胍基乙酸的体内代谢及在动物生产中的应用摘要:胍基乙酸是一种新型的营养性饲料添加剂,对提高动物生产性能、改善肉质和促进能量代谢等方面具有重要作用,作者综述了近年来胍基乙酸的体内代谢及在动物生产中的研究进展,为胍基乙酸的进一步研究提供了一定基础。关键词:胍基乙酸;代谢途径;肌酸;能量代谢;生产性能 胍基乙酸又称胍乙酸(guanidine acetic acid,GAA)和N-咪基甘氨酸(N-Amidinoglycine),分子式C3H7N3O2,分子质量为117 ku,无色叶片状或针状结晶,溶于水,极微溶于乙醇和乙醚。GAA最早由Weber从人尿和狗尿中分离出来,并提出GAA是肌酸(creatine)的前体物,是代谢中间产物并由尿排出,但没有对GAA的形成机理进行研究。目前,关于GAA及其盐用作饲料添加剂的研究主要集中在植物性饲料,特别是含有盐酸盐和磷酸盐的植物。使用剂量根据动物种类、年龄及生理状况以颗粒、粉末、胶囊的形式或结合其他生理活性物质一起添加到饲料中。1 GAA在动物体内的代谢途径GAA是人和动物体内合成肌酸的主要内源性物质,而肌酸既可以从日粮中获得也可以通过生物体自身合成,所以肌酸也被称为半必需营养物质。GAA是由甘氨酸和L-精氨酸形成的,即L-精氨酸的胍基键被L-精氨酸甘氨酸咪基转移酶(AGAT)切开转变为L-鸟氨酸,切下的咪基被转移到甘氨酸上形成GAA(Bloch等,1940),所以又称甘氨酸衍生物,分布在动物全身的各个组织器官中(Borsook等,1941;Borsook等,1947),而且是尿中的常规成分(Jaffe,1906;Weber,1936;Bodansky等,1937)。在哺乳动物中,GAA起初被认为只能在肾脏中合V成,后来研究结果发现,其在肝脏和胰脏中同样可Effect of Increasing Amounts of Free Linolenic Acid Infused into theDuodenum of Lactating Dairy Cows on Oxidation Stability of Milk FatLIU Qing-sheng1,2, WANG Jia-qi2, Khas-Erdene2, YANG Guang2, ZHAO Guo-qi1(1. College of Animal Science and Technology of Yangzhou University, Yangzhou 225009 ,China;2. State Key Laboratory of Animal Nutrition , Institute of Animal Sciences,Chinese Academy of Agricultural Sciences , Beijing 100193, China)Abstract: This experiment used four primiparous Holstein cows infused with free linolenic acid (0, 100, 200, 300, 400 g/d) into the duodenum of dairy cows in cross-over design, the author investigated the effect of increasing amounts of free linole-nic acid on the content of fatty acids and oxidation stability in milk fat. The results observed that the content of polyunsaturatedfatty acids, especiallyA-linolenic acid increased significantly in milk fat, but the total activity of superoxide dismutase and totalantioxidant activity were all have the tendency of decreasing, however, the thiobarbituric acid reactive substances have the op-posite tendency. The results showed that fatty acid profile and the oxidation stability in milk fat would be influenced by increas-ing amounts of free linolenic acid infused into the duodenum of dairy cows.Key words: linolenic acid; fatty acid; oxidation stability#13#中国畜牧兽医 2010年第37卷第6期动物营养与饲料科学以合成。随后GAA通过血液循环被转运到肝脏,和腺苷蛋氨酸(SAM)通过S-腺苷蛋氨酸)胍基乙酸N-甲基转移酶(GAMT)的催化形成肌酸(Du等,1937;Daly等, 1985; Stead等, 2001; Komoto等,2003)。Walker(1979)研究结果表明,L-精氨酸和甘氨酸合成GAA是生物体合成肌酸的主要调节点和限速步骤。