牛磺酸在动物内分泌系统中的生理作用

李晨甦，张 强，王玉婷，任 双，杨建成*

(1.沈阳农业大学，辽宁沈阳 100866；2.沈阳市畜牧兽医局，辽宁沈阳 110000)

专论与讲座

牛磺酸在动物内分泌系统中的生理作用

李晨甦1，张 强2，王玉婷1，任 双1，杨建成1*

(1.沈阳农业大学，辽宁沈阳 100866；2.沈阳市畜牧兽医局，辽宁沈阳 110000)

牛磺酸是一种含硫条件性必需氨基酸，对机体生长发育、繁殖、免疫机能等有重要的营养和生理作用。研究表明，机体缺乏牛磺酸时，内分泌系统功能发生障碍，导致各种内分泌疾病发病率上升，包括甲状腺功能亢进、生殖功能退化、糖尿病、肾脏疾病等内分泌疾病，阻碍机体正常的生长与发育，严重影响畜牧养殖业。近年来，关于牛磺酸对内分泌系统作用的研究并不多，临床上的应用上更不多见。论文对牛磺酸在下丘脑-垂体、甲状腺、肾上腺、性腺、胰岛等器官的内分泌作用进行综述，为牛磺酸在畜牧生产中的应用提供参考。

内分泌系统；牛磺酸；生理功能

牛磺酸又称2-氨基乙磺酸，是1827年从公牛胆汁中分离出来的一种含硫的非蛋白氨基酸，故而得名。纯度较高的牛磺酸是一种白色或无色并且无臭的透明晶体，其化学性非常稳定，不溶于水，以及乙醇、乙醚等有机溶液。牛磺酸以游离氨基酸形式分布于机体的每个器官组织中，与胱氨酸、半胱氨酸的代谢关联密切，但其不参与体内其他蛋白的生物合成。由于机体中牛磺酸自身合成较少，其主要以膳食摄取来满足机体需要。经研究表明，牛磺酸对机体的正常生理功能有着重要的调节和维持作用，包括膜的抗氧化、稳定化、细胞保护、渗透压调节、钙离子调节和抗炎等功能。国内外众多研究结果证明，牛磺酸对维持和稳定内分泌功能更是有着密切的关系。

1 牛磺酸对下丘脑-垂体内分泌功能的影响

牛磺酸可作为神经调节剂，影响下丘脑-垂体激素分泌的水平。研究表明，下丘脑视上核(SON)内牛磺酸含量较高，低渗刺激下，可促使胶质细胞和神经元中的突触小泡释放牛磺酸，抑制催产素(OT)和血管加压素(VP)的分泌[1-2]。在大鼠应激反应试验中，血清中促肾上腺皮质激素(adrenocorticotropic hormone，ACTH)水平显著升高，表明牛磺酸可促进下丘脑-垂体系统分泌ACTH以增强机体抵抗力[3]。少量的牛磺酸可使催乳素和生长激素的分泌增加，当牛磺酸含量过多时，反而会促进下丘脑释放生长激素抑制因子。此外，牛磺酸在垂体神经叶的垂体细胞中含量较多，可在低渗刺激下释放，作为一种抑制性氨基酸，牛磺酸可作用于神经细胞末梢，调控神经激素的释放。牛磺酸与垂体神经末梢细胞中甘氨酸受体(GlyRs)结合，激活Ca2+信号通路，对垂体神经细胞的渗透压系统产生影响，从而调控神经激素的释放，促进垂体神经细胞分泌抗利尿激素和催产素，对神经内分泌功能的调节具有一定的影响[4]。

2 牛磺酸对甲状腺内分泌功能的影响

牛磺酸对甲状腺激素的分泌具有促进作用，能够增强机体代谢能力。张晶晶等[5]研究牛磺酸在鹌鹑甲状腺内分泌系统中的影响，在90日龄鹌鹑的基础日粮中添加牛磺酸，可以显著提高鹌鹑血清中甲状腺激素(T3、T4)的含量。不同时期的大鼠抑制牛磺酸的吸收，血清中甲状腺激素(T3)的含量明显降低[6]。曾得寿等发现，日粮中添加1.5 mg/kg牛磺酸，肉仔鸡的肌肉率明显高于对照组，且血清中甲状腺激素(T3)浓度显著升高，表明牛磺酸可促进甲状腺激素分泌，调节机体代谢[7]。将小鼠暴露于砷的环境中，向饮用水中添加150 mg/kg牛磺酸，饮水60 d后，通过RT-PCR方法检测出小鼠大脑中甲状腺激素受体(thyroid hormone receptors，TR)表达水平明显高于对照组[8]，表明牛磺酸可以提高甲状腺激素受体的基因表达，从而增加甲状腺激素分泌，进而影响甲状腺内分泌功能。

