谷氨酰胺二肽的生理功能及其在斷奶仔豬上的應(yīng)用

山東省濱州畜牧獸醫(yī)研究院 霍 芳 付石軍 郭時金 張志美 沈志強

在早期斷奶仔豬日糧中添加適量的谷氨酰胺（Gln）可緩解仔豬斷奶應(yīng)激，提高斷奶仔豬生長性能和免疫能力，降低腹瀉率，但Gln具有熱不穩(wěn)定性及溶解度低等缺點，嚴(yán)重影響了Gln在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用。谷氨酰胺二肽是Gln和其他氨基酸形成的一種復(fù)合物，主要包括丙氨酰-谷氨酰胺（Ala-Gln）和甘氨酰-谷氨酰胺（Gly-Gln）。 谷氨酰胺二肽具有水溶解度高、穩(wěn)定性好、吸收率高等優(yōu)點，在動物生產(chǎn)上有很好的應(yīng)用前景。本文綜述了谷氨酰胺二肽的代謝機制、生理功能及其對早期斷奶仔豬生長性能、免疫功能、抗氧化機能及激素水平等方面的影響。

1 谷氨酰胺二肽的生理功能

1.1 保護腸道完整性 谷氨酰胺二肽具有維持?jǐn)嗄套胸i腸道正常形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能等作用。王輝（2010）研究表明，谷氨酰胺二肽可通過提高空腸組織谷氨酰胺酶活力和二胺氧化酶活力，加強細(xì)胞對谷氨酰胺的利用強度，從而促進細(xì)胞增殖，抑制細(xì)胞凋亡，提高組織蛋白含量，最終起到保護細(xì)胞完整性的作用。谷氨酰胺二肽保護腸道完整性的作用機制可能是：（1）谷氨酰胺二肽提供了小腸上皮細(xì)胞復(fù)制的“燃料”和氮源-Gln，作為腸黏膜的主要能量來源及嘌呤和蛋白質(zhì)的氮源供體，用于維持依賴于ATP的許多代謝過程的順利進行；（2）由Gln代謝產(chǎn)生的鳥氨酸是多胺合成的重要前提，而多胺是一種脂肪組胺類，在腸道細(xì)胞的增殖、分化及受損腸上皮的修復(fù)等過程中均有重要的作用；（3）由Gln代謝產(chǎn)生的精氨酸（Arg）作為合成NO的前體發(fā)揮著重要作用，NO在調(diào)控小腸血流、腸道的分泌及完整性等方面起重要作用；（4）以Gln代謝產(chǎn)物為主要前體而合成的谷胱甘肽在保護腸道免受細(xì)菌和毒素的侵害中也有積極作用（袁雪波等，2009）。

1.2 維持機體免疫功能 谷氨酰胺二肽在維持機體免疫功能中起著非常重要的作用。谷氨酰胺二肽分解成谷氨酰胺后，主要是通過參與淋巴細(xì)胞的代謝，影響多種激素以及細(xì)胞因子的分泌等方面對機體免疫應(yīng)答發(fā)揮作用，它既是淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的主要能源，又是淋巴細(xì)胞受抗原刺激后大量增殖分化中核苷酸合成的重要前體，使胸腺細(xì)胞計數(shù)增多，增加植物血凝素有絲分裂原的產(chǎn)生，并且顯著提高T淋巴細(xì)胞對有絲分裂原的反應(yīng)性，有利于巨噬細(xì)胞在免疫應(yīng)答過程中合成mRNA，釋放大量分泌性細(xì)胞因子（如腫瘤壞死因子、白細(xì)胞介素），增強巨噬細(xì)胞吞噬能力（陳娟娟和車向榮，2007）。

谷氨酰胺二肽可以代替Gln改善應(yīng)激狀態(tài)下腸道免疫功能，保護小腸黏膜屏障以抵抗細(xì)菌、毒素的入侵，減少細(xì)菌移位，促進淋巴細(xì)胞的增殖（余珊珊，2011）。機體在應(yīng)激狀態(tài)下，Gln的缺乏會大幅降低腸腔中分泌型免疫球蛋白 （S-IgA）的含量，S-IgA是在腸道內(nèi)起主要免疫功能作用的漿細(xì)胞分泌IgA與內(nèi)皮細(xì)胞的結(jié)合物，其在阻止細(xì)菌對腸上皮細(xì)胞表面的黏附、抑制細(xì)菌增殖、中和毒素、保護腸黏膜及減少細(xì)菌移位等方面起重要作用。谷氨酰胺二肽分解后生成Gln，補充了腸道的Gln，維持S-IgA正常功能發(fā)揮。同時，它為免疫活性細(xì)胞增殖提供能源，又是免疫活性細(xì)胞大量增殖分化過程中的蛋白質(zhì)和核酸合成的重要前體。從而調(diào)節(jié)免疫活性細(xì)胞釋放分泌性細(xì)胞因子、細(xì)胞毒素和免疫球蛋白。

