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1、谷氨酰胺与鱼类消化吸收能力关系研究进展,冯琳，姜俊，周小秋* 四川农业大学动物营养研究所 四川雅安 625014,主要内容,前言 生产性能 消化吸收能力 作用机制,前言,鱼是低等生物，消化能力弱 血液中丰富的游离氨基酸之一 谷氨酰胺营养研究刚起步,1、谷氨酰胺（Gln）提高鱼生长性能,1.1 Gln促进鱼生长,Gln的适宜添加量：1.22,结果说明：Gln促进建鲤生长,图1 Gln对建鲤PWG的影响（Lin和Zhou，2006）,图2 Gln对建鲤采食量的影响 （Lin和Zhou，2006）,图3 Gln对建鲤饲料效率的影响 （Lin和Zhou，2006）,结果说明：Gln促进鱼生长与提高其采
2、食量和饲料效率有关。,PWG与采食量和饲料效率呈极显著正相关,1.2 Gln提高营养物质的利用能力,表1 Gln对鱼类营养物质沉积率的影响*,相关分析发现：饲料利用率与蛋白质沉积率和脂肪沉积率均呈显著或极显著的正相关。,*，表示最适组较未添加组提高或降低的百分比，表示为测定，P 0.05 。 1-Lin和Zhou，2006；2-杨奇慧等，2008。,提高蛋白质、脂肪和矿物质沉积能力的原因。 提高了鱼的消化吸收能力？（已开展了一些研究） 提高了鱼的营养物质合成能力？（未见报道） 鱼的两个能力都有提高？（未见报道）,2、Gln对鱼消化吸收能力的影响,2.1 Gln对鱼消化能力的影响,酶促化学消化是
3、鱼主要的消化方式，肠内消化酶活力是其消化能力的重要标识（周小秋，2008）。,图4 Gln对建鲤肠道蛋白酶活力的影响 （Lin和Zhou，2006）。,图5 Gln对建鲤肠道脂肪酶活力的影响 （Lin和Zhou，2006）。,图6 Gln对哲罗鲑肠道蛋白酶活力的影响 （徐奇友等，2010）,图7 Gln对哲罗鲑肠道脂肪酶活力的影响 （徐奇友等，2010）,结果说明：Gln能提高哲罗鲑对蛋白质和脂肪的消化能力。,以上的研究表明：Gln提高了鱼类对蛋白质和脂肪的消化能力。 营养物质是否会影响鱼类吸收能力,2.2 Gln对鱼类吸收能力的影响,肠道是营养物质吸收的主要场所。 其吸收能力与肠道内壁面积相
4、关，面积越大，吸收能力越强（一色泰等，1992） 。 皱襞高度是反映吸收面积大小的最重要指标(Halver & Hardy, 2002) 。,图8 Gln对建鲤肠道皱襞高度的影响 （Lin和Zhou，2006）,2.2.1 Gln提高了鱼的肠道吸收面积,Gln能增加建鲤前、中、后肠吸收面积，提高其吸收能力。,Gln对日本对虾肠道皱襞高度的影响,图9 Gln对日本对虾肠道皱襞高度的影响 （叶均安等，2009）,Gln能增加日本对虾肠道的吸收面积,2.2.2 Gln提高了鱼类收酶的活力,营养物质主要通过主动转运形式吸收 Na+, K+-ATPase 的活性可反映肠黏膜吸收能力(Rboads等，19
5、98 )。,图10 Gln对建鲤肠道Na+,K+-ATPase活力的影响 （Lin和Zhou，2006）,Gln提高了建鲤的刷状缘Na+,K+-ATPase活力，从而提高了对营养物质的吸收能力。,图11 Gln对哲罗鲑肠道Na+,K+-ATPase活力的影响 （徐奇友等，2010）,Gln提高了哲罗鱼的刷状缘Na+,K+-ATPase活力，从而提高了对营养物质的吸收能力。,2.2.3 Gln提高了草鱼肠道对氨基酸的吸收能力,Gln促进了草鱼肠道对亮氨酸和脯氨酸的吸收,图12 Gln对草鱼肠道氨基酸吸收的影响 （叶元土等，2007）,以上结果说明：Gln提高鱼类的消化吸收能力 其作用机制 消化能
