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发表于 2007-10-29 15:11:44
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我的毕业论文中有关甜菜碱的一部分综述，供参考下：
3 甜菜碱的抗应激机理及其与蛋白质在代谢中的关系
3.1 甜菜碱的理化性质
甜菜碱又称甜菜素，是从甜菜及糖蜜中分离出来的一种天然营养物质，属季胺内酯类生物碱，化学名称为1-羧基，N，N，N-三甲胺乙内酯，分子式为C5H11NO2，分子量为 117.15，是一种类似维生素的物质，有很强的抗氧化性及保湿性，属无毒类物质，广泛存在于植物的根、茎、叶、种子（如甜菜、仙人掌等植物），动物的肝脏、脾脏、睾丸、肾脏、羊水以及鱼类和微生物中。
3.2 甜菜碱的代谢
对于动物来说，甜菜碱的内源性来源是胆碱在线粒体中经胆碱氧化酶系催化反应产生，此过程不可逆。当胆碱合成的甜菜碱不能满足机体需要时，必须补加外源性甜菜碱，因此，甜菜碱也被称为准维生素。甜菜碱含有三个甲基，其中一个甲基直接参与甲基转移，使高半胱氨酸转化为蛋氨酸，另外两个甲基则被氧化分解为二甲基甘氨酸，然后进一步分解成许多次级代谢产物如肌氨酸、甘氨酸、丝氨酸和几个一碳单位。高半胱氨酸在甜菜碱-高半胱氨酸甲基转移酶（Betaine-homocysteic-acid Methyltransferases，BHMT )催化下合成蛋氨酸，同时又在β-胱硫醚合成酶（Cystanthionine-S-synthetase，β-CYST）催化下生成半胱氨酸。
3.3 甜菜碱的抗应激作用
应激能引起动物代谢紊乱，影响动物生长。Teixido N等[86]研究表明，甜菜碱能提高细胞对环境应激的耐受力。Zulkifli I等[87]研究表明，甜菜碱可降低热暴露4h肉鸡的体温，且饮水效果好过饲喂效果。业已证明，甜菜碱能增强高温环境下肉鸡耐受力，提高肉鸡的饲料利用率和成活率[88- 90]，同时还可提高断奶仔猪采食量和生长速度[91]，改善被球虫感染的肉仔鸡的生产性能[92]。甜菜碱抗应激的机制可能有：
3.3.1 调节渗透压
当动物机体遭遇应激，如长途运输、腹泻、热应激及球虫病等时，可导致动物脱水和肠道离子或渗透压的失调[93, 94]，从而使机体细胞处于高渗环境中。为缓解应激危害，细胞必须积聚起离子或者渗透物质以便对抗细胞外这些物质浓度的增高，这类渗透调节物质有β-氨基酸、甘露糖基-糖蛋白、甜菜碱、脯氨酸、甘氨酸等[95- 97]，而氨基酸类似物甜菜碱则是细胞积聚吸收的首选[97]。Imhoff JF等[98]证实，在高盐度的培养基中，真细菌类能蓄积甜菜碱，这说明甜菜碱在渗透压调节中具有重要的作用。但是在应激状态下，胆碱却不能大量合成甜菜碱以适应需要，不足部分需外源添加以适应机体因渗透压变化而对甜菜碱的大量需求。甜菜碱是一种重要的有机渗透剂[99]，当细胞渗透压发生变化时，它可作为一种小分子物质，被细胞吸收。甜菜碱与酶和生物大分子的功能非常吻合，它稳定了蛋白质和膜，并通过增加关键酶和细胞膜的温度和离子耐受性来提高应激细胞胞浆的渗透压[100]，防止细胞水分过分流失及盐类的过度摄入对细胞的危害[101]，有助于保持细胞内的水和电解质之间的良好平衡，从而减轻机体细胞为维持水平衡而对高能耗离子泵的依赖[88]。相应地，动物机体的维持需要量也降低了，因而节约下的能量就可有一部分被用于生产上[102]，如图1[103]。