1.3 增強機體抗氧化功能 Gln是腸黏膜細(xì)胞的主要能源物質(zhì)，并參與機體內(nèi)還原型谷胱甘肽（GSH）的合成。動物機體內(nèi)GSH和超氧化物歧化酶（SOD）在清除自由基和維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)方面具有重要的作用。在日糧中添加谷氨酰胺二肽可以通過提高血清中的GSH和SOD濃度，降低黃嘌呤氧化酶濃度來增強機體的抗氧化能力（史英欽等，2002）。小鼠長期口服谷氨酰胺二肽會增加肌肉和肝臟的GSH的儲存量，同時改善細(xì)胞的氧化還原狀態(tài)（Cruzat和 Tirapegui，2009）。谷氨酰胺二肽發(fā)揮作用的機制可能為：（1）優(yōu)先滿足免疫系統(tǒng)和胃腸道對 Gln需要；（2）改善機體氮平衡；（3）恢復(fù)細(xì)胞內(nèi)Gln代謝池的正常值。在應(yīng)激和嚴(yán)重疾病時，機體因自由基的形成增加，抗氧化能力下降，供給谷氨酰胺二肽能恢復(fù)因消耗而減少的GSH儲存量，從而消除自由基對細(xì)胞的損傷 （郎淑妮和雷奇，2009）。

1.4 提高機體生長性能 谷氨酰胺二肽能促進腸道上皮細(xì)胞的增殖分化及受損腸道的修復(fù)，增加細(xì)胞內(nèi)抗氧化能力及保護腸細(xì)胞免受氧自由基損傷，維持腸道結(jié)構(gòu)的完整性及正常的非特異性和特異性免疫功能，而且能不斷為動物腸黏膜細(xì)胞更新提供能量來源和代謝前體，從而減少外界不利因素造成的動物生產(chǎn)性能下降。曾翠平（2004）研究發(fā)現(xiàn)，Gly-Gln可通過提高機體的抗氧化能力，防止或緩減應(yīng)激造成的過氧化損傷；也可能通過促進肝細(xì)胞和骨骼肌衛(wèi)星細(xì)胞的增殖與胰島素樣生長因子（IGF-I）的分泌，提高肝臟、肌肉組織IGF-I mRNA和生長激素受體mRNA的表達，使血液中的IGF-I水平提高，IGF-I自分泌或旁分泌作用增強，進而促進蛋白質(zhì)合成，提高養(yǎng)分利用率，最終促進動物生長。

2 谷氨酰胺二肽在體內(nèi)的吸收與代謝途徑

Gly-Gln和Ala-Gln在機體內(nèi)的吸收與代謝途徑存在一定的差異，但它們均能被有效地分解為氨基酸而被機體利用。在給予谷氨酰胺二肽之前，通過腸和腎的Gln平衡為凈攝取，肝臟和骨骼肌的Gln平衡為中性；而給予谷氨酰胺二肽后，肝臟Gln平衡為凈攝取，腎臟為凈釋放，且與給予二肽的量成比例地增加或減少，腸和骨骼肌中Gln平衡卻無明顯變化。機體大部分谷氨酰胺二肽均被腎分解為氨基酸，再被釋放入血液中，被其他器官利用，尿中僅能檢測到極微量的谷氨酰胺二肽和 Gln（Adibi等，1993）。

2.1 谷氨酰胺二肽在腸道中的代謝 小肽能以完整形式被腸道吸收。腸道小肽的吸收是依靠腸黏膜上的肽類轉(zhuǎn)運系統(tǒng)逆濃度進行 （Yi等，2005）。腸黏膜肽類轉(zhuǎn)運系統(tǒng)主要是具有pH依賴性的非耗能性H+交換轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，轉(zhuǎn)運過程依靠H+向細(xì)胞內(nèi)的電化學(xué)質(zhì)子梯度供能；當(dāng)缺少H+時，依靠膜外的底物濃度進行；當(dāng)存在細(xì)胞外高內(nèi)低的H+時，則以逆底物濃度的生電共轉(zhuǎn)運進行（Daniel等，1994）。小腸黏膜吸收谷氨酰胺二肽可能有兩種途徑：（1）谷氨酰胺二肽在細(xì)胞外經(jīng)胞膜二肽酶水解釋放出Gln，再被腸黏膜吸收；（2）谷氨酰胺二肽被轉(zhuǎn)運至上皮細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)胞質(zhì)內(nèi)二肽酶水解釋放出Gln。王輝（2010）研究表明，Ala-Gln二肽和Gly-Gln二肽在斷奶仔豬空腸培養(yǎng)液中培養(yǎng)60 min后并不完全被降解，其降解速率分別是（0.17±0.03）mmol/L·min 和（0.19±0.03）mmol/L·min。40 min內(nèi)Ala-Gln二肽和Gly-Gln二肽能以完整形式被吸收，吸收量分別是（10.26±0.74）mmol/L 和 （7.25±1.47）mmol/L；Ala-Gln 二肽吸收速率高于Gly-Gln二肽。

