动物营养中小肽的研究新进展

apple12151007

　　动物营养中小肽的研究新进展

　　徐海燕　黄志刚　瞿明仁　

　　摘要：自20世纪60年代起人们逐渐认识到除了游离氨基酸，小肽也能够被动物直接吸收利用。它在动物胃肠内被完整地吸收，这被认为是一种重要的生理现象，从而完善了传统蛋白质代谢理论，同时也使小肽营养成为继蛋白质营养研究和应用的又一热点。文中就小肽的概念和分类、吸收机制与吸收特点、影响小肽吸收的因素、小肽的功能等方面作了简要综述。关键词：小肽;吸收;功能;
　　Research Development of Small Peptide in Animal’s Nutrition
　　XU Hai-yan1 HUANG Zhi-gang2 QU Ming-ren*1
　　(1.College of Animal science & Technology;2.College of science，
　　Jiangxi Agriculture University，Nanchang，Jiangxi 330045，China)
　　Abstract：It has been recognized that in addition to amino acid the small peptide can be directly absorbed by animals since 1960s.The small peptide can be absorbed by animal’s stomach and intestine completely.The conception and classification, absorption mechanism and characteristic of the small peptide，as well as its function are introduced in this article.
　　Key word：small peptide;absorption;function
　　传统的经典蛋白质营养理论即氨基酸营养理论认为，动物采食的日粮蛋白质在消化道内经胰蛋白酶和糜蛋白酶作用降解为游离氨基酸和小肽，游离氨基酸可被动物直接利用，而小肽只有在肽酶的作用下进一步降解为游离氨基酸才能被利用。早在1921年Boegland就提出了小肽转运的可能性，但人们受传统蛋白质消化吸收理论的影响，对小肽完整吸收的观点难以接受。20世纪60年代以后，许多学者做了大量的试验后发现，用纯合日粮或低蛋白氨基酸平衡的日粮饲喂动物并不能达到最佳生产性能(Edmonds等，1985)。Agar等(1953)首先观察到肠道能完整地吸收转运双甘肽;此后，Newey和Smith (1960)提出了令人信服的小肽可被完整吸收的论据，证实了完整的甘氨酰-甘氨酸能被转运吸收。Hara等(1984)也指出，蛋白质在消化道中消化终产物的大部分往往是小肽而不是游离氨基酸。之后，小肽的I型载体(Fei等，1994)和Ⅱ型载体(Adibi，1996)分别被克隆。至此，小肽能被完整吸收的观点逐渐被人们认识和利用。近年来，随着小肽的深入研究，小肽营养也已成为继蛋白质营养研究和应用的又一热点。
　　1小肽的概念和分类
　　多肽，是指分子结构介于氨基酸和蛋白质之间的一类化合物。氨基酸是组成多肽和蛋白质的基本基团。一般来讲，多肽的含义更广泛一些，多肽和蛋白质之间并没有严格的区分，多肽指由低于五十个氨基酸组成的化合物，如由三个氨基酸组成叫三肽，四个组成叫四肽，顺此类推;高于五十个氨基酸以上的化合物通常称为蛋白质(冯怀蓉等，2002)。肽中氨基酸残基低于10个的称为寡肽;一般认为，小肽是二肽、三肽。
　　按其所发挥的功能把小肽分为两大类，即功能性小肽和营养性小肽。功能性小肽指能参与调节动物的某些生理活动或具有某些特殊作用的小肽，如抗菌肽、免疫肽、抗氧化肽、激素肽、表皮生长因子等。营养性小肽是指不具有特殊生理调节功能，只为蛋白质合成提供氮架的小肽(郑云峰等，2006)。
　　2小肽的吸收机制
　　小肽与游离氨基酸的吸收存在着2种相互独立的转运机制。游离氨基酸由肠细胞主动转运，存在着中性、酸性、碱性和亚氨基酸4类转运系统，它们逆浓度梯度转运，通过不同的继发性主动重吸收系统而进行。而小肽的吸收机制与其完全不同，小肽的吸收是逆浓度进行的。
　　2.1人和单胃动物小肽的吸收机制
