氨基酸的生物活性及其营养调控功能的研究进展
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动物营养学报 2013，25（3）：447-457
ChineseJournalofAnimalNutrition
doi：10.3969/j.issn.1006-267x.2013.03.001
氨基酸的生物活性及其营养调控功能的研究进展
王洪荣 季 昀
（扬州大学动物科学与技术学院，扬州 225009）
摘 要： 随着氨基酸营养研究的深入，发现部分氨基酸及其代谢产物在体内具有的生物活性对
图 1 精氨酸的主要代谢途径
Fig.1 Themajormetabolicpathway ofarginine[3]
图 2 NO对产能底物代谢的调节
Fig.2 Regulation ofmetabolism ofsubstratesof producing energy by NO[1]
1.2.2 调节泌乳功能 由于精氨酸的代谢产物 NO具有扩张血管、促
营养物质代谢、神经内分泌调节、基因表达、信号转导及免疫功能等都具有调控作用，这些氨基
酸包括精氨酸、谷氨酰胺、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸等，本文综述了这些氨基酸在动物体Leabharlann Baidu的代谢
途径以及它们的营养调控功能的研究进展。
关键词： 氨基酸；生物活性；营养调控
中图分类号：S811.3
文献标识码：A
文 章 编 号 ：1006 -267 X（ 2013 ） 03 -0447 -11
精氨酸及其代谢产物可通过影响外周激素的 分泌提高畜禽采食量[4]。 精氨酸可抑制脂肪细胞 增大，降低脂肪沉积。 饲粮中添加适宜水平的精 氨酸可显著提高环江香猪瘦肉率，显著降低脂肪 率和 背 最 长 肌 中 脂 肪 含 量[5]。 饲 粮 中 添 加 0.125% ～1.000%的精氨酸可显著提高肉鸭采食
图 3 精氨酸对乳蛋白合成调控信号通路的调控
Fig.3 Regulation on signaling pathway of milk protein synthesisby arginine[13 -14]
近年来，越来越多的研究证实了体内某些氨 基酸不仅仅作为蛋白质合成的底物原料，它们还 能够通过自身及其代谢产物所具有的生物活性对 动物机体内许多生命活动产生调节作用，例如调 节营养 物 质 代 谢 （ 蛋 白 质 代 谢、 脂 代 谢、 糖 代 谢 等）、为机体提供能够能量、维持机体内环境稳态、 合成一氧化氮（ NO） 、多胺、谷 胱 甘 肽、 核 酸 激 素 和 神经递质，影响神经和内分泌，调控细胞的基因表 达和信号转导、免疫、抗氧化、抗应激等功能，这些 调节作用最终可影响到动物的生长发育、生产性 能以及健康状况。 目前研究较多的具有明显生物 活性的氨基酸包括精氨酸、谷氨酰胺、亮氨酸、色 氨酸、苏氨酸等，本文总结了它们的代谢途径以及 营养调节作用的研究进展，为通过氨基酸的营养 调控作用来改善动物生产提供参考。
收稿日期：2012 -10 -25 基金项目：国家重点基础研究发展计划（973 计划）项目（2011CB100803）；江苏高校优势学科建设工程资助项目 作者简介：王洪荣（1962—），男，内蒙古丰镇人，教授，博士生导师，主要研究方向为反刍动物氨基酸与脂肪酸营养代谢调控。 E-mail： hr-
wang@yzu.edu.cn
素的含量，进而提高乳产量[11] ，但也有研究表明当 其他必需氨基酸足够的条件下给奶牛真胃灌注无 精氨酸的氨基酸混合物对乳产量及乳成分含量几 乎没有影响[12] ，那么，是否精氨酸水平影响奶牛的 泌乳性能和乳成分组成有待于进一步研究。 细胞 分子水平的研究表明，精氨酸水平可调控奶牛乳 腺上皮细胞的增殖及酪蛋白基因的表达，可通过 调控乳腺上皮细胞内酪氨酸激酶 2 -信号转导和 转录 激 活 子 5 （ Jak2-Stat5 ）、 雷 帕 霉 素 靶 蛋 白 （ mTOR） 信号转导 通 路 影 响 酪 蛋 白 基 因 的 转 录 与 翻译 图（ 3） [13 -14] 。
1 精氨酸
