家禽回肠内源氨基酸损失评定的研究与展望

2021-11-04 09:06周华金袁建敏
饲料工业 2021年19期
关键词:酪蛋白内源消化率

■周华金 袁建敏

(中国农业大学动物科技学院,动物营养学国家重点实验室,北京 100193)

精准营养是现代养殖业精细化管理的表现,也是实现养殖业效益最大化的保障。在家禽饲料中,准确测定原料氨基酸消化率对于实施精准饲料配方来说意义重大。尽管基于表观回肠氨基酸消化率(appar⁃ent ileal amino acid digestibility, AID)的饲粮配方已被广泛应用了很长时间,但AID受到回肠内源氨基酸(ileal endogenous amino acids, IEAAs)的干扰使测定值偏低。而基于标准回肠氨基酸消化率(standard⁃ized ileal amino acid digestibility, SID)计算的肉鸡饲料配方将IEAAs损失考虑在内,能够更加准确地反映家禽对饲料蛋白质的消化能力,减少氮的排泄。因此,准确测定家禽内源氮排泄量意义重大。

肠道分泌的消化液、黏蛋白和脱落的上皮细胞都是IEAAs的主要来源。目前,家禽内源氮损失的测定常采用无氮日粮法,但Kong等[1]认为无氮日粮中淀粉和葡萄糖比例影响IEAAs损失。已有研究表明,饲粮中淀粉的类型影响肉鸡肠上皮细胞的增殖和凋亡,快速消化淀粉糖代谢过快,导致更多的氨基酸在后肠作为能量代谢消耗,细胞凋亡增加,肠道氨基酸转运功能下降[2]。而能量不足会导致肠道消化酶活性的下降[3],即肠道消化酶的含量也会发生改变。黏蛋白是由肠道杯状细胞产生的,它的分泌既与饲粮氨基酸水平有关,限制饮食中的苏氨酸对肠黏蛋白的合成有显著的影响[4],同时又受到日粮中淀粉种类的影响,抗性淀粉会降低黏蛋白的基因表达,并通过激活Notch 信号通路抑制杯状细胞的发育[5]。

由于淀粉和葡萄糖是无氮日粮的主要成分,那么无氮日粮中不同的淀粉类型、淀粉与糖的比例是否影响肉鸡肠道消化酶、黏蛋白的分泌,使IEAAs损失发生变化?本文围绕肉鸡IEAAs的评定进行综述,以期对无氮日粮配方的完善和SID的准确测定提供新思路。

1 氨基酸消化率的测定

1.1 表观氨基酸消化率

早期测定家禽氨基酸消化率,主要采用收粪法,即收集有完整消化道或去除盲肠鸡的粪便,来测定饲料氨基酸消化率。鉴于家禽后肠微生物影响粪中氨基酸的比例和浓度[6],测定的结果实际上反映的是代谢率而不是消化率,氨基酸消化率测定方法改进为更为可靠的回肠末端食糜法[7],通过在饲料中添加指示剂,对家禽进行屠宰,收集食糜,利用指示剂浓度变化反映营养物质消化情况。依据摄入的日粮氨基酸从消化道近端到回肠末端的损失量占摄入日粮氨基酸的比例,即表观回肠氨基酸消化率(AID),计算方法见式(1)。

由于AID没有考虑内源氨基酸的损失,往往低估了实际氨基酸的消化率[8],尤其是当测定粗蛋白水平较低的饲料氨基酸消化率时,内源氨基酸对总氨基酸流的贡献较大,氨基酸的AID会被低估[9]。

1.2 真回肠氨基酸消化率

由于AID在氨基酸消化率评估上存在不足,研究者认为IEAAs损失与胃肠道健康相关,其估算对确定饲料成分的氨基酸消化率至关重要。动物胃肠道IEAAs 可以分为2 类:基础性部分和特异性部分。用基础损失和特殊损失校正可以得到真回肠氨基酸消化率(ture ileum amino acid digestibility, TID),见式(2)。

其中,基础性IEAAs是由于摄入干物质引起的分泌和排泄,是动物不可避免的最低氨基酸损失量,不受日粮蛋白质或氨基酸摄入量的影响;而特殊IEAAs是因受到特殊饲料原料特性(纤维水平和类型以及抗营养因子等)的影响造成的额外损失,随日粮氨基酸摄入量的增加呈线性增加[4]。也就是说,TID 因饲料成分的组成而有所不同,测定的难点在于一般的方法并不能评定特异性IEAAs,但是可以通过从总的IEAAs 中减去基础性的部分来估算。总的IEAAs 的测定方法有高精氨酸法和同位素示踪法,但家禽缺乏将同型氨基酸转变为赖氨酸的酶,所以高精氨酸法不适用于家禽营养研究。

