谷氨酸对哺乳仔猪器官指数、血液生化指标、血脂水平和抗氧化能力的影响

朱 繁，张 军，王丽霞，贾杏林，印遇龙,3，杨焕胜，3*

(1.湖南农业大学动物医学院， 湖南 长沙 410128； 2.湖南师范大学生命科学学院， 动物营养与人体健康实验室， 湖南 长沙 410081； 3.中国科学院亚热带农业生态研究所， 中国科学院亚热带农业生态过程重点实验室， 湖南 长沙 410125； 4.福建傲农生物科技集团股份有限公司, 福建 厦门 361008)

谷氨酸不仅是机体蛋白质的重要组成成分，也是体内合成其他氨基酸或生物活性分子(如谷胱甘肽)的重要前体物质[1]。谷氨酸是精氨酸家族氨基酸，在动物机体内可以转换为谷氨酰胺、天冬氨酸和精氨酸等其他精氨酸家族氨基酸，进而在机体内发挥作用[1]。作为肠道重要的能量来源，谷氨酸去氨基后形成的α-酮戊二酸可进入三羧酸循环氧化分解产生能量[1]。Stoll等研究发现饲粮中超过90%谷氨酸在仔猪肠道中被代谢掉[2]。谷氨酸参与合成的谷胱甘肽是动物体内抗氧化的重要物质[1,2]。然而，谷氨酸一直被认为是一种非必需氨基酸，所以在膳食和饲粮中很少添加外源性谷氨酸[2,3]。近期研究表明谷氨酸在猪的生长发育、激素分泌、抗氧化能力和神经调节等方面发挥了重要作用[4-7]，对母猪繁殖泌乳性能也有重要的影响[8]。研究表明饲粮中添加1%谷氨酸能够显著提高断奶仔猪肾脏指数、血液生化和激素水平。母猪乳汁中含有大量的谷氨酸，仔猪断奶后不再摄入母乳导致其短时间内谷氨酸摄入量过低，被认为是引起仔猪断奶应激和断奶后生长性能下降的主要原因之一[8]。因此，谷氨酸可能在调节哺乳仔猪生长发育中发挥重要作用。然而，额外补充谷氨酸对哺乳仔猪的影响尚不清楚。因此，本试验旨在研究谷氨酸对哺乳仔猪器官指数、血液生化指标、血脂水平和抗氧化能力的影响。

1 材料与方法

1.1 试验动物和分组设计

本试验在浏阳兴和农牧养殖场进行，选取体况、胎龄和分娩日期一致的长×大母猪6头，每头母猪选取体重相似的仔猪8头(1.55±0.20 kg)，其他的仔猪寄养。每窝仔猪按体重随机分为4个组(2头/组)，仔猪出生后马上打耳标作为标记。4个处理组仔猪每天分别按体重灌服0.18 g/kg氯化钠(对照组，CN组；与0.50 g/kg BW谷氨酸钠的钠含量相当)、0.06 g/kg谷氨酸钠(低剂量组，LMG组)、0.50 g/kg谷氨酸钠(中剂量组，MMG组)和1.00 g/kg谷氨酸钠(高剂量组，HMG组)。仔猪以每天称重后的体重为标准计算口服谷氨酸的剂量。

1.2 饲养管理

试验前清扫、冲洗产床，先用2%NaOH溶液冲洗栏舍，再用1∶200的百毒杀稀释液喷洒猪舍，最后用福尔马林和高锰酸钾(每1 m3加30 mL福尔马林，15 g高锰酸钾)熏蒸12 h，消毒后干燥一周，将妊娠110天的母猪转至消毒后的产床。试验猪饲养于塑胶栅栏地板产床上，仔猪提供保温箱，保温箱温度控制在(28±2)℃,母猪每天8∶30、12∶30和16∶30喂料3次，试验猪自由饮水。仔猪出生后按猪场免疫程序超前免疫猪瘟，在试验期间不注射其他疫苗。初生仔猪吃初乳后再灌服溶于水中的谷氨酸钠。灌服方式为将注射器将针头取掉后直接从喉咙灌入。

1.3 样品采集及制备

分别于试验第7 d和21 d每窝每组随机选择1头仔猪，口服谷氨酸钠后2 h前腔静脉采血5 mL，血液样品4 000×g、4 ℃离心15 min分离血清，-20 ℃保存用于血液生化指标、氨基酸和脂肪酸水平的测定。仔猪采血后屠宰，然后打开腹腔分离脾、肝、心和肾等器官称重，并计算器官指数，计算公式为：脏器指数(g/kg)=器官重量/体重。