3 牛磺酸对肾脏内分泌功能的影响

牛磺酸对肾脏内分泌系统的影响，主要涉及到1，25-二羟胆钙化醇(1，25-(OH)2D3)和肾素-血管紧张素系统(renin-angiotensin system，RAS)。牛磺酸对1，25-二羟胆钙化醇的分泌具有促进作用。在1α(OH)基因敲除小鼠饮食中补充牛磺酸和维生素D后，其血清中1，25-二羟胆钙化醇水平明显升高，表明牛磺酸可促进外源性维生素D合成1，25-二羟胆钙化醇，从而促进1，25-二羟胆钙化醇分泌[9]。牛磺酸还有助于对维生素D的吸收，早产儿喂养牛磺酸后血清中25羟维生素D3(25-OHD3)和1,25-二羟维生素D3(1,25-(OH)2D3)水平明显增高，其机制可能是牛磺酸可促进性腺激素、生长素等分泌，而这些激素可抑制肾小管对磷的重吸收，减少肾小管上皮无机磷，间接促进1，25-二羟胆钙化醇分泌 。

牛磺酸能够以多种形式调节渗透压，进而减少交感神经兴奋，抑制肾素-血管紧张素系统分泌。向脑脊液、下丘脑等组织注射牛磺酸，能够减少神经递质的释放，通过抑制交感神经兴奋，调控肾素-血管紧张素系统的激素分泌水平，抑制肾素、血管紧张素的释放，进而改善肾脏内分泌功能[10]。牛磺酸可促进水和钠离子在肾脏中的排泄，导致肾血流量增加，降低肾交感神经兴奋，从而抑制肾素-血管紧张素系统，间接地降低肾素、血管紧张素Ⅱ(Ang Ⅱ)释放[11]。给围产期高糖大鼠补充牛磺酸，血清中肾素、血管紧张素水平明显降低，牛磺酸可通过降低血糖来改变中枢压力感受器敏感度、降低交感神经兴奋、抑制肾素-血管紧张素系统过度分泌[12]。牛磺酸能够作为肾素的抑制剂，阻断肾素-血管紧张素系统通路，抑制肾素的合成和释放，血浆中肾素浓度降低从而导致Ang I、Ang Ⅱ水平明显下降[13]。此外，牛磺酸可降低血管紧张素转换酶(ACE)的活性，减少血管紧张素Ⅱ(Ang Ⅱ)的生成，从而影响肾素-血管紧张素系统[14]。

4 牛磺酸对性腺内分泌功能的影响

牛磺酸在男性生殖器官中含量丰富，通过RT-PCR检测出半胱氨酸亚磺酸脱羧酶(CSD)mRNA在大鼠睾丸中有所表达，随着生殖器的老化，牛磺酸的含量也会减少。牛磺酸可以刺激促性腺激素释放激素(gonadotropin releasing hormones，GnRH)、促黄体素(luteinizing hormone，LH)、睾酮(testosterone，T)的分泌。在进行体外培养睾丸间质细胞试验发现，添加0.1 μg/mL～100 μg/mL牛磺酸可以刺激睾酮分泌，而400 μg/mL牛磺酸能够抑制睾丸激素的分泌，说明不同浓度的牛磺酸对睾丸分泌睾酮有双向作用[15]。此外，牛磺酸可以减少老年大鼠睾丸氧化应激和脂质过氧化作用[16]，有效地降低睾丸DNA片段化，增加睾丸Bcl-2蛋白表达，减少细胞色素C，Bax蛋白和Fas，FasL及caspase-3的表达，阻止睾丸细胞凋亡间接地提高血清中睾酮水平，从而促进睾酮的分泌[17-18]。在雌性生殖道包括子宫，输卵管内均有牛磺酸的分泌。适量的牛磺酸可以促进雌激素(E2)的分泌，过量时，雌激素(E2)反而会抑制牛磺酸的合成。向90日龄鹌鹑的基础日粮中添加牛磺酸，当添加量为80 mg/kg时，血清中雌二醇(E2)分泌水平明显升高，提示牛磺酸可促进体内雌激素分泌[5]。机体内雌二醇(E2)浓度过高时，反而会减少半胱亚磺酸脱羧酶(CSAD)和半胱氨酸双加氧酶(CDO)的表达，抑制体内牛磺酸的合成与分泌[19]。