研究中也常使用成年公鸡强饲法,通过收集排泄物测定真全肠道消化率,该方法的优点是测定时间短,不必考虑饲料适口性的问题。首要的缺点在于强饲的方法作为不正常的饲喂方式造成动物较大应激,仅适用于生理成熟的成年公鸡,其测定结果并不能反映幼龄鸡的消化能力。第二,排泄物中含有来自粪便和尿液的氨基酸,该方法测定的结果更准确的说法应该是“代谢能力”而不是“消化率”。第三,强饲法忽略了后肠微生物对蛋白质消化或利用的影响,以及微生物蛋白质对粪便中氨基酸浓度的贡献[10]。目前,对于肉鸡TID的测定方法并不统一,为了排除盲肠微生物的干扰,有报道利用去盲肠公鸡作为试验对象,并通过禁食的方法测定内源氮损失[11]。研究表明,从平均值来计,去盲肠鸡IEAAs 排出量高于正常鸡,但是并没有出现显著差异[12-13]。

1.3 标准回肠氨基酸消化率

为了将多种研究形成的标准融合在一起,Lemme等[10]通过酶解酪蛋白法测定内源氨基酸,通过IEAAs基础性损失校正AID,提出了“标准回肠氨基酸消化率”(SID)这一概念。因为从总流量中只减去基础性IEAAs,所以数值介于AID和TID之间,与膳食氨基酸水平无关。对于不同饲料原料,通常采用饲粮中添加指示剂测定回肠AID,主要利用无氮日粮法或酶解酪蛋白法测定内源氨基酸的基础损失,SID计算方法见式(3)。

SID体系的优势在于:首先,表观消化率和内源损失不需要在同一个试验中进行;其次,测定内源损失的试验动物处于正常采食的生理状态(无氮日粮法、酶解酪蛋白法);此外,SID 不受日粮氨基酸摄入量的影响,在配制日粮过程中SID 是可加的[9]。Cowieson等[14]利用标准回肠氨基酸消化率,完全纠正了表观消化率对家禽饲料中苏氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、甘氨酸和精氨酸消化率的显著低估效应。在家禽氨基酸消化率的研究中,收集回肠末端食糜比收集粪用于估计氨基酸消化率更有意义,并且SID 纠正了基础性IEAAs 损失,为配制动物饲料提供了更准确的信息。因而SID 常用作评价家禽饲料原料氨基酸营养价值的依据,准确测定基础性IEAAs损失尤为重要。

2 IEAAs的来源及影响因素

2.1 IEAAs的来源

在动物胃肠道中IEAAs 损失主要包括肠道分泌的消化液(唾液、胃液、胆汁以及胰腺分泌的酶等)、肠道脱落的细胞和黏蛋白等[15]。对人的研究表明,虽然肠道仅占人体质量的3%~6%,但却占了人体蛋白质合成的30%[16],半数以上的蛋白质输入肠道,而80%~90%进入消化道的内源性蛋白质经过不断的消化,其产物被重新吸收进入肠道上皮细胞,最终进入门静脉循环[17]。回肠末端测定的IEAAs 流量是消化道中全部内源蛋白分泌和重吸收的差值,回肠末端内源性含氮物质的数量和性质取决于小肠消化和吸收的差异,可以推测:内源蛋白的来源与其进入消化道的位点有关,如果消化性的分泌物为主要成分,那么这种内源蛋白多来自消化和吸收功能较强的十二指肠和空肠;反之,如果有大量的内源损失以黏蛋白和脱落的细胞为主,那么这种内源蛋白很可能来自空肠以后、吸收较差的部位。

2.2 测定方法对IEAAs损失的影响

2.2.1 绝食法

首先,IEAAs 的测定结果与测定方法密切相关,目前主要方法包括:绝食法、回归法、酶解酪蛋白法、无氮日粮法和同位素法,每种方法各有利弊。其中绝食法最为简单,该方法认为家禽绝食36 h后消化道内的氮全部来于内源,但由于胃肠道中缺少食物刺激消化酶的分泌,采用绝食法测定动物IEAAs 损失,其测定值偏低[18],不能代表动物正常采食条件下肠道内源氮排泄情况。这可能与绝食状态下,动物处于非正常生理状态及缺乏饲料对消化道的刺激等有关,因而不益于IEAAs的准确测定。