1.4 样品分析与测定

1.4.1 血液生化和血脂指标

血清样品4 ℃解冻后，取250 μL用CX4型全自动生化分析仪(美国Beckman公司)测定血清中下列物质的含量或活性：免疫球蛋白G(immunoglobulin G，IgG)、免疫球蛋白M(immunoglobulin M，IgM)、谷丙转氨酶(alanine aminotransferase，ALT)、谷草转氨酶(aspartate aminotransferase，AST)、谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase，GS)、酮戊二酸(ketoglutaric acid，KG)、内毒素(endotoxin，ET)、血红蛋白(hemoglobin，Hb)、ApT酶(ATpase)、总蛋白(total protein，Tp)、甘油三酯(triglyceride，TG)、胆固醇(cholesterol，CH)、高密度脂蛋白(high-density lipoprotein，HDL)、低密度脂蛋白(low density lipoprotein，LDL)和游离脂肪酸(free fatty acid，FFA)。相关生化测定试剂盒购于北京利德曼生化股份有限公司。

1.4.2 抗氧化能力

血清总抗氧化能力(total antioxidant capacity，T-AOC)、谷胱甘肽硫转移酶(glutathione s-transferase，GST)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathion peroxidase，GSH-pX)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)和丙二醛(malondialdehyde，MDA)使用购自南京建成生物工程研究所试剂盒进行测定，测定方法参照试剂盒说明书进行。使用检测仪器为u-Quant全自动酶标仪(美国Bio-Tek Instuments INC)或日本岛津紫外-可见分光光度计(UV-2450)。

1.5 数据处理与统计分析

试验数据经Excel2003初步整理后用SpSS17.0的one-way ANOVA进行统计分析，并用Duncan法进行多重比较，数据以平均数±标准误表示，以p<0.05作为差异显著的判断标准。

2 结果

2.1 谷氨酸对哺乳仔猪脏器指数的影响

由表1可见，口服谷氨酸对7日龄和21日龄哺乳仔猪心指数、肝指数、脾指数和肾指数均没有显著影响(p>0.05)。

表1 口服谷氨酸对哺乳仔猪脏器指数的影响(n=6，g/kg)

Tab.1 Effect of oral administration with glutamate on organ index in sucking pigs (n=6, g/kg)

项目ItemCN组LMG组MMG组HMG组P值P⁃value7天，Day7心指数Cardiacindex0 69±0 020 63±0 040 75±0 080 62±0 020 224肝指数Liverindex3 20±0 173 10±0 153 02±0 333 06±0 130 927脾指数Spleenindex0 21±0 020 24±0 040 21±0 040 19±0 010 686肾指数Kidneyindex0 77±0 050 81±0 040 85±0 020 75±0 050 41621天，Day21心指数Cardiacindex0 49±0 010 47±0 020 46±0 010 51±0 040 402肝指数Liverindex2 12±0 212 31±0 052 27±0 052 23±0 070 703脾指数Spleenindex0 19±0 020 18±0 010 17±0 010 19±0 020 905肾指数Kidneyindex0 57±0 020 57±0 030 58±0 030 65±0 030 155

注：表中同行不相同字母者差异显著(p<0.05)。

Note：Different letters within a line significantly differ from each other(p<0.05).

2.2 谷氨酸对哺乳仔猪血液生化指标的影响

由表2可见，口服谷氨酸对7日龄和21日龄哺乳仔猪血清免疫球蛋白G和M水平均无显著影响(p>0.05)。7日龄和21日龄各处理组间谷丙转氨酶和谷草转氨酶活性无显著影响(p>0.05)。谷氨酸的添加影响了血清谷氨酰胺合成酶活性，7日龄HMG组仔猪血清谷氨酰胺合成酶活性显著高于其他组(p<0.05)，且MMG组仔猪血清谷氨酰胺合成酶活性显著高于对照组和LMG组(p<0.05)，21日龄HMG组仔猪血清谷氨酰胺合成酶活性显著高于对照组和LMG组(p<0.05)。谷氨酸的添加对血液酮戊二酸没有显著影响(p>0.05)。谷氨酸的添加能够影响血液内毒素水平，21日龄对照组显著高于HMG组(p<0.05)，添加谷氨酸能够增加血液血红蛋白的含量，7日龄仔猪对照组显著低于MMG组(p<0.05)，但对21日龄仔猪无显著影响(p>0.05)。血液ATp酶活性也受谷氨酸的影响，21日龄对照组显著高于其他组(p<0.05)。