　　单胃动物吸收肽是在肠系膜系统，单胃动物的小肠是小肽吸收的主要场所，由小肠黏膜上皮细胞来完成。日粮蛋白质在胃肠道消化酶的作用下，最终分解成游离氨基酸和2～6肽。这些肽在小肠绒毛膜刷状缘受到氨肽酶N、氨肽酶A的作用，最后大多以游离氨基酸和小肽的形式被完整地吸收，再转运进入血液循环(Gardner等，1991;Bronk等，1993。其转运系统可能有以下3种：1)依赖氢离子浓度或钙离子浓度的主动转运过程，需要消耗ATP(Vincenzini等，1989。Takuwa等(1985)证实，在一定氢离子浓度存在下，囊泡膜刷状缘肽的主动转运加快。这种转运方式在缺氧或添加代谢抑制剂的情况下被抑制。2)第二种是具有pH值依赖性的氢离子/钠离子交换转运系统，不消耗ATP。Daniel等(1994)研究认为，小肽转运的动力来自质子的电化学梯度，质子向细胞内转运的动力产生于刷状缘顶端细胞的氢离子/钠离子互转通道的活动，当小肽以易化扩散的形式进入细胞时，引起细胞的pH 下降，氢离子/钠离子通道被活化，氢离子被释放出细胞，细胞的pH得以恢复到原始水平。当缺少氢离子梯度时，依靠膜外的底物浓度进行;当存在细胞外高内低的氢离子浓度，则以底物浓度的生电共转运系统逆底物浓度进行转运。Fei等(1994)用微电极测定载体PepT1 在转运 Gly-Sar 的前后细胞内的pH，结果发现，pH由7.22降到7.0这说明，此种跨膜转运是与氢离子的跨膜转运一起进行的，如果改变环境的pH，就会影响Gly-Sar的转运。3)第三种是谷胱甘肽(GSH)转运系统。Vincerzini 等(1989)报道，谷胱甘肽的跨膜转运与钠离子、钾离子、锂离子、钙离子和锰离子的浓度梯度有关，而与氢离子浓度无关，其中受钙离子影响最大。由于谷胱甘肽在生物膜内具有抗氧化功能，因而谷胱甘肽转运系统可能具有特殊的生理意义，但目前其机制尚不十分清楚。
　　2.2反刍动物小肽的吸收机制
　　反刍动物在非肠系膜系统部位对小肽的吸收可能存在中间载体转运吸收、简单渗透扩散和通道穿透吸收等超过3种的肽转运机制。在小肽吸收初期以中间载体转运吸收为主，之后通道穿透吸收变为肽的主要吸收方式，这是由于中间载体吸收激活了上皮细胞闭锁小带，使其侧腺扩散，小肽的吸收通道通透性加大，小肽由此通道开始被大量吸收，而在整个吸收过程中一直存在着依赖浓度的简单扩散。Webb(1990)提出反刍动物氨基酸和小肽的吸收存在肠系膜系统和非肠系膜系统两种途径。空肠、结肠、回肠、盲肠吸收的小肽进入肠系膜系统;而由瘤胃、瓣胃、网胃、皱胃和十二指肠吸收的小肽则进入非肠系膜系统。Matthews(1991)用离体瘤胃上皮细胞和瓣胃上皮细胞研究小肽的吸收情况时发现，瘤胃上皮细胞和瓣胃上皮细胞对小肽的吸收是不饱和的被动扩散过程;瓣胃上皮细胞吸收小肽的能力要强于瘤胃上皮细胞。
　　3小肽的吸收特点
　　与游离氨基酸吸收相比，小肽的吸收具有速度快、耗能低、载体不易饱和，且各种肽之间转运无竞争性与抑制性等特点 (Ganapathy等，1985;Rerat等，1988)。Rerat等(1988)报道，向猪十二指肠内分别灌注小肽和游离氨基酸混合物后，除蛋氨酸外，出现在门静脉中的小肽比灌注相应游离氨基酸混合物快，而且吸收峰高。作为肠腔的吸收底物，小肽不仅能增加刷状缘的氨肽酶和二肽酶的活性，而且还能提高小肽载体的数量(Bamba，1993)。Daneil等(1994)认为，小肽载体的吸收能力可能高于各种氨基酸载体吸收能力的总和，小肽中氨基酸残基被迅速吸收的原因，除了小肽吸收机制本身外，可能是小肽本身对氨基酸或氨基酸残基的吸收有促进作用。据 Brandsch等(1994)报道，在生理条件下，空肠中酪蛋白水解中的β-酪内啡肽使L-亮氨酸进入肠壁细胞的动力学常数Km和最大吸收速度Vmax提高。乐国伟等(1997)报道，分别在来航公鸡的十二指肠灌注COP(酪蛋白水解物寡肽)和FAA(游离氨基酸)，10min后，COP组门静脉总氨基酸(TAA)含量显著地高于FAA组。这表明小肽的吸收不仅比游离氨基酸吸收快，而且还有吸收率高、吸收强度大的优势。
　　4影响小肽释放、吸收和转运的因素
　　4.1蛋白质的品质
　　由于各种消化酶的专一性和蛋白质的氨基酸组成不同，决定了蛋白质酶解产生小肽的种类和数量不同。氨基酸平衡的蛋白质易产生数量较多的寡肽，而劣质蛋白质则产生大量的游离氨基酸和少量分子量大的肽片断(Meister，1987)。Rayhunath等(1987)选择α-乳白蛋白、鸡蛋蛋白、羊肉蛋白分解物、小麦谷朊、玉米蛋白，以20%的日粮蛋白质水平喂小鼠，分析回肠滤液后发现，饲喂动物蛋白有较大比例的小肽，饲喂植物蛋白有较多的游离氨基酸。4.2日粮的营养水平