丁熙成等[104]试验发现，电解质平衡紊乱是导致雏鸡感染球虫病死亡的主要原因之一，甜菜碱通过补充钾离子含量，从而缓解雏鸡因感染艾美耳球虫造成的电解质紊乱，又对巨型艾美耳球虫裂殖体繁殖有明显的抑制作用，达到标本兼治的目的。彭新宇等[105]发现添加甜菜碱可提高聚醚类抗生素对感染球虫卵囊的肉鸡增重和抗球虫指数，特别是与马杜拉霉素配合有明显增重作用，而对病变记分和卵囊数量无明显影响。Matthews JO等[106]试验表明，甜菜碱能提高感染堆形艾美耳球虫肉用仔鸡的体增重和采食量。Augustine PC等[107]发现甜菜碱添加到含盐霉素的日粮中，对堆形艾美耳球虫和柔嫩艾美耳球虫发育有不良影响。Fetterer RH等[108]研究表明，甜菜碱能恢复巨型艾美耳球虫所导致的肉鸡体增重的下降，但对堆形艾美耳球虫和柔嫩艾美耳球虫无效，同时还可提高球虫感染鸡十二指肠中甜菜碱的含量。
3.3.2 降低体内高半胱氨酸含量
高半胱氨酸是一种兴奋性氨基酸，也是脑内γ-氨基丁酸（Gamma-Aminobutyric Acid，GABA)合成酶-谷氨酸脱羧酶(Glutamic Acid Decarboxylase，GAD)的抑制剂。GABA是动物中枢神经系统抑制性神经递质，可抑制脑干中呼吸中枢的整合作用，降低动物的呼吸频率，此外，GABA还具有安定、抗惊厥、降血压、增进脑活力、营养神经细胞、促进生长激素分泌以及保肝利肾等作用，因此对畜禽具有很好的抗应激、促生长等作用。Chen Zhong等[109]的试验证明，GABA能提高热应激肉鸡的红细胞含量、体增重及饲料转化率。而甜菜碱通过降低体内高半胱氨酸含量而减轻其对GAD活性的抑制，使GABA的合成量增加，从而导致中枢抑制作用加强[110]。
此外，在日粮中添加甜菜碱可提高β-CYST活性，使蛋氨酸经胱硫醚旁路转移巯基来合成半胱氨酸，从而改善半胱氨酸、谷胱甘肽不足的状况，以增强体液免疫功能，清除体内自由基来缓解应激的危害。但Kim SK等[111]却得出添加甜菜碱对小鼠肝半胱氨酸、谷胱甘肽活性没有影响。不同的研究结果可能试验动物不同等因素有关。
3.3.3 镇静作用
据 Freed WJ等[112]研究表明，甜菜碱有抗小鼠高半胱氨酸、戊四氮和电惊厥发生的作用。药理研究表明，甜菜碱具有明显的镇静作用，增强戊巴比妥钠的催眠作用和抗伤害性刺激及解热作用。因此，在日粮中添加甜菜碱能使肉鸡在热应激条件下保持安静，减少产热，以缓解热应激的危害。
3.3.4 稳定饲料中的维生素
甜菜碱具有较强的保湿性，能增强维生素的稳定性，防止脂溶性维生素A、 D、E、K的氧化，保护其效价。而维生素具有良好的抗热应激作用。维生素C能维持和加强胸腺淋巴细胞功能，促进血清免疫球蛋白和胶原球蛋白的合成，提高血清免疫球蛋白A、G、M和补体C3的浓度，缓解肾上腺类固醇的产生；维生素E能有效地抵抗热应激所诱导活性氧自由基，以减少组织中氧自由基来保护生物膜免遭过氧化物的损伤从而达到保护细胞的作用。
3.4 甜菜碱与蛋白质在代谢中的关系
3.4.1 甜菜碱的转甲基功效
甲基是合成蛋氨酸、核酸、磷脂、肾上腺素等重要生理作用的物质所必需，因此，无论是幼畜还是成年动物都需要稳定的甲基供体。而动物本身不能合成甲基，必须从饲料中摄取。甲基必须由特定的甲基供体来提供，主要的甲基供体有甜菜碱、蛋氨酸、胆碱等。胆碱在提供甲基时必须先在线粒体中氧化为甜菜碱后，才能发挥作用，故胆碱不是有效的甲基供体。蛋氨酸只有一个非稳态甲基，且蛋氨酸价格昂贵，而甜菜碱有三个非稳态甲基，因此，甜菜碱是更有效的甲基供体。从理论上讲，甜菜碱作为甲基供体，其效价比50%氯化胆碱高2.3倍，蛋氨酸高3.7倍。