2.2.2 回归法

在某些情况下,由于需要检测的饲料原料适口性低和抗营养因素,既不能单独饲喂,又不能被长时间的饲喂。由此产生的回归法是饲喂采用一系列不同蛋白质浓度的日粮,通过日粮蛋白质浓度与排出氨基酸浓度之间的关系建立回归公式,公式中日粮蛋白质浓度为零时的氨基酸排出量即为内源氨基酸。因为回归法、无氮日粮法具有共同点:均认为不同日粮扣除的内源性氨基酸是等量的;回归法外推至食入蛋白质的量为零时,近似于无氮日粮法;氨基酸摄入量与食糜中氨基酸总流量间不呈线性关系[19]。Spindler等[20]发现,对于像大麦这样的低蛋白饲料成分,回归方法可能比无氮日粮法更可取。虽然回归法可以评价不同品质、种类的蛋白质对内源氮排泄的影响,但对于5日龄时的雏鸡来说,回归法的氨基酸流量估计值比无氮日粮法高[21]。

2.2.3 酶解酪蛋白超滤法

酶解酪蛋白超滤法是通过酶解酪蛋白(分子量<5 ku)来模拟自然消化的分解产物,假定其饲喂后消化率为100%,通过对食糜离心和超滤分离来自饲粮的小分子蛋白质,大分子量部分为内源蛋白,目前该方法在猪、鸡和人上均有应用[22-24]。通常认为其优点在于从一定程度上避免了由于缺少蛋白质或肽的刺激而导致的消化性分泌的减少,缺点是小分子含氮物(肽类)因超滤损失而低估内源性损失,该方法主要用于SID的计算。

2.2.4 无氮日粮法

无氮日粮法是目前测定猪、鸡氨基酸消化率的常用方法,即利用一定比例的玉米淀粉和葡萄糖替代蛋白质饲料原料,配制成无氮日粮饲喂动物,并假设动物IEAAs 为采食无氮日粮后进入食糜或粪中的蛋白质和氨基酸。该方法考虑了日粮纤维和干物质采食量对内源损失的影响,但同时也被指出动物长时间采食无氮日粮会造成机体负氮平衡。当摄入的必需氨基酸不能满足机体需要时,会导致进入门静脉循环的必需氨基酸水平上调,表明此时机体蛋白净合成效率下降[25]。研究表明猪采食无氮日粮时,机体动员肌肉组织释放大量氨基酸,尤其是谷氨酰胺(glutamine,Gln),Gln 代谢成谷氨酸、脯氨酸等,导致回肠食糜中脯氨酸增加,使得测定结果的准确性受到影响[26]。Golian 等[23]比较了回归法(不同梯度酪蛋白或酶解酪蛋白)、无氮日粮法测定的肉鸡回肠氨基酸流量,结果发现,用高消化蛋白(酪蛋白/酶解酪蛋白)喂养的肉鸡回肠末端氨基酸流量会随着日粮中蛋白质水平的升高而增加,而无氮日粮法测定值最低,并且显著低于最终回归曲线外推到酶解酪蛋白添加量为0 时所得的总IEAAs 损失,但与酪蛋白回归结果差异不显著。也就是说,假设肉鸡在摄入日粮干物质水平一致的条件下,随着蛋白质摄入量的增加,氨基酸流量增加,如果IEAAs 分泌量没有变化,则完全与未消化的饲料蛋白有关。由此可见,使用无氮日粮法不会受到未消化蛋白的影响,其测定最低内源氨基酸排泄量作为标准基础内源性氨基酸损失具有一定优势,并且无氮日粮法具有成本低、易操作的优点,丰富和完善无氮日粮法测定鸡IEAAs损失对于推广SID评价体系很有意义。