　　Webb等(1992)报道，长期对大鼠限制采食(50%的自由采食)，肠组织吸收 L-Met和L-Met-L-Met的能力上升。对人体的研究发现，限制饮食时肽酶的活性下降，恢复饮食后肽酶的活性逐渐回升。此外，当人的饮食中蛋白质含量增高时，小肠绒毛粘膜刷状缘肽酶的活性增加，低蛋白或无蛋白时肽酶的活性降低，小肽的吸收也随之发生变化。给大鼠饲喂无蛋白质日粮40～80d后，大鼠空肠组织吸收Met的能力下降，而L-Met-L-Met的吸收能力提高。4.3小肽的理化性质
　　小肽的吸收与其理化性质有一定关系，一般较小的肽比大肽、L型比D型、中性比酸碱性肽更易吸收。目前的研究认为，二肽和三肽能完整的吸收，大于三肽的寡肽(Olig-Peptide，OP)是否能完整吸收还存在争议。氨基酸残基构型是小肽转运的决定因素之一，当赖氨酸位于N端与组氨酸构成二肽时，要比它位于C端时吸收速度快;而当它在C端与谷氨酸构成二肽时，其吸收速度更为迅速。此外，肽载体也对小肽的吸收有一定影响，肽载体对底物具有广泛的适应性，几乎能够以所有的二肽三肽作为底物。肽载体对疏水性、侧链体积大的底物具有较高的亲和力，而对亲水性、带电荷的小肽亲和力较小(Matthews，1991)。当蛋白质水解产物中的寡肽和游离氨基酸所占比例较高时，寡肽能诱导肠肽酶的分泌(Bamba等1993)，在肠肽酶的进一步作用下水解释放出游离氨基酸，使游离氨基酸的浓度提高，从而可能加剧游离氨基酸吸收的竞争抑制，进一步减慢肽的吸收速度。不同比例的小肽与游离氨基酸对动物氨基酸的吸收也有影响，小肽比例的增加能够显著提高氨基酸的吸收速度;提高游离氨基酸的浓度或比例时，并不能加快大多数氨基酸的吸收(施用晖等，1996)。
　　4.4加工、贮藏条件
　　加工、贮藏条件是影响蛋白质消化过程中小肽释放量与游离氨基酸比例的重要因素。Restani等(1992)在体外水解试验中，发现蒸制加工后的肉品与冷冻干燥及鲜肉相比，前者释放的SP量少，而鲜肉或冷冻干燥肉品的SP释放量高。进一步研究加工、贮藏对蛋白质消化率与小肽释放量的关系，有助于掌握加工、贮藏等条件对蛋白质和氨基酸消化吸收的影响。4.5其他因素
　　动物所处的生理状态和代谢变化也会影响小肽吸收。其年龄、健康状况、生长阶段等都会影响其对小肽的吸收利用情况。泌乳牛和绵羊在注射牛生长激素(bST)后，肌肉和乳房组织对小肽的利用加强，这可能是由于bST等代谢调节剂加大了机体对与代谢变化有关氨基酸的需要(Boyd等1991)。
　　5小肽的功能
　　小肽在肠道能与特殊受体结合，促进动物胃肠道的生长发育，提高胃肠道消化、吸收功能，部分小肽可被吸收进入血液循环系统，调节机体免疫机能，并通过生长轴调控动物生长，充分发挥动物的生产潜能。所以，小肽的主要功能表现如下：
　　5.1促进氨基酸的吸收利用，提高机体蛋白质的沉积率
　　小肽与游离氨基酸具有相互独立的吸收机制，二者互不干扰，减轻了与游离氨基酸相互竞争吸收位点而产生的颉颃作用，从而促进氨基酸的吸收，加快蛋白质的合成与沉积(Pan等，2001)。小肽能以完整形式被机体吸收进入循环系统, 从而被组织利用来合成蛋白质或直接成为生理活性物质。一些学者认为小肽对动物的营养具有重要作用，为使其达到最佳生产性能，必须供给动物一定量的小肽。小肽不仅能被小肠粘膜吸收利用，而且其合成分子蛋白的速度远远高于氨基酸。动物以小肽形式作为氮源时, 整体蛋白质沉积高于相应的游离氨基酸日粮或完整蛋白质日粮(Infante，1992)。施用晖等(1996)在研究不同比例小肽与游离氨基酸对鸡氨基酸吸收时发现，当完全以小肽的形式供给动物氮源时，赖氨酸的吸收速度不再受精氨酸的影响，从而使蛋白质的沉积率升高。乐国伟等(1998)报道，雏鸡在灌注酪蛋白水解物小肽后可观察到，雏鸡组织蛋白合成率显著高于灌注相应的游离氨基酸混合物组。
　　5.2促进矿物元素的吸收利用
　　在动物体内，多数矿物质元素的吸收均以蛋白质为载体，如钙的吸收需要肠黏膜上的钙转运蛋白，铁的吸收需要铁转运蛋白，且多种矿物元素在体内也是以一种与蛋白质结合的形式存在或发挥作用。Found (1974)指出，位于五元或六元环络合物中心的金属离子可通过小肠绒毛，以小肽形式被吸收。施用晖等(1996)报道，在蛋鸡日粮中添加小肽制品后，血浆中的Fe2+、Zn2+的含量显著高于对照组，蛋壳强度提高。李永富等(2000)报道，对1～21日龄的乳猪分别添加小肽铁和右旋糖苷铁，14日龄时测血清铁蛋白含量，其中添加小肽组显著高于添加右旋糖苷铁组和对照组，这说明以小肽络合物形式存在的矿物离子更易被机体吸收。