6、力与消化器官生长发育密切相关。 肠细胞是鱼类肠道主要的功能性细胞，其正常生长发育、结构和功能正常与肠道功能联系密切。,3、Gln影响鱼消化吸收能力的机制,3.1. Gln促进了建鲤消化器官的生长发育,Gln促进了鱼类肝胰脏和肠道的生长发育。,表2 Gln对建鲤消化器官体指数和蛋白含量的影响*,*表示最适组（1.2%Gln）较未添加组提高的百分比，P 0.05 。Lin和Zhou，2006。,3.1.1 Gln促进了建鲤肝胰脏和肠道的生长发育,3.1.2 Gln改善了建鲤肠道黏膜的结构,Gln改善前、中、后肠黏膜结构。 肠细胞的生长发育,图13 Gln对建鲤肠道黏膜结构的影响（周小秋等，2005
7、）,3.2 Gln对鱼肠细胞增殖分化和功能的影响,图14 Gln对鱼肠细胞生长的影响（姜俊和周小秋，2005）,Gln缺乏，仍有少量细胞存活生长，形成一些小的细胞集落(A); 1000mg/L时，迅速生长，贴壁生长数量明显增多(B),3.2.1 Gln促进了鱼肠细胞生长,3.2.2 Gln促进了鱼肠细胞增殖分化,肠细胞增殖分化是肠道生长发育的基础。MTT OD值能敏感反应细胞增殖，AKP活力则能敏感反应肠细胞发育状况。,图15 Gln对鱼肠细胞 MTT OD值的影响（Jiang和Zhou，2009）,图16 Gln对鱼肠细胞AKP活力的影响（Jiang和Zhou，2009）,Gln促进了鱼肠细
8、胞的增殖分化,3.2.3 Gln提高鱼肠细胞营养物质利用能力,表3 Gln对鱼肠细胞蛋白质沉积量和沉积率的影响 （姜俊和周小秋，2005）,Gln提高了鱼类肠细胞蛋白质利用能力,表4 Gln对鱼肠细胞氨生成量的影响 （姜俊和周小秋，2005）,Gln降低了鱼类肠细胞氨产量。,3.3 Gln对鱼肠细胞氧化损伤的保护作用,3.3.1 Gln保证鲤肠细胞膜结构完整性和功能正常,表6 Gln对鲤肠细胞培养液中LDH活力的影响（周小秋等，2009）,Gln对肠细胞膜结构的完整性具有保护作用。,LDH是胞浆内酶，其溢出胞外的酶活力是反映细胞膜结构完整性的重要指标,Na+，K+-ATPase活力可以反映细胞
9、的代谢水平和小肠粘膜的吸收功能（Zhou等，2007）。 -GT是一种质膜结合蛋白，它能催化下谷氨酞基团的转移，参与“-谷氨酞循环”和氨基酸的跨细胞膜转运，是氨基酸和蛋白质的吸收必须的（Elce等，2001）。,表7 Gln对鱼肠细胞Na+,K+-ATPase和-GT活力的影响（陈瑾和周小秋，2009）,Gln保证了肠细胞的功能正常,细胞氧化损伤通常会引起肠细胞生长受阻、结构和功能异常。 鱼肠细胞很容易受到氧化损伤。 关于Gln对鱼肠细胞氧化损伤的保护作用开展了一些研究。,结果说明：Gln对鱼类肠细胞脂质和蛋白质氧化损伤有保护作用。,3.3.2 Gln对鱼肠细胞氧化损伤的有保护作用,表8 Gl
10、n对鱼肠细胞MDA和蛋白质羰基含量的影响 （Chen和Zhou，2009）,MDA和蛋白质羰基可敏感反映细胞脂质和蛋白质的氧化损伤,通常体内的自由基以含氧自由基为主，通常包括：超氧阴离子自由基、羟自由基、单线态氧以及过氧化氢等。过多的活性氧会对细胞产生毒性效应，生物大分子氧化破坏，细胞损伤，功能异常。 超氧阴离子是细胞第一个生成的氧自由基，是所有氧自由基的前身；羟自由基是化学性质最活泼的活性氧分子。 因此，超氧阴离子自由基和羟自由基的清除能力对细胞非常重要，是细胞抗氧化能力的重要标识（Halliwe等，2004）。,3.3.2 Gln对鱼肠细胞抗氧化能力的影响,Gln使鱼肠细胞抗超氧阴离子和羟