表2 口服谷氨酸对哺乳仔猪血液生化指标的影响(n=6)

Tab.2 Effect of oral administration with glutamate on plasma biochemical parameters in sucking pigs (n=6)

项目ItemCN组LMG组MMG组HMG组P值P⁃value免疫球蛋白MIgM，g/L7天，Day70 34±0 070 48±0 060 39±0 110 29±0 070 41021天，Day210 28±0 030 26±0 020 21±0 020 28±0 030 232免疫球蛋白GIgG，g/L7天，Day76 70±0 486 61±0 366 06±0 625 91±1 050 45521天，Day213 04±0 263 56±0 312 72±0 203 27±0 270 335谷丙转氨酶ALT，U/L7天，Day739 90±1 0140 58±3 7945 24±10 5045 00±2 590 84421天，Day2137 12±3 6245 12±3 4840 20±1 7235 43±3 400 083谷草转氨酶AST，U/L7天，Day758 35±2 4862 72±5 6259 39±5 7272 43±2 320 46921天，Day21135 64±27 32123 74±36 3087 94±8 27126 65±20 490 597谷氨酰胺合成酶GS，U/mgprot7天，Day768 29±3 15a82 55±5 42a121 55±7 18b144 76±8 52c0 00121天，Day2174 00±4 47a74 82±3 56a82 92±4 53ab94 42±4 92b0 012酮戊二酸KG，ng/L7天，Day780 65±2 1977 15±2 0579 49±2 2977 41±0 680 56921天，Day2174 32±2 2372 29±2 6074 10±1 4677 79±2 780 423内毒素ET，EU/L7天，Day762 95±2 6764 79±5 6971 63±4 9468 37±3 280 61521天，Day2167 18±2 35a64 32±2 48ab64 02±1 32ab57 21±1 62b0 015血红蛋白Hb，μg/mL7天，Day754 84±1 26a61 10±3 37ab64 18±2 78b60 99±1 22ab0 04521天，Day2155 60±0 7859 23±2 1257 74±1 4952 76±2 050 070ATP酶ATPase，U/mgprot7天，Day72 12±0 082 55±0 132 19±0 182 72±0 260 60121天，Day213 99±0 25a3 38±0 24b2 32±0 13c2 76±0 18c0 001

注：表中同行不相同字母者差异显著(p<0.05)。

Note：Different letters within a line significantly differ from each other(p<0.05).

2.3 谷氨酸对哺乳仔猪血脂水平的影响

口服不同剂量的谷氨酸对血液总蛋白、甘油三酯、胆固醇和低密度脂蛋白没有显著影响(p>0.05)(表3)。谷氨酸影响21日龄仔猪高密度脂蛋白的含量，MMG组高密度脂蛋白含量显著高于HMG组(p<0.05)。谷氨酸的添加显著影响了血液游离脂肪酸的含量，7日龄仔猪MMG组含量为104.89±5.03 μmol/L，显著低于对照组的126.91±3.24 μmol/L，LMG组的133.68±6.27 μmol/L和HMG组的141.83±4.88 μmol/L(p<0.05)，21日龄谷氨酸的添加显著降低了血液游离脂肪酸的含量，LMG、MMG、HMG组分别比对照组降低了27.84%、15.87%、31.17%(p<0.05)。

表3 口服谷氨酸对哺乳仔猪血脂水平的影响(n=6)

Tab.3 Effect of oral administration with glutamate on plasma lipids in sucking pigs (n=6)

项目ItemCN组LMG组MMG组HMG组P值P⁃value总蛋白TP，g/L7天，Day771 57±2 5473 88±8 5958 12±4 0358 34±5 010 09521天，Day2158 38±3 5559 83±3 1754 93±4 4359 42±4 240 170甘油三酯TG，mmol/L7天，Day71 83±0 171 84±0 881 69±0 221 91±0 200 33221天，Day210 73±0 091 09±0 131 06±0 181 05±0 250 216胆固醇CH，mmol/L7天，Day73 90±0 402 97±0 104 83±1 453 65±0 410 41921天，Day214 04±0 264 64±0 433 67±0 473 90±0 650 379高密度脂蛋白HDL，mmol/L7天，Day71 24±0 091 05±0 061 23±0 131 19±0 090 56321天，Day211 16±0 10ab1 52±0 06b1 21±0 07ab0 93±0 12a0 004低密度脂蛋白LDL，mmol/L7天，Day71881 38±85 721443 83±78 391719 26±65 672028 16±73 150 53421天，Day212025 20±75 072085 02±29 071925 87±37 182180 39±47 510 882游离脂肪酸FFA，μmol/L7天，Day7126 91±3 24a133 68±6 27a104 89±5 03b141 83±4 88a0 00121天，Day21139 82±6 85a100 90±3 87b117 63±5 65b96 24±7 83b0 001