1.1 精氨酸的代谢途径 精氨酸是一种半必需氨基酸，在动物体内具
有重要的生理、代谢调控和营养作用，其代谢途径 见图 1。 精氨酸通过其自身或其代谢产物 多 NO、 胺、鸟氨酸、脯氨酸等在调节机体代谢和繁殖、促 进激素分泌、改善免疫功能、预防心血管疾病和内
皮细胞功能紊乱、维持骨骼肌和大脑功能、组织损 伤与修复等多个方面均发挥重要的功能[1]。 精氨 酸是内源性 NO的唯一前体，可在一氧化氮合成酶 的作用下生成 在 NO，NO 血管扩张过程中作为信 号分子物质来促进血管的舒张，提高胰岛素敏感 组织的血流量。 NO参与调节产能底物代谢（图 2），可降低与脂肪合成和糖异生作用相关基因的 表达，提高激素敏感脂肪酶磷酸化水平进而促进 脂肪分解，此外 NO还能够促进线粒体生物合成和 氧化磷酸化[2]。 精氨酸的代谢产物腐胺、精胺等 多胺类物质在维持细胞膜稳定性方面起重要作 用；肌酸能够在机体运动时迅速补充能量；鸟氨酸 和瓜氨酸是体内尿素循环的重要代谢中间产物。 此外，精氨酸也是氨脱毒所必需的物质，保障中枢 神经系统的健康[1] 。 1.2 精氨酸的营养调控功能 1.2.1 改善动物采食量及畜禽产品品质
448
动物营养学报
卷 25
量、生产性能、饲料转化效率以及胴体品质，降低 皮脂率和肝脂率[6] 。 等 指出了精氨 McKnight [7] 酸减少脂肪合成，提高肌肉含量的可能机理：精氨 酸通过改变能量摄取与消耗的平衡状态进而减少 脂肪，降低白色脂肪组织的生长，具体的机理可能 与精氨酸提高细胞信号分子（ 多胺 NO、 、环腺苷酸 等）促进线粒体合成和棕色脂肪组织生长有关，也 与精氨酸提高能够促进产能底物氧化的基因的表 达有关。
进血管生成的作用，因此调控精氨酸 途 -NO 径可 以促进乳腺及乳腺内血管的生长，提高营养物质 的摄取量，进而改善哺乳动物的泌乳性能[8]。 乳 腺内精氨酸的摄取量通常情况下高于乳中精氨酸 的量，给初产母猪饲粮补充精氨酸或 NO前体物可 以提高其泌乳性能[8 -9]。 对于奶牛而言，研究表明 真胃灌注精氨酸可显著提高奶牛血中精氨酸、鸟 氨酸、尿素含量[10] ，妊娠后期奶牛颈静脉连续灌注 精氨酸能够显著提高血液催乳素、生长激素、胰岛
ChineseJournalofAnimalNutrition
doi：10.3969/j.issn.1006-267x.2013.03.001
氨基酸的生物活性及其营养调控功能的研究进展
王洪荣 季 昀
（扬州大学动物科学与技术学院，扬州 225009）
摘 要： 随着氨基酸营养研究的深入，发现部分氨基酸及其代谢产物在体内具有的生物活性对
图 1 精氨酸的主要代谢途径
Fig.1 Themajormetabolicpathway ofarginine[3]
图 2 NO对产能底物代谢的调节
Fig.2 Regulation ofmetabolism ofsubstratesof producing energy by NO[1]
1.2.2 调节泌乳功能 由于精氨酸的代谢产物 NO具有扩张血管、促
营养物质代谢、神经内分泌调节、基因表达、信号转导及免疫功能等都具有调控作用，这些氨基
酸包括精氨酸、谷氨酰胺、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸等，本文综述了这些氨基酸在动物体Leabharlann Baidu的代谢
途径以及它们的营养调控功能的研究进展。
关键词： 氨基酸；生物活性；营养调控
中图分类号：S811.3
文献标识码：A
文 章 编 号 ：1006 -267 X（ 2013 ） 03 -0447 -11
精氨酸及其代谢产物可通过影响外周激素的 分泌提高畜禽采食量[4]。 精氨酸可抑制脂肪细胞 增大，降低脂肪沉积。 饲粮中添加适宜水平的精 氨酸可显著提高环江香猪瘦肉率，显著降低脂肪 率和 背 最 长 肌 中 脂 肪 含 量[5]。 饲 粮 中 添 加 0.125% ～1.000%的精氨酸可显著提高肉鸭采食
图 3 精氨酸对乳蛋白合成调控信号通路的调控
Fig.3 Regulation on signaling pathway of milk protein synthesisby arginine[13 -14]