McGuire等(1984)进一步研究结果表明,肌酸能够通过反调节机制调节AGAT的表达(Van等,1992;Guthmiller等,1994),但不能反调节GAMT的表达(Walker, 1979)。这样就不能把GAA和肌酸的合成顺序颠倒,一定是先合成GAA然后合成肌酸。Walker进一步研究GAA转变为肌酸的新陈代谢过程表明,S-腺嘌呤核苷同型半胱氨酸(SAH)可以通过腺嘌呤核苷同型半胱氨酸水解酶形成腺嘌呤核苷和同型半胱氨酸。生物体内甲基化和同型半胱氨酸的形成是联系非常紧的两个过程(图1)(Georges等,2009),可以更直观的了解GAA、肌酸和同型半胱氨酸在体内代谢过程。通过人体稳定甲基平衡和甲基需要评估的研究结果表明,GAA甲基化形成肌酸所需要的甲基主要来源于S-腺嘌呤核苷蛋氨酸(ASM)而不是和其他甲基化反应的联合(Mudd等,1975,1980;Wyss等,1994,2000;Stead等,2001)。Stead等(2006)研究结果表明,日粮中添加GAA会导致甲基需要量的增加,这样就会导致动物发生胱氨酸血症(Stead等,2001;Fukada等,2006;Setoue等,2008;Ohuchi等,2008)。目前,关于GAA在肠道吸收效率的可靠证据并不多,然而如果GAA穿过肠道黏膜的机理和穿过肌细胞膜相似(即通过肌酸载体将其由肌细胞外转入肌细胞内),就可以表明GAA在肠道的吸收率和在肌细胞的吸收率一样高。最后GAA以和穿过肠道的方式一样穿过肾脏而排出体外(Wyss等,2000;Hoberman等,1948)。图1 GAA、肌酸和同型半胱氨酸主要代谢途径2 GAA在动物生产中的应用2.1 GAA对动物能量代谢的影响 GAA是人和动物体内合成肌酸的主要内源性物质,且肌酸既可以从日粮中获得,也可以通过生物体自身合成,所以称其为半必需营养物质。肌酸是细胞内能量新陈代谢的重要分子,能量暂时存储的场所。它和磷酸肌酸一起组成磷酸原系统,在APT供能不足时,提供P,供ADP重新合成ATP,由于ATP不能直接由体外补充(ATP不能透过细胞膜),所以补充能量物质的方法要么是补充葡萄糖或其他能源物质。GAA是肌酸的天然前体物,因此可以添加GAA来补充肌酸的来源。肌酸被磷酸化后形成磷酸肌酸,后者是动物所有活细胞能量转移的关键物质(Wyss等,2000)。Lemme等(2007)通过在肉仔鸡日粮中分别#14#动物营养与饲料科学中国畜牧兽医 2010年第37卷第6期添加0.02%、0.04%和0.06%的GAA,结果表明,添加0. 04%和0. 06%的GAA组与对照组和0.02%的GAA组相比胸肌中肌酸的含量明显增加且差异达到显著水平(P0.05),添加0.06%的GAA组肌酸含量最高;同时还研究了屠宰后1和4h的磷酸化物质含量,从高能量的磷酸肌酸到低能量的IMP,结果表明,随着GAA添加量的增加,高能量分子的含量也随着增加,特别是ATP的增加更加明显;当添加0.04%的GAA时低能量物质含量达到最低。通过上述试验结果证明,添加的GAA作为肌酸的有效前体可以促进肌肉的能量代谢,不仅影响肌肉中肌酸总量的含量还影响磷酸肌酸和ATP的含量,提高能量利用率。2.2 GAA对动物生产性能的影响 Ringel等(2007)通过给肉仔鸡日粮中分别添加0.0314%、0.0628%、0.0942%和0.1256%的GAA,同时还有正负2个对照组(负对照组是单纯的植物性饲料,正对照组是添加鱼粉的饲料),以上6种日粮含有相同水平的能量、矿物质和可消化蛋白质。试验结果表明,3个添加GGA组和正对照组增重均高于负对照组且差异达到显著水平(P0.05),正对照组组增重效果最为明显,添加0.0942% GAA组次之;料重比均低于负对照组,且正对照组效果最好,0.1256%GAA组次之。Lemme等(2007)同样通过在肉仔鸡的基础日粮中分别添加0.02%、0.04%和0.06%的GAA,在41日龄屠宰后,日粮中添加0.02%和0.04%的GAA组胴体重明显提高,与对照组和添加0.06%的GAA组相比差异达到显著水平(P0.05),而且添加0.04%的效果最好,与0.02%组之间的差异也达到显著水平(P0.05);同时试验结果表明,对肉仔鸡的日采食量均无显著影响,料重比随着添加水平的增加而降低,添加0.04%和0.06%的GAA组与对照组和添加0.02%的GAA组相比差异显著(P0.05)。以上2个试验结果表明,在肉仔鸡日粮中添加GAA能促进肉仔鸡增重和降低料重比,改善营养物质和能量的利用率。Young等(2007)通过在猪日粮中添加肌酸能增加蛋白质的合成代谢,但分解代谢没有变化,从而加快猪的增重。合适的能量水平是其他各种营养物质发挥营养作用的基础,添加GAA能提高磷酸肌酸和ATP等高能量物质利用率,减少碳水化合物、脂肪和蛋白质的分解供能,从而加快动物的生长和提高饲料利用率。2.3 GAA对肌肉中GAA、肌酸和肌酸酐含量的影响 Lemme等(2007)通过高效液相色谱测定肌肉中GAA、肌酸和肌酐酸的含量表明,当日粮中添加0.06%的GAA时,肌肉中的肌酸含量增加约14%,说明日粮中添加的GAA是潜在的肌酸来源;但随着日粮中GAA添加量的增加,肌肉中的GAA含量反而下降。Ringel等(2007)试验结果同样表明,添加GAA后,肉仔鸡胸肌中肌酸含量增加,添加0.0628% GAA时最为显著;血清中的肌酸含量增加时能抑制精氨酸)甘氨酸咪基转移酶(AGAT)的活性,AGAT是催化精氨酸和甘氨酸反应生成GAA的关键酶(Wyss等,2000),因此如果肌酸含量增加时GAA的含量就会降低。肌酸反调节AG-AT是生物合成肌酸的重要酶调节步骤。