　　5.3提高机体的生产性能
　　小肽能提高动物的生产性能，可能与肽链的结构及氨基酸序列有关。多种生物活性小肽(磷酸肽、阿片肽、内啡肽、促泌肽等)可在消化过程中释放出来，促进消化道的蠕动，改善消化机能，促进动物生长(Infante,1992)。大量试验表明，在日粮中添加小肽对动物的生产性能有明显的促进作用。Parisini等(1989)在生长猪日粮中添加少量的小肽制品后，提高了猪的日增重、蛋白质利用率和饲料转化率，其原因可能是与肽链的结构功能有关。施用晖等(1996)报道，在蛋鸡基础日粮中添加小肽制品后，蛋鸡的产蛋率、日产蛋量和饲料转化率均显著提高，蛋壳强度有提高的倾向。
　　5.4提高机体的免疫能力
　　小肽能够加强动物消化道内有益菌群的繁殖，提高菌体蛋白的合成，同时小肽可以提高动物自身免疫力，增强抗病力。此外，蛋白质水解产生的肽具有某些免疫活性，如β-酪蛋白水解产生的三肽和六肽可促进巨噬细胞的吞噬作用;以猪骨髓的一段cDNA为模板合成的一种小肽对革兰氏阳性、阴性菌都有抑制作用。Boyd(1991)研究表明，经蛋白酶、凝乳酶消化获得的β-酪蛋白C末端序列193～209，可诱发大鼠淋巴细胞大量增殖。高萍等(2000)研究表明，注射一定剂量的猪胰多肽，可提高仔猪的血清球蛋白水平，增强仔猪免疫力。
　　5.5其它功能
　　小肽能阻碍脂肪吸收，并能促进“脂质代谢”。因此，在保证摄入足够量肽的基础上，将其它能量组分减至最低，可达到减少体脂沉积的目的，而且可以避免其它方法(如限食加运动)的负面效果(如肌肉组织丧失，体质下降)。在集约化蛋鸡生产中，高产蛋鸡通过摄取含肽饲料保持体重，维持高生产性能。另外有研究发现，在鸡蛋蛋白中提取的某些肽能促进细胞生长和DNA合成。
　　6 小肽的应用前景
　　随着小肽的深入研究，人们对蛋白质和小肽的营养将有一个更加全面的认识。小肽营养的必需性已被许多试验所证实，与游离氨基酸相比，小肽在吸收率和利用率上的优势已经逐渐被人们认可。由于小肽在促进动物生长、增强免疫力、促进肠道发育与成熟、调节内分泌机能等诸多方面发挥重要的生理作用，在畜牧业中将有非常重要的应用价值。同时，小肽本身作为营养物最终被机体所利用，不存在残留或毒、副作用，对畜产品的品质无负面影响，还可作为抗生素的替代品，对节省蛋白质资源，制造绿色食品，维护人类健康具有深远的意义。
　　然而，从当前国内外的研究看出，对小肽作用机理和功能的研究虽已基本了解，但对其应用和生产工艺的研究还不完善;还没有建立一套灵敏度高、简单易行的目标小肽的活性检测体系;基因工程生产小肽与应用阶段还存在一定距离。这些有待进一步系统深入地研究。
　　参考文献
　　[1]Edmonds,Silk D B A,Rees R G.Protein digest and amino acids and peotide nutrition[J].Proc Nutr Soc,1985,44:63
　　[2]Agar W T,F J Hird,G S Sidsu.The active absorptionn of amino acids by the intestine[J].J Physio, 1953, 121:255-263
　　[3]Newey H,Smyth D H.Intracellular hydrolysis of dipeptides during intestinal absorption[J].J Physiol,1960,152:367
　　[4]Hara H,R Funabiki,M Iwata,et al.Portal absorption of small peptides in rats under undrestraied conditions[J].J Nutr,1984,114:1122-1129
　　[5]Fei Y J,Y Kanal,S Hussberger,et al.Expression cloning of a mammalian proton-coupled oligopeptide transporter.Nature,1994,368:563-566
　　[6]Adibi S A, S Schenker, E.Morse. Mechanism of chearance and transfer of dipeptides by perfused human placenta. Am. J. Physiol, 1996,271(3):E535-E540