2.2.5 同位素标记法

在20世纪80年代和90年代,研究者们利用稳定的同位素15N或者放射性的同位素14C、35S、75Se标记日粮或动物,进而区分粪便或回肠食糜中的外、内源氮,可直接对动物IEAAs排泄量进行估测。其中,根据标记物的不同分为两类:一类是饲料中的蛋白源被15N标记后再饲喂动物,优点是在操作上饲喂标记的日粮蛋白比较简单,日粮和内源的蛋白或氨基酸能够很容易的鉴定、分离和定量;缺点在于体内同位素标记循环速度快,日粮提供的15N 标记氨基酸被迅速吸收并结合到体蛋白质中,使未吸收的膳食蛋白质和内源性蛋白质的区分变得复杂化[27]。第二类是给试验动物注射同位素标记的氨基酸,在注射方式上又存有区别。连续性注射法以血浆作为前体池,当标记物在体内各部位达到平衡状态后,消化道内源氮损失量中标记物富集度与血浆游离氨基酸中标记物富集度相同,进而通过相应公式换算得出IEAAs排泄量。另外,姚军虎等[28]提出皮下一次注射同位素3H 标注的亮氨酸法,该方法放弃了前体池的假设,不要求同位素在体内的富集达到稳定的恒态,认为同一生理条件下,给采食不同日粮的动物一次注射同一小剂量的同位素标记异亮氨酸后,排泄物(或食糜)内源的标记氨基酸丰度与血浆游离的标记氨基酸丰度之比相等,根据此假设并参考饲喂无氮日粮所得的各个内源氨基酸比例,可计算出采食实际日粮时的内源氨基酸损失,并经过了相关试验的验证[29-30]。但是根据公式只能计算出饲喂实际含氮日粮时内源亮氨酸的真实含量,其他IEAAs 的损失量仍然需要依据无氮日粮中各个氨基酸的相对比例进行计算。总体来说,同位素示踪法是测定实际含氮日粮时IEAAs相对准确的方法,但仍然需要借助无氮日粮法,同位素法成本高、操作复杂等因素限制了其应用范围。

2.3 日粮的组成对IEAAs的影响

2.3.1 纤维素和抗营养因子对IEAAs的影响

基础性IEAAs 定义为动物正常生理状态下消化道中不可避免的氨基酸损失,与干物质摄入量有关,与饮食组成无关。但是日粮中的纤维以及抗营养因子等原料特性会造成额外的IEAAs损失,即由原料特性造成的特殊IEAAs损失。研究表明,随着日粮粗纤维水平从7%增加到11%,内源氮损失增加。其原因可能是膳食纤维刺激消化酶的分泌,内源性的氨基酸由于膳食纤维的存在而难以被重新吸收[31]。Kluth等[32]发现,肉鸡日粮中纤维素含量虽然增加IEAAs 损失,但不影响内源氨基酸的组成。此外,纤维素与肠道黏液分泌相关[33],无氮日粮中高纤维含量和高干物质摄入的组合导致消化系统中黏蛋白的输出显著增加。Onyango 等[34]发现,饲粮中的植酸增加了鸡肠道中黏蛋白和唾液酸的损失,并且损失的程度与植酸的类型有关,与游离植酸相比,镁-钾植酸处理组的黏蛋白损失量更大。此外,植酸不仅增加了内源性总蛋白的流量,而且选择性地增加了天冬氨酸、丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸的流量,改变了内源性蛋白的组成[35],主要原因是植酸增加了黏蛋白的分泌,这种影响可以通过添加植酸酶而减少。

2.3.2 日粮中蛋白质浓度对IEAAs的影响

除了抗营养因子,日粮中高蛋白质水平会刺激消化道内相应消化酶的分泌,提高特异性IEAAs损失[36]。Montagne 等[37]发现,当饲粮粗蛋白水平从1%增加到28%时,十二指肠黏蛋白的流量大幅增加,导致了回肠19%的粗蛋白损失,以及高达40%的赖氨酸损失。葡萄糖或氨基酸,尤其谷氨酸和谷氨酰胺,在其穿过肠黏膜的过程中被肠上皮细胞分解代谢,以满足肠道的能量需求[38],部分氨基酸进入合成代谢途径,参与内源蛋白(黏蛋白和消化酶)的合成,因此葡萄糖和氨基酸在不同程度上被阻碍进入门脉循环。并且,缓慢消化的淀粉保留氨基酸对肠黏膜分解代谢的影响,在蛋白质水平不足的日粮中表现得最为明显[39]。