注：表中同行不相同字母者差异显著(p<0.05)。

Note：Different letters within a line significantly differ from each other(p<0.05).

2.4 谷氨酸对血液抗氧化能力的影响

由表4可见，谷氨酸能够显著影响哺乳仔猪血清抗氧化能力。7日龄仔猪MMG组的总抗氧化能力显著高于其他组(p<0.05)，且HMG组总抗氧化能力显著高于对照组和LMG组(p<0.05)，而21日龄添加谷氨酸对总抗氧化能力没有显著影响(p>0.05)。7日龄和21日龄对照组谷胱甘肽硫转移酶活性显著高于MMG组和HMG组(p<0.05)。MMG组谷胱甘肽过氧化物酶活性显著高于21日龄对照组(p<0.05)，但对7日龄仔猪没有显著影响。谷氨酸降低了7日龄血液超氧化物歧化酶活性，MMG和HMG组显著低于对照组和LMG组(p<0.05)，但谷氨酸的添加显著增加了21日龄仔猪血液超氧化物歧化酶活性(p<0.05)，谷氨酸组均高于对照组。谷氨酸的添加降低了血液丙二醛的浓度，7日龄MMG组显著低于其他组(p<0.05)，同样21日龄谷氨酸组丙二醛显著低于对照组(p<0.05)。

表4 口服谷氨酸对血液抗氧化能力的影响(n=6)

Tab.4 Effect of oral administration with glutamate on plasma antioxidant ability in sucking pigs (n=6)

项目ItemCN组LMG组MMG组HMG组P值P⁃value总抗氧化能力T⁃AOC，U/mL7天，Day715 67±1 03a15 96±0 83a30 39±0 62b19 16±0 74c0 00121天，Day2125 57±1 5025 12±1 8423 92±0 8224 61±1 600 547谷胱甘肽硫转移酶GST，U/mL7天，Day76 34±0 19a5 68±0 22a4 02±0 29b5 43±0 19c0 00121天，Day217 14±0 28a6 73±0 13ab6 47±0 13b6 22±0 26b0 040谷胱甘肽过氧化物酶GSH⁃Px，μmol/L7天，Day7300 09±19 73291 17±29 85289 68±9 42252 67±9 020 28921天，Day21425 84±15 11a454 69±7 89ab479 00±6 77b448 05±10 99ab0 019超氧化物歧化酶SOD，U/mL7天，Day761 17±2 86a65 68±2 86a44 84±1 84b44 59±1 47b0 00121天，Day2126 29±2 26a36 47±1 86b38 14±1 99b41 32±2 40b0 001丙二醛MDA，nmol/mL7天，Day74 70±0 11a4 35±0 20a3 62±0 30b4 77±0 19a0 00421天，Day215 53±0 19a2 86±0 22b2 48±0 31b2 53±0 98b0 001

注：表中同行不相同字母者差异显著(p<0.05)。

Note：Different letters within a line significantly differ from each other(p<0.05).

3 讨论

3.1 谷氨酸对哺乳仔猪血液生化指标的影响

血液生化指标的差异是组织细胞通透性和机体新陈代谢机能发生改变的反映，与动物的营养状态和健康情况密切相关，生化指标的变化可以阐明营养素在机体代谢变化的作用机制[9]。谷氨酰胺合成酶是催化氨与谷氨酸结合生成谷氨酰胺的酶，本实验中添加谷氨酸增加了血液中谷氨酰胺合成酶的含量，促进谷氨酸向谷氨酰胺的合成。酮戊二酸是谷氨酸分解代谢的主要代谢产物[10]，本研究结果表明哺乳仔猪口服谷氨酸以后，血清酮戊二酸水平没有显著变化，说明仔猪口服谷氨酸主要用于谷氨酰胺等合成代谢而不是分解代谢。因此，哺乳仔猪口服谷氨酸可能有助于满足机体生长发育的营养需求。