　　[7]冯怀蓉, 张慧涛, 茆军. 多肽简介及应用[J]. 新疆农业科学, 2002, 39(1): 38-39
　　[8]郑云峰, 许云英, 徐玉娟. 蛋白质营养中小肽的研究新进展[J].饲料工业,2006,27(1): 16-18
　　[9]Gardner M L,Mingworth K M,Kellener J and Wood D.Intestinal absorption of the intact peptide carnosine in man and comparison with intestinal permeability to lactulose[J].J Physiol, 1991, 439: 411-422
　　[10]Bronk J R,Lister N,Helliwell P A.Stereospeeficity of dipeptide transport in rat small intestine in Vitro[J].J Physiol,1993,467:189
　　[11]Vincenzini M T,Iantomasi T,Favilli F.Glutathione transportcross intestinal brush-border membranes:effects of ions,pH, and inhibitors[J].Biochemistry Biophysics Acta,1989,987(1):29-37
　　[12]Takuwa N,Shimada T,Matsumoto H,et al.Proton-coupled transport of glycylglycine in rabbit renal brush-border membrance vesicles[J].Biochem Biophys acta,1985,814:186
　　[13]Daniel H,Boll M,Wenze1 U. Physlological importance and characteristics of peptide transport in intestinal epithelial cells[A].In:Souffrant W B,Hagemeister H(Ed,)6th International Symposium on Digestive Physiology in Pigs[C].Dummerstorf Publ,1994,1:l-7
　　[14]Webb K E. Intestinal absorption of protein hydrolysis products: A review. J Anim Sci, 1990, 68:3011-3022
　　[15]Matthews D M.Peptide absorption.J Clin Pathol,1991,5(Suppl.24):29-40
　　[16]Ganapathy V,Leiback F K.Is intestine transport energized by a proton gradient[J].Am J Physiol,1985,249:Gl53-160
　　[17]Rerat A,et al.Amino acid absorption and production of pancreatic hormones in anaesthetized pigs after duodenal infusions of a milk enzymatic hydrolysate or of free amino acids.Brit J Nutr, 1988,60:121-136
　　[18]Bamba T,et al.Effects of small peptides as intraluminal ahostrates on transport carriers for amino acids and peptide.J Clinic Biochem Nutr,1993,15:33-42
　　[19]Daneil H,Baumanns A. Physiological importance andcharacteristics of peptide transport in intestinal epithelial cells[M].New York:EAAP Publication,1994,102