由于氨基酸作为肠道细胞的重要能量来源,当饲粮中氨基酸不能满足动物的需要时,肠细胞正常生理状态发生改变,IEAAs流量也会受到影响。利用同位素示踪法研究发现,饲粮粗蛋白水平在0~12.0%范围内大多数氨基酸的内源损失量随粗蛋白水平的增加大幅增加,随着粗蛋白水平趋于正常饲粮,在12.0%~21.0%范围内,绝大多数氨基酸的内源损失量基本维持在相对稳定的水平[29]。与正常日粮相比,无氮日粮缺乏家禽生长所需的氨基酸,尤其是限制性氨基酸蛋氨酸、赖氨酸,日粮中缺乏蛋氨酸可引起肠道氧化应激,进而导致肠内细胞凋亡增加和局部肠黏膜免疫功能受损[40]。而缺乏赖氨酸则不能支持细胞合成蛋白来维持细胞增殖和细胞周期,导致细胞活力降低和细胞周期阻滞,赖氨酸饥饿时,凋亡相关蛋白(p53、apaf-1、bax、caspase3)明显减少,可能介导了肠上皮细胞的凋亡[41]。饲粮中低水平的苏氨酸可明显降低肉鸡能量和氮的沉积,表现为营养恢复的效率受损和生产性能下降[42],而增加日粮中苏氨酸的水平可以显著提高肉鸡和鸭子肠道中黏蛋白的分泌[43]。以上研究结果在一定程度上表明,对于饲喂无氮日粮的动物,由于缺乏氨基酸可能造成肠道消化液和消化酶分泌减少,使流入后肠道的蛋白质总量和肠蛋白质周转减少,从而低估了基础性IEAAs。

Ravindran等[44]在无氮日粮的基础上添加0、50、100、150 g/kg和200 g/kg的酶解酪蛋白,结果发现肉鸡回肠末端内源性氨基酸流量呈剂量依赖性增加,并引起了内源性蛋白氨基酸组成的变化,这不仅影响氨基酸的维持需求,并对饲料的真实消化率的计算有一定的影响。Cowieson等[14]也发现相似的结果,与无氮日粮法相比,根据回归法将不同梯度酶解酪蛋白的IEAA值外推至蛋白质摄入量为0 时,回肠异亮氨酸(200 vs.321 mg/kg DMI)、缬氨酸(270 vs.341 mg/kg DMI)、丙氨酸(217 vs.262 mg/kg DMI)和丝氨酸(343 vs.577 mg/kg DMI)流量在酶解酪蛋白处理组更高。但也有研究发现,除玉米外,用无氮日粮或添加100 g/kg 酪蛋白所得的SID在多数饲料原料中没有差异[27]。以上结果表明,使用无氮日粮或含氮日粮测定的鸡IEAAs可能是不同的,但是由于无氮日粮的饲料成分更简单准确、方法更容易操作,从而有益于饲料评估的一致性,所以该方法值得进一步的应用和发展。那么除了补充平衡的氨基酸外,能否通过改善无氮日粮的原料组成,使测定的IEAAs损失更加趋近于正常水平?

2.4 无氮日粮的组成对IEAAs的影响

2.4.1 无氮日粮中能量的来源对IEAAs的影响

从能量供给的角度分析,玉米淀粉和葡萄糖是两种常见的能量来源,构成无氮日粮的重要组成部分。许多研究者应用无氮日粮法研究了家禽回肠IEAAs的动态变化,但其中很多研究所使用的无氮日粮中玉米淀粉与葡萄糖或蔗糖的比例存在很大的变化(0.3~9),这可能会导致不同研究测定IEAAs 结果的差异[23,36,45-49]。Kong 等[1]研究了不同比例的淀粉和葡萄糖对肉鸡IEAAs损失的影响,发现以葡萄糖作为单一能源时,除了苏氨酸和脯氨酸外,回肠内大部分氨基酸和总IEAAs的含量显著高于当用玉米淀粉作为单一能源时的结果(17 544 vs. 12 779 mg/kg DMI)。相似的情况也出现在Adedokun 等[50]的研究中,只含葡萄糖的无氮日粮造成的总IEAAs 损失显著高于只含玉米淀粉的无氮日粮(11 080 vs. 6 038 mg/kg DMI)。这些结果表明,无氮日粮中能量的来源的确会改变肉鸡IEAAs 损失,这可能与淀粉结构和消化动力学特性有关。