近年来，越来越多的研究证实了体内某些氨 基酸不仅仅作为蛋白质合成的底物原料，它们还 能够通过自身及其代谢产物所具有的生物活性对 动物机体内许多生命活动产生调节作用，例如调 节营养 物 质 代 谢 （ 蛋 白 质 代 谢、 脂 代 谢、 糖 代 谢 等）、为机体提供能够能量、维持机体内环境稳态、 合成一氧化氮（ NO） 、多胺、谷 胱 甘 肽、 核 酸 激 素 和 神经递质，影响神经和内分泌，调控细胞的基因表 达和信号转导、免疫、抗氧化、抗应激等功能，这些 调节作用最终可影响到动物的生长发育、生产性 能以及健康状况。 目前研究较多的具有明显生物 活性的氨基酸包括精氨酸、谷氨酰胺、亮氨酸、色 氨酸、苏氨酸等，本文总结了它们的代谢途径以及 营养调节作用的研究进展，为通过氨基酸的营养 调控作用来改善动物生产提供参考。
收稿日期：2012 -10 -25 基金项目：国家重点基础研究发展计划（973 计划）项目（2011CB100803）；江苏高校优势学科建设工程资助项目 作者简介：王洪荣（1962—），男，内蒙古丰镇人，教授，博士生导师，主要研究方向为反刍动物氨基酸与脂肪酸营养代谢调控。 E-mail： hr-
wang@yzu.edu.cn
素的含量，进而提高乳产量[11] ，但也有研究表明当 其他必需氨基酸足够的条件下给奶牛真胃灌注无 精氨酸的氨基酸混合物对乳产量及乳成分含量几 乎没有影响[12] ，那么，是否精氨酸水平影响奶牛的 泌乳性能和乳成分组成有待于进一步研究。 细胞 分子水平的研究表明，精氨酸水平可调控奶牛乳 腺上皮细胞的增殖及酪蛋白基因的表达，可通过 调控乳腺上皮细胞内酪氨酸激酶 2 -信号转导和 转录 激 活 子 5 （ Jak2-Stat5 ）、 雷 帕 霉 素 靶 蛋 白 （ mTOR） 信号转导 通 路 影 响 酪 蛋 白 基 因 的 转 录 与 翻译 图（ 3） [13 -14] 。
1 精氨酸
1.1 精氨酸的代谢途径 精氨酸是一种半必需氨基酸，在动物体内具
有重要的生理、代谢调控和营养作用，其代谢途径 见图 1。 精氨酸通过其自身或其代谢产物 多 NO、 胺、鸟氨酸、脯氨酸等在调节机体代谢和繁殖、促 进激素分泌、改善免疫功能、预防心血管疾病和内
皮细胞功能紊乱、维持骨骼肌和大脑功能、组织损 伤与修复等多个方面均发挥重要的功能[1]。 精氨 酸是内源性 NO的唯一前体，可在一氧化氮合成酶 的作用下生成 在 NO，NO 血管扩张过程中作为信 号分子物质来促进血管的舒张，提高胰岛素敏感 组织的血流量。 NO参与调节产能底物代谢（图 2），可降低与脂肪合成和糖异生作用相关基因的 表达，提高激素敏感脂肪酶磷酸化水平进而促进 脂肪分解，此外 NO还能够促进线粒体生物合成和 氧化磷酸化[2]。 精氨酸的代谢产物腐胺、精胺等 多胺类物质在维持细胞膜稳定性方面起重要作 用；肌酸能够在机体运动时迅速补充能量；鸟氨酸 和瓜氨酸是体内尿素循环的重要代谢中间产物。 此外，精氨酸也是氨脱毒所必需的物质，保障中枢 神经系统的健康[1] 。 1.2 精氨酸的营养调控功能 1.2.1 改善动物采食量及畜禽产品品质
448
动物营养学报
卷 25
量、生产性能、饲料转化效率以及胴体品质，降低 皮脂率和肝脂率[6] 。 等 指出了精氨 McKnight [7] 酸减少脂肪合成，提高肌肉含量的可能机理：精氨 酸通过改变能量摄取与消耗的平衡状态进而减少 脂肪，降低白色脂肪组织的生长，具体的机理可能 与精氨酸提高细胞信号分子（ 多胺 NO、 、环腺苷酸 等）促进线粒体合成和棕色脂肪组织生长有关，也 与精氨酸提高能够促进产能底物氧化的基因的表 达有关。
进血管生成的作用，因此调控精氨酸 途 -NO 径可 以促进乳腺及乳腺内血管的生长，提高营养物质 的摄取量，进而改善哺乳动物的泌乳性能[8]。 乳 腺内精氨酸的摄取量通常情况下高于乳中精氨酸 的量，给初产母猪饲粮补充精氨酸或 NO前体物可 以提高其泌乳性能[8 -9]。 对于奶牛而言，研究表明 真胃灌注精氨酸可显著提高奶牛血中精氨酸、鸟 氨酸、尿素含量[10] ，妊娠后期奶牛颈静脉连续灌注 精氨酸能够显著提高血液催乳素、生长激素、胰岛