　　[20]Brandsch M,et al. Beta casomorphins-chemical signals of intestinal transport systems [A ]. In: Bratl V(ed). Beta-Co somorphins and related peptides: Recent development[C]. 1994. 207-209.
　　[21]乐国伟,施用晖,谢君,等.灌注寡肽与游离氨基酸对来航公鸡氨基酸吸收及循环中肽的影响[J].动物营养学报, 1997, 9(4) :14-23
　　[22]Meister H. Chemical aharacterization and opioid activity of an exorphin isolated fromin vivo digests of casein. FEBS Letters. 1986,196:223-227
　　[23]Rayhunath M,S N M urtby,B S N Rao. Protein digestion in vivo:peptides and free amino acids in the jejunum of rats fed different dietary proteins[J].J Clin Biochem Nutr,1987,3:217-226
　　[24]Webb K E Jr,Mattthews J C, Dirienzo D B.Peptide absorption:A review of current concepts and future perspectives[J].J Anim Sci,1992,70:3248-3257
　　[25]施用辉,乐国伟,杨凤,等.不同比例小肽与游离氧基酸对来航公鸡氧基酸吸收的影响[J].四川农业大学学报,1996,51:37-45.
　　[26]Boyd R D.Impact of metabolism modifiers on protein and energy requirements of livestock [J]. Anim Sci,1991,69:56-64.
　　[27]Pan Y,Wong E A,Bloomquist J R,et a1.Expression of a cloned ovine gastrintestinal peptide transporter in xenopus oocytes induces uptake of oligopeptide in vitro[J].J Nutr, 2001, 131: 1264- 1270.
　　[28]Infante J.Nutritional rehabilitation of malnourished Fats by tripeptides:nitrogen metabolism and intestinal response[J].Journal of Nutritional Biochemistry,1992,3:285-290
　　[29]乐国伟,施用晖,蔡学林,等.酶解酪蛋白与相应氨基酸混合物对雏鸡组织蛋白质合成的影响[J].畜牧兽医学报,1998,29(1):10-16
　　[30]Found M T. The physiochemical role of chelated mineral in manin-taining optimal body biological functions [J]. J Applied Nutr,1974,28:5
　　[31]施用晖,乐国伟,左绍群,等.产蛋鸡日粮中添加酪蛋白肽对产蛋性能及血浆肽和铁、锌含量的影响[J].四川农业大学学报,1996,14(增刊):45-50
　　[32]李永富,潘茹芳.小肽络合铁对新生仔猪补铁效果的研究[J].饲料研究,2000(2):11-13
　　[33]Parisini P,Scicipioni P.Effects of peptide in a proteolysate in piglet nutrition[J].Zootecnica e Nutriz-ion-animale,1989,15:637-644

追逐

好长，太基础了，，

qw4137

这么长，楼主辛苦了

yssypz

是最新的吗 以前好像见过的

dudongsheng

不错的文章················谢谢分享

jianlao2008

    好人啊！