淀粉的消化动力学取决于淀粉的分子结构。不同植物来源的淀粉中直链淀粉和支链淀粉的比例不同,据报道,籼米中直链淀粉的含量较高(20.57%),玉米中含有较多的抗性淀粉(6.42%),而糯米绝大部分为支链淀粉(95.05%),几乎不含直链淀粉和抗性淀粉,并且在生长猪回肠末端和全消化道内的消化率均达到100%[51]。尽管大多数研究者利用无氮日粮法测定家禽IEAAs 时使用玉米淀粉,但是蜡质玉米、普通玉米和高直链淀粉玉米所得淀粉中直链淀粉的比例依然差异很大,分别为0.68%、25.1%和53.4%[52]。直链淀粉和支链淀粉的含量对淀粉的层次结构有显著的影响,体现在消化速率上的差异。直链淀粉与支链淀粉的比例和淀粉消化率之间的负相关关系已经被证实,含有更多直链的淀粉通常会减缓消化速率[53],而支链含量高的淀粉更容易被消化和吸收,可在餐后迅速产生大量的葡萄糖,促进胰岛素抵抗的发生[54]。营养学上,Englyst等[55]根据不同种类淀粉消化速率的差异,将孵育后20 min内消化的淀粉区分为快速消化淀粉;在20~120 min内消化的淀粉部分定义为慢速消化淀粉,并以抗性淀粉反映剩余没有消化的淀粉成分。由于慢速消化淀粉在小肠内缓慢消化,导致葡萄糖以缓慢、平稳的方式进入血液,降低餐后胰岛素血症,有助于预防人的高血糖症等代谢性疾病,因而得到人们的重视[56]。同样,慢速消化淀粉的消化特性在家禽营养中也发挥着积极作用,利用慢速消化的豌豆淀粉可以显著提高蛋鸡的采食量和体增重,降低了料蛋比[57];肉鸡胸肉重量随慢速消化淀粉线性增加,肉鸡的生产性能和饲料效率也有所提高[58-59,39]。此外,慢速消化淀粉也可以为远端小肠上皮细胞提供能量,潜在地节省了氨基酸的使用[39]。回肠末端内源性含氮物质的数量和性质取决于小肠消化和吸收的差异,不同比例的直链/支链淀粉可能从多个方面影响肉鸡IEAAs损失。

2.4.2 无氮日粮可能通过干物质采食量影响基础性IEAAs

淀粉诱导“回肠制动(ileal brake activation)”效应与采食量有关,当饮食中富含淀粉或纤维时,引起速度减慢速率降低,更多的营养吸收发生在小肠的末端,未消化的淀粉/纤维在回肠中进行碳水化合物的发酵产生短链脂肪酸,进而激活肠内分泌L细胞释放胰高血糖素样肽1(GLP-1)和肽YY(PYY),导致食欲的抑制,即发生回肠制动效应[60-61]。在家禽上,L细胞主要位于空肠和回肠,只有少数位于十二指肠,而在消化道的其他部分则不存在[62]。根据Herwig等[63]的研究,鸡小肠的净重、长度和回肠内容物的重量随慢速消化淀粉浓度的增加呈线性增加,回肠短链脂肪酸含量呈二次型变化,提示L 细胞可能会被激活,但目前在家禽上缺乏直接证据。不过已经被证实的是IEAAs 的损失与干物质摄入量有关,首先,日粮的摄入对肠道黏液的持续合成和分泌非常重要。4周龄肉鸡饥饿、断水72 h后,肠道表面积减少,黏液附着层变薄[64]。Siegert 等[65]在研究中指出,氨基酸消化率的估计差异可能是由于采食量的差异引起不同的基础性IEAAs 损失造成的。无氮日粮中慢速消化淀粉含量高,是否会激活回肠制动效应造成采食量的差异,进而影响IEAAs 损失变化,这一假设需要进一步研究探讨。