5 牛磺酸对胰岛内分泌功能的影响

牛磺酸可促进胰岛干细胞的分化和成熟，促进胰岛中的B细胞分泌胰岛素，降低机体血糖含量[20]。一方面，牛磺酸进入胰岛B细胞后，与磺胺脲受体(SUR)结合，增强线粒体代谢功能，使ATP敏感性钾通道失活，导致细胞内外电位差，使电压-门控钙离子通道开放，细胞外的Ca2+不断内流，到达一定浓度后，促进胰岛素以胞吐的形式分泌出来[21]。另一方面，胰腺十二指肠同源基因1(pancreatic duodenal homeobox-1,PDX-1)是促进胰岛素基因表达的转录因子，牛磺酸能够上调其在胰岛细胞中的特异性表达，其机制是牛磺酸降低氧化应激反应，促进PDX-1基因的活化，增加胰岛素的合成与分泌，促进胰岛内分泌功能[22-24]。通过RT-PCR检测方法发现，在大鼠胰岛细胞培养液中加入牛磺酸，能够有效降低炎性介质TNF、IL-1等分泌水平，抑制caspase-9激活和细胞色素C的释放，表明牛磺酸的抗炎作用能够抑制胰岛B细胞凋亡，改善胰岛功能，间接地促进胰岛素分泌[25]。牛磺酸的抗氧化性对胰岛B细胞具有抗损伤作用，可防止CMP-Neu5Ac羟化酶对胰岛B细胞的氧化，影响胰岛素分泌水平[26]。然而，胰岛B细胞功能紊乱正是导致糖尿病的主要因素。目前，临床上应用牛磺酸治疗糖尿病较少，但牛磺酸在治疗糖尿病和改善其并发症上起到一定的生理作用，通过调节渗透压促进胰岛素分泌，抗氧化抗炎作用保护胰岛细胞，活化胰岛功能等多种途径改善糖尿病及其并发症的发生[27-28]。

6 小结

综上所述，牛磺酸对下丘脑-垂体、甲状腺、肾上腺、性腺、胰岛等器官内分泌调节均具有重要的生理作用，对机体内分泌系统正常运转起到有效的调节作用，增强机体的疾病防御能力。目前，牛磺酸对内分泌系统的研究并不多，大部分处于基础试验，其作用机制复杂，有待于进一步深入研究，开辟牛磺酸的应用价值。

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Physiological Function of Taurine in Endocrine System

LI Chen-su1,ZHANG Qiang2, WANG Yu-ting1, REN Shuang1, YANG Jian-cheng1

(1.ShenyangAgriculturalUniversity,Shenyang,Liaoning,110866,China;2.ShenyangAnimalHusbandryandVeterinaryBureau,Shenyang,Liaoning,110000,China)

Taurine is a sulfur-containing conditionally essential amino acids, it has important nutritional and physiological effects such as the function of growth and development, reproduction, immune for the body. Studies have shown that when the body lacks taurine, endocrine system disorder occurs resulting in a variety of rising incidences of endocrine diseases, including hyperthyroidism, reproductive function degeneration, diabetes, kidney disease, cardiovascular disease and so on, which can impede the normal growth and development of the body,seriously affect the production of livestock breeding,causing people's attention. In recent years, the research on the effect of taurine on the endocrine system is not much, and the clinical application is less.This article reviewed the endocrine roles of hypothalamus-pituitary, thyroid, adrenal gland, gonads, Langerhans' islet and other organs for providing an important basis for taurine application in human life and livestock production.

endocrine system; taurine; physiological function

2015-11-07

李晨甦(1989-)，女，辽宁沈阳人，硕士研究生，主要从事动物生理学与生殖内分泌学研究。 *通讯作者

S852.2

A

1007-5038(2016)05-0109-04