研究表明，甜菜碱主要在肝脏中发挥甲基供体的作用，并受BHMT和β-CYST的调控。当机体甲基供给不足时，通过提高BHMT活性，使高半胱氨酸接受甜菜碱的甲基，合成蛋氨酸；而在甲基供给满足机体需要时，则通过提高β-CYST的活性以实现转硫途径的加速。当添加低剂量的甜菜碱时，由于机体供甲基有限，肝脏通过提高BHMT的活性而不影响β-CYST的活性，从而增加高半胱氨酸与蛋氨酸的循环次数，为物质代谢提供充分的甲基；当添加高剂量的甜菜碱时，肝脏一方面提高BHMT的活性以提供充分的甲基，另一方面提高β-CYST活性，使蛋氨酸经胱硫醚旁路转移巯基来合成半胱氨酸，从而使机体甲基代谢处于稳定的动态平衡[113]。
3.4.2 甜菜碱参与氨基酸代谢
甜菜碱作为甲基供体，与氨基酸，特别是含硫氨基酸的代谢有密切关系。研究表明，BHMT是肝及肾中的必需氨基酸-甲硫氨酸供甲基代谢的关键酶[114]，补加甜菜碱可增加鼠肝脏中BHMT活性[115]。Xue GP等[116]在羊和鼠的实验中，饲喂甜菜碱使动物肝脏中蛋氨酸循环浓度明显增加，甜菜碱通过BHMT发挥甲基供体作用得到进一步的证实。许梓荣等[117]研究结果表明，在1-24日龄艾维茵肉鸡饲粮中添加甜菜碱，能显著提高肝脏BHMT活性，其中以2000mg/kg甜菜碱组效果最明显。冯杰等[113]研究表明，在饲粮中添加1000和1500mg/kg甜菜碱，可增加猪肝脏甜菜BHMT活性。Yagisawa M等[118]研究表明，甜菜碱能提高大鼠肝脏中BHMT活性，降低大鼠血清高半胱氨酸浓度。
另外，甜菜碱与甘氨酸、丝氨酸的代谢也有关。甘氨酸、丝氨酸是甜菜碱的代谢产物，又可以成为机体合成甜菜碱的前体物。甜菜碱转甲基后形成的二甲基甘氨酸，继续脱甲基生成甘氨酸和丝氨酸，从而使血液中氨基酸浓度升高，经过磷脂化途径又可以形成甜菜碱。冯杰等[119]研究表明，不同剂量甜菜碱对肌肉和肝脏的氨基酸组成无显著影响，但对血清游离氨基酸的影响较为明显，其中游离丝氨酸和缬氨酸含量升高较为显著。
3.4.3 促进蛋白质的合成
占秀安[120]研究表明，在29-49日龄艾维茵肉鸡饲粮中添加1000mg/kg甜菜碱，可显著提高肌细胞RNA含量及RNA/DNA比率，降低血清尿酸浓度。黄志毅[121]研究表明，在日粮中添加0.05%、0.1%、0.2%的甜菜碱均可降低热应激状态下肉鸡血清尿酸浓度，各组间差异达显著水平。许梓荣等[122]研究表明，甜菜碱可提高猪血清游离氨基酸、总蛋白含量、背最长肌和肝脏中RNA含量及背最长肌RNA/DNA比率以及肝脏和腺垂体cAMP含量，降低血清尿素氮的含量。这些结果均表明甜菜碱可使蛋白质合成代谢加强，分解速度降低，氮的储留时间延长，从而为动物蛋白质沉积增加提供了证据。RNA含量的增加通常意味着促使蛋白质合成的增加，一方面是肌肉蛋白增加，另一方面维持更高蛋白含量状态的平衡需要更多的酶参与，需要合成较多的酶蛋白。试验猪肌肉和肝脏中RNA含量、RNA/DNA比例的显著提高，为甜菜碱促进蛋白质合成提供了有力的证据。其作用机理可能是：甜菜碱通过增强机体组织的甲基代谢，加速RNA的加工修饰过程。这是因为在RNA聚合酶的作用下，以DNA为模板转录生成的各种前体RNA(包括mRNA、tRNA和rRNA )在用于蛋白质翻译作用之前，必须经过转录后的酶促加工与修饰，其中对其进行甲基化是一种重要的修饰，使RNA的成熟化作用加强、含量增加，从而加强了蛋白质的生物合成过程。 |
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