2.4.3 无氮日粮中的淀粉影响黏蛋白的分泌

肠道内黏蛋白被认为是最丰富的内源成分,可占氮损失的10.4%,占总干物质的13%。黏蛋白主要发挥保护作用,可将管腔内的食物、消化分泌物,尤其是细菌,从与上皮细胞的直接接触中分离出来。在正常情况下主要的黏蛋白MUC2 在高尔基体中进行高度O-糖基化后不再被机体消化系统降解,丝氨酸和苏氨酸这两种羟基氨基酸是黏蛋白O-聚糖的附着位点,并且通常在靠近附着点处发现脯氨酸[66],所以黏蛋白分泌异常主要会影响内源氨基酸损失中苏氨酸、脯氨酸、丝氨酸和甘氨酸的比例[67]。在家禽上,小肠黏蛋白沿肉鸡小肠远端增加,肠黏蛋白不断地进行动态性的降解和更新,由于周转率不规律,黏液层的厚度取决于合成和降解之间的平衡,日粮中的淀粉与肠道黏蛋白的合成有关。谷物中的丙胺和淀粉提供的谷氨酰胺和葡萄糖是肠道细胞的主要能源,谷氨酰胺在黏蛋白形成的许多方面都有复杂的作用,它与糖酵解产生的果糖-6-磷酸是形成葡萄糖胺-6-磷酸的唯一途径,也是形成所有己糖胺的第一步和限速步骤。谷氨酰胺除去胺后产生的谷氨酸被用来从糖酵解中转移丙酮酸和形成丙氨酸,丙氨酸也是黏蛋白的贡献者,剩下的酮戊二酸通过柠檬酸循环成为主要的和直接的能量来源[68]。Morita等[69]研究发现,小鼠日粮中添加30%直链淀粉增加了小肠分泌性IgA、腔内黏液素含量,促进了黏膜增生以及回肠黏膜蛋白、DNA、RNA含量的增加。

既然黏蛋白是内源氮损失的主要来源,在肠道中由肠内分泌细胞——杯状细胞产生,那么黏液的厚度可能与肠道绒毛或隐窝中杯状细胞的数量有关。Moor等[70]指出,肠上皮细胞分化与日粮营养有关,富含碳水化合物或氨基酸的日粮导致细胞分化类型不同,从而影响细胞的功能。这是因为肠道中不同细胞对燃料利用情况有所不同,肠上皮细胞主要负责将营养物质从管腔转移到基底外侧膜,以更容易获得的葡萄糖作为能量来源[71];而对于杯状细胞来说,尽管同一区域内细胞数量少,但为了满足黏蛋白的不断合成和释放,其对能量的需求相对肠上皮细胞而言更为广泛和复杂,需要消耗大量的氨基酸和谷氨酰胺[72]。由于在肠道隐窝干细胞向杯状细胞方向分化的过程中,受到Notch/Wnt信号通路控制[73]。已有报道证明,当Notch信号被阻断时,细胞质中的Notch成分不再进入细胞核,抑制转录信号,将分化转移到分泌途径,肠道干细胞对Notch抑制非常敏感,如果信号没有进一步的改变,杯状细胞是这种转变的默认结果[74]。研究表明日粮中淀粉种类影响Notch通路,抗性淀粉会降低MUC1的基因表达,并激活Notch通路,抑制杯状细胞的发育[5]。说明无氮日粮中的淀粉可能会通过Notch/Wnt信号通路调控肠道杯状细胞的分化,从而改变黏蛋白的分泌来影响IEAAs的损失,该假设需要进一步研究探讨。

3 小结

无氮日粮法与绝食法相比动物应激小,与酶解酪蛋白法、回归法和同位素标记法相比具有成本低、操作简单易行的优点,因而应用广泛。但是无氮日粮配方的主要成分——淀粉和糖的组成尚无明确定义。随着研究的深入,发现日粮中能量的来源可以影响动物氨基酸代谢,改变肠道黏蛋白合成和肠细胞增殖分化。那么,无氮日粮中采用的淀粉和葡萄糖的比例、淀粉的类型值得进一步探究。通过对分别采食无氮日粮和基础日粮的肉鸡在黏蛋白分泌、主要消化酶活性、肠黏膜完整性、肠上皮细胞的增殖和凋亡状况等造成内源氮损失的主要方面进行探究比较,或许有助于得到更加完善的无氮日粮配方,使其测定的IEAAs损失更趋近正常水平,以降低不同实验室在肉鸡内源氮测定结果之间的差异,有利于完善家禽标准回肠氨基酸消化率评价体系和实现精准营养。

猜你喜欢
酪蛋白内源消化率
乳制品中A1β-酪蛋白、A2β-酪蛋白含量的测定
蛋氨酸对奶牛乳腺酪蛋白合成及其上皮细胞自噬的影响
日粮钙水平对哺乳期云南半细毛羊养分消化率的影响
猪回肠氨基酸消化率的评定方法
提高高粱中蛋白质的消化率
如何提高高粱中蛋白质的消化率(2020.8.20 生物帮)
β-酪蛋白的功能特性及其在婴儿配方乳粉中的应用研究进展
不同复合酶制剂对育肥猪生长性能和营养物质表观消化率的影响
植物内源RNAi抑制CRISPR编辑效率
外源现代中的公正问题