2.2 谷氨酰胺二肽在血液中的代謝 血液中谷氨酰胺二肽的代謝可能有三種途徑：（1）在血液循環(huán)中水解；（2）被血管壁膜上的二肽酶水解；（3）經(jīng)主動轉(zhuǎn)運或被動擴散以完整形式進入細(xì)胞后再被酶水解。血液中存在水解二肽的酶，可以分解谷氨酰胺二肽，但不是清除谷氨酰胺二肽的主要形式。肝臟和骨骼肌內(nèi)沒有二肽轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，二肽的水解主要是通過血管壁膜上的二肽酶在細(xì)胞外水解，肝血竇內(nèi)皮細(xì)胞以及骨骼肌血管內(nèi)皮細(xì)胞上均發(fā)現(xiàn)存在水解二肽的酶。對谷氨酰胺二肽的清除能起一定的作用。腎小管上皮細(xì)胞刷狀緣上存在兩類二肽轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，均能將二肽以完整形式轉(zhuǎn)運到細(xì)胞內(nèi)，再被水解利用。

3 谷氨酰胺二肽在斷奶仔豬上的應(yīng)用

3.1 谷氨酰胺二肽對斷奶仔豬生長性能的影響谷氨酰胺二肽能夠緩解斷奶應(yīng)激對仔豬腸道造成的損傷，降低腹瀉率，從而提高斷奶仔豬的生產(chǎn)性能。楊彩梅（2006）研究結(jié)果表明，在斷奶仔豬日糧中分別添加谷氨酰胺二肽和Gln，谷氨酰胺二肽的吸收和利用率明顯高于Gln。低劑量谷氨酰胺二肽能夠達到與高劑量Gln相同的效果，二者相同劑量時谷氨酰胺二肽的作用效果更明顯；而過量添加谷氨酰胺二肽有負(fù)面影響，其可能原因是Gly-Gln進入機體后，大量水解成Gln和Gly，過量的Gly使基礎(chǔ)日糧的氨基酸平衡發(fā)生改變。袁雪波等（2012）研究Ala-Gln對早期斷奶仔豬生長性能、血液生化指標(biāo)和小腸黏膜酶活性的影響，結(jié)果表明，Ala-Gln在早期斷奶仔豬飼糧中的適宜添加量為0.27%。

聶劉明等（2002）給28日齡斷奶仔豬飼喂含谷氨酰胺二肽的飼糧，與對照組相比，仔豬平均日采食量提高了2.42%，平均日增重提高13.49%，料重比降低9.50%，腹瀉率降低64.22%。劉偉敏等（2003）研究發(fā)現(xiàn)，添加0.5%谷氨酰胺二肽與2%乳清粉混合物和1%谷氨酰胺二肽能顯著改善仔豬的日增重、采食量和料比重，可有效緩解早期斷奶應(yīng)激綜合征。曾翠平（2004）研究得出，通過在日糧中給斷奶仔豬補充適量Gly-Gln（0.15%～0.25%）可改善斷奶仔豬生產(chǎn)性能，并達到添加0.3%～0.5%Gln單體的效果，而高劑量（0.3% ～0.5%）添加效果較差。席鵬彬等（2007）在日糧中添加0.125%～0.5%谷氨酰胺二肽，可改善21日齡仔豬飼料轉(zhuǎn)化效率，其中以0.125%和0.25%添加量效果較好。黃冠慶和林紅英（2009）在21日齡斷奶仔豬日糧中添加Gly-Gln，經(jīng)21 d的飼養(yǎng)試驗發(fā)現(xiàn)，仔豬的腹瀉率明顯降低，采食量、平均日增重、飼料轉(zhuǎn)化率均有所提高。黃冠慶等 （2008）在21 d齡斷奶仔豬日糧中分別添加0.1%、0.3%和0.5%Ala-Gln，結(jié)果表明，低劑量（0.1%）可顯著提高仔豬斷奶后1～10 d的生產(chǎn)性能，中劑量（0.3%）和高劑量（0.5%）也可顯著提高仔豬斷奶后11～20 d的生產(chǎn)性能，推測這可能與谷氨酰胺二肽的形式有關(guān)。