在儿童试验中发现，摄入谷氨酸和维生素A后血红蛋白显著增加[11]。Zumin的研究也发现谷氨酸摄入与男人血红蛋白水平之间存在正相关关系。本试验中添加谷氨酸增加了试验前期(7日龄)的血红蛋白水平。在狗上的研究发现谷氨酸的摄入和胃酸的分泌有关[12]，在人上的研究也发现谷氨酸能够显著增加胃酸分泌[13]，而非血红素铁吸收跟胃酸分泌有关[14]。谷氨酸摄入后增加了血液氨基酸的吸收，氨基酸能够增加铁离子的吸收。因此，哺乳仔猪口服谷氨酸可能通过改善胃肠道吸收功能提高血红蛋白水平。此外，研究表明谷氨酸摄入和动物瘦素水平正相关，瘦素和红细胞生成素能够协同作用调控红细胞生成[15]。本研究结果表明与瘦素相关的血清脂肪酸水平也具有显著变化。因此，哺乳仔猪口服谷氨酸也可能通过调节血清瘦素水平来影响血红蛋白水平。

肠道革兰阴性细菌释放内毒素，在正常情况下小量间歇地进入门静脉，或漏入肠淋巴并转漏至腹腔，在进入肝脏后迅速被枯否细胞吞噬而被清除，故不能进入体循环。如果肠道屏障功能受到损伤，使肠内的细菌与内毒素进入肠内，再由循环系统散布到全身，将会导致机体发生炎症反应。谷氨酸做为肠道上皮细胞重要能量来源，在促进幼龄动物肠道发育和改善肠道功能中发挥着重要作用[1]。然而，谷氨酸在对抗内毒素的过程中很少有报道，本试验发现添加高剂量的谷氨酸降低了血液内毒素的含量。因此，口服谷氨酸可能通过改善仔猪肠道屏障功能来减少机体内毒素水平，从而改善哺乳仔猪机体健康水平。

3.2 谷氨酸对哺乳仔猪抗氧化能力和血脂水平的影响

总抗氧化能力(T-AOC)可用于评价机体总的抗氧化活性,被认为是反映机体抗氧化能力的一个较好指标[16]。超氧化物歧化酶(SOD)能够催化超氧离子(O2-)自由基的歧化反应，是抗氧化系统的一个重要成分[17-18]。GSH在清除自由基、抗氧化损伤和维持细胞的结构方面都起着重要的作用。GSH-px的作用是催化GSH和H2O2反应生成水，从而减轻细胞膜多不饱和脂肪酸过氧化作用，减少自由基的产生，能够保护细胞膜的完整和功能[19]。GST的主要功能是催化有害物质的亲电子基团与GSH的巯基偶联，增加其疏水性使其易于穿越细胞膜，分解后排出体外，从而达到解毒的目的。MDA是脂质过氧化反应链式终止阶段产生的小分子产物，其含量可以间接反映自由基的产生情况和机体组织细胞的脂质过氧化程度[20-22]。因此，测定SOD，GSH-pX活性和MDA的浓度能够用于监测机体抗氧化能力和氧化损伤情况。我们的研究发现谷氨酸增加了哺乳仔猪血清SOD，GSH-pX活性和降低了MDA的浓度。因此，口服谷氨酸能够增强哺乳仔猪机体抗氧化能力、减小机体氧化损伤。

研究发现怀孕母猪摄入谷氨酸能够调节机体脂肪生成和代谢，增加了血液甘油三脂、胆固醇、LDL和脂肪含量，降低了HDL含量[23]。我们的研究发现HDL和谷氨酸的剂量有关，与对照组相比，低剂量谷氨酸显著升高了21日龄哺乳仔猪血清HDL水平。口服谷氨酸也显著降低21日龄哺乳仔猪血清游离脂肪酸水平。因此，口服谷氨酸可能也促进了机体脂肪酸的合成代谢，从而降低了血清游离氨基酸的水平。此外，谷氨酸对机体脂质代谢的影响受动物年龄或处理时间的影响。进一步实验需要研究谷氨酸调节机体脂肪酸代谢的内在机制。

综上所述，口服谷氨酸能够显著影响哺乳仔猪血液生化指标和血脂水平、提高哺乳仔猪抗氧化能力。

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