosphate and growth rate of chicks[J].Endocrinol Exp，1981，15（3）：199 ～ 204.

[14]Borowitz S M，Granrud G S.Ontogeny of intestinal phosphate absorption in rabbits[J].Am J Physiol，1992，262（5 pt 1）：G847 ～ G853.

[15]Cross H S，Debiec H，Peterlik M.Mechanism and regulation of intestinal phosphate absorption[J].Miner Electrolyte Metab，1990，16（2 ～ 3）：115 ～ 124.

[16]Forster I C，Virkki L，Bossi E，et al.Electrogenic kinetics of a mammalian intestinal type IIb Na+/Pi cotransporter[J].Journal of Membrane Biology，2006，212（3）：177 ～ 190.

[17]Fox J，Care A D.Stimulation of Duodenal and Ileal Absorption of Phosphate in the Chick[J].Calcif Tissue Res，1978，26（3）：243 ～ 245.

[18]Hattenhauer O，Traebert M，Murer H，et al.Regulation of small intestinal Na-Pi type IIb cotransporter by dietary phosphate intake[J].Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol，1999，277：G756 ～ G762.

[19]Lee D B N，Walling M W，Brautbar N.Intestinal phosphate absorption:Influence of vitamin D and non-vitamin D factors[J].American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology，1986，250（3）：13 ～ 15.

[20]Liang C T，Barnes J，Sacktor B，et al.Characterization of dietary phosphorus-dependent duodenal calcium uptake in vitamin D-deficient chicks[J].Journal of Membrane Biology，1993，134（3）：189 ～ 196.

[21]McHardy G J R，Parsons D S.The Absorption of Inorganic Phosphate from the Small Intestine of the Rat[J].Q J Exp Physiol Cogn Med Sci，1956，41：398 ～ 409.

[22]Quamme G A.Phosphate transport in intestinal brush-border membrane vesicles:Effect of pH and dietary phosphate[J].American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology，1985，12（2）：G168 ～ G176.

[23]Radanovic T，Wagner C A，Murer H，et al.Regulation of Intestinal Phosphate Transport I.Segmental expression and adaptation to low-Pi diet of the type II b Na+-P i cotransporter in mouse small intestine[J].American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology，2005，288 （351 ～3）：G496 ～ G500.

[24]Rao S V R，Raju M V L N，Panda A K，et al.Performance and bone mineralisation in broiler chicks fed on diets with different concentrations of cholecalciferol at a constant ratio of calcium to non-phytate phosphorus[J].British Poultry Science，2009，50（4）：528 ～ 535.

[25]Reining S C，Liesegang A，Betz H，et al.Expression of renal and intestinal Na/Picotransportersin theabsenceofGABARAP [J].PflügersArch，2010，460：201 ～ 217.

[26]Sabbagh Y，Brien S P O，Song W，et al.Intestinal Npt 2b Plays a Major Role in Phosphate Absorption and Homeostasis[J].Journal of the American Society of Nephrology，2009，20（11）：2348 ～ 2358.

[27]Saddoris K，Walsh M，Radcliffe J S.The effect of dietary P level and the Ca：available P on Na-dependent phosphate transport in the small intestine of weanling pigs[J].FASEB Journal，2006，20（5）：A1053.

[28]Schroder B，Kappner H，Failing K，et al.Mechanisms of intestinal phosphate transport in small ruminants[J].British Journal of Nutrition，1995，74（5）：635～648.

[29]Wang B，Yin Y.Regulation of the type II b sodium-dependent phosphate cotransporter expression in the intestine[J].Frontiers of Agriculture in China，2009，3（2）：226 ～ 230.

[30]Xu H，Collins J F，Bai L，et al.Regulation of the human sodium-phosphate cotransporter NaPi-IIb gene promoter by epidermal growth factor[J].American Journal of Physiology-Cell Physiology，2001，280：628 ～ 636.

[31]Xu H，Bai L，Collins J F，et al.Age-dependent regulation of rat intestinal type IIb sodium-phosphate cotransporter by 1，25-（OH）2vitamin D3[J].Am J Physiol Cell Physiol，2002，282：C487 ～ C493.

[32]Xu H，Inouye M，Hines E R，et al.Transcriptional regulation of the human NaPi-II b cotransporter by EGF in Caco-2 cells involves c-myb[J].American Journal of Physiology-Cell Physiology，2003，284 （553 ～ 5）：C1262～C1271.

[33]Yan F，Angel R，Ashwell C M.Characterization of the Chicken Small Intestine Type II b Sodium Phosphate Cotransporter[J].Poult Sci，2007，86：67 ～ 76.