11、自由基能力保持正常水平，维持了肠细胞的抗氧化能力。,表9 Gln对鱼肠细胞超氧阴离子和羟自由基清除能力影响（陈瑾和周小秋等，2009）,在抗氧化防护体系中，抗氧化酶可协助清除自由基，减轻和消除氧化损伤，主要的包括： 超氧化物歧化酶（SOD） ：加速超氧阴离子发生歧化作用，清除超氧阴离子 过氧化氢酶（CAT）： 可催化H2O2转变为H2O和O2 谷胱甘肽过氧化物酶（GPX） ：催化几乎所有的有机氢过氧化物(ROOH)转变为ROH，减轻对机体的损伤 谷胱甘肽还原酶（GR）：催化谷胱甘肽氧化型还原为还原型 谷胱甘肽-S-转移酶（GST） ：催化某些内源性或外来有害物质的亲电子基团与还原型谷胱甘肽的琉
12、基结合，增加其疏水性使其易于排出体外，从而达到解毒的目的。,3.3.3 Gln对鱼肠细胞抗氧化酶系统的影响,表9 Gln对鱼肠细胞抗氧化酶活力的影响 （Chen和Zhou，2009）,Gln处理组酶活与对照组无差异。因此，Gln对肠细胞的抗氧化酶性抗氧化系统有保护作用,3.3.4 Gln对鱼肠细胞抗氧化非酶系统的影响,Gln使鱼肠细胞非酶抗氧化物GSH及比例保持正常水平，维持了肠细胞的非酶抗氧化物清除自由基的能力。,表10 Gln对鱼肠细胞GSH含量的影响 （Chen和Zhou，2009）,GSH是鱼类最主要的非酶抗氧化物质，其含量是细胞抗氧能力的重要标识,3.4 Gln对鱼肠细胞蛋白合成能力
13、的影响,蛋白质是细胞功能的直接执行者，蛋白质合成是肠细胞增殖分化基础。,Gln提高了鱼前、中肠细胞蛋白质合成能力,图17 Gln对鱼肠细胞 蛋白质合成率的影响 （姜俊和周小秋，2009）,3.4.1 TOR与Gln促进肠细胞蛋白质合成调控,TOR是细胞蛋白质合成调控的关键信号分子。,图18 TOR与IECs蛋白质合成力调控（姜俊和周小秋，2009）,TOR信号参与了Gln促进鲤IECs蛋白质的调控。,3.4.2 GLS与Gln促进肠细胞蛋白质合成调控,GLS是细胞代谢分解利用Gln的关键酶。,图19 GLS与肠细胞蛋白质合成力调控（姜俊和周小秋，2009）,DON：GLS抑制剂,GLS参与了G
14、ln促进鱼类IECs蛋白质合成的调控。,a,b,c,3.4.3 其它途径参与了肠细胞蛋白质合成调控,图20 同时添加TOR和GLS的抑制剂后肠细胞蛋白质合成率的变化 （姜俊和周小秋，2009）,存在TOR和GLS以外的途径参与Gln促进鱼肠细胞蛋白质合成的调控。,3.4.4 Gln对鲤肠细胞中GLS基因表达的影响,图21 Gln对鱼肠细胞 GLS mRNA表达量的影响 （姜俊和周小秋，2009）,Gln提高了鱼肠细胞GLS基因的表达,3.4.5 Gln对鲤肠细胞中TOR基因表达的影响,Gln提高了鱼类肠细胞TOR基因的表达。 Gln可能通过促进肠细胞TOR基因表达的方式提高肠细胞的蛋白质合成能力。,表11 Gln对鲤肠细胞中TOR基因表达的影响 （姜俊和周小秋，2009）,Gln的可能作用途径,Gln,抗氧化酶和非酶物质,抗氧化能力,消化吸收能力力 细胞增殖分化、结构和功能,TOR 基因表达,蛋白质合成,GLS 基因表达,Gln代谢利用,进一步研究的问题,1、关于Gln通过保护鱼肠细胞的结构和功能正常已经证实，但是否通过其提高抗氧化能力及其作用机制需要进一步研究。 2、关于Gln是否对鱼肠细胞损伤有修复作用及其作用机制需要进一步研究。 3、关于Gln影响肠细胞蛋白质合成的信号通路与TOR和GLS通路有关，但是其它通路是什么需要进一步研究。,Thank you！,