3.2 谷氨酰胺二肽對斷奶仔豬免疫功能的影響周榮艷（2004）研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在體外細(xì)胞培養(yǎng)液中，Ala-Gln在一定的濃度范圍對體外培養(yǎng)的早期斷奶仔豬腸系膜淋巴結(jié)細(xì)胞增殖有促進作用，濃度在1 mmol/L時刺激指數(shù)最大，且與濃度為2 mmol/L游離Gln作用效果相似。席彬鵬等（2007）研究發(fā)現(xiàn)，在日糧中添加谷氨酰胺二肽可顯著提高斷奶仔豬第10天（21日齡）和第21天血液CD4+/CD8+比值（P＜0.05），有利于增強斷奶仔豬細(xì)胞免疫功能，且以0.125%和0.250%濃度的谷氨酰胺二肽增強細(xì)胞免疫功能效果最佳。Jiang等（2009）研究結(jié)果表明，Gly-Gln可以明顯緩解斷奶仔豬因應(yīng)激對生長性能和免疫功能造成的抑制，并且可以調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞分泌細(xì)胞因子，增強仔豬細(xì)胞免疫。

3.3 谷氨酰胺二肽對斷奶仔豬抗氧化功能的影響曾翠平（2004）在21日齡斷奶仔豬日糧中分別添不同水平的Gly-Gln，結(jié)果顯示，添加0.15%和0.30%Gly-Gln不僅可提高仔豬血清SOD活性，還可顯著提高肝臟和小腸黏膜SOD和血清谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）活性（P ＜ 0.05），降低血清、回腸黏膜丙二醛（MDA）含量，防止或減緩應(yīng)激造成的過氧化損傷。席鵬彬等（2007）研究表明，高劑量（0.50%）谷氨酰胺二肽可顯著提高血清SOD水平（P＜0.05）。 黃冠慶等（2008）研究發(fā)現(xiàn)，添加Ala-Gln對仔豬血清過氧化氫酶（CAT）、GSH-Px活力，血清總抗氧化能力 （T-AOC）和MDA含量均有不同程度的影響，其中添加0.1%、0.3%和0.5%的Ala-Gln均能顯著提高仔豬血清GSH-Px活力（P ＜ 0.05）；31日齡和 41日齡時，血清GSH-Px活力呈線性升高。在仔豬日糧中添加0.15%、0.30%和0.45%的Ala-Gln，49日齡的仔豬血清T-AOC和T-SOD含量呈二次線性升高（P＜0.05）（陳恒燦等，2011）。

3.4 谷氨酰胺二肽對斷奶仔豬激素水平的影響曾翠萍（2004）研究表明，日糧中添加0.15%Gly-Gln可顯著提高血清中IGF-I水平和胰島素與胰高血糖素比值，降低仔豬血清IGFBP-3水平，49日齡仔豬肝臟組織中IGF-I含量也有一定程度的提高，而增加 Gly-Gln的添加量對 IGF-I分泌無明顯的促進作用。日糧添加適量的Gly-Gln能明顯降低49日齡仔豬下丘腦CRH的分泌 （P＜0.05），并有降低皮質(zhì)醇分泌的趨勢。黃冠慶等（2003）試驗表明，在飼糧中添加0.25%、0.5%Gly-Gln可提高斷奶仔豬31日齡和42日齡血液中的三碘甲腺原氨酸（T3）、游離甲狀腺素（T4）和胰島素的含量。添加 0.25%、0.5%可降低斷奶仔豬血液中皮質(zhì)醇水平。

4 小結(jié)

谷氨酰胺二肽相對于谷氨酰胺單體，溶解度高、熱穩(wěn)定性好，并能夠被小腸黏膜完整吸收，然后在腸黏膜、肝、腎、骨骼肌等組織器官中被快速分解，產(chǎn)生體內(nèi)所需的氨基酸，提高血漿中谷氨酰胺濃度（周榮艷和彭健，2005）。在斷奶仔豬日糧中添加適量的谷氨酰胺二肽能夠有效促進腸上皮細(xì)胞的增殖分化及受損腸道的修復(fù)，增加細(xì)胞內(nèi)抗氧化能力及保護腸細(xì)胞免受氧自由基損傷，維持腸道結(jié)構(gòu)的完整性及增強免疫功能，緩解仔豬斷奶應(yīng)激及提高生長性能，具有良好的應(yīng)用前景。然而，由于谷氨酰胺二肽生產(chǎn)難度大，化學(xué)合成法產(chǎn)量低，導(dǎo)致添加成本過高，因此開發(fā)高效的生產(chǎn)途徑，對于降低活性肽的生產(chǎn)成本，促進谷氨酰胺二肽在早期斷奶仔豬生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用具有重要意義。

[1]陳恒燦，馬黎，陳克嶙，等.丙氨酰谷氨酰胺二肽對早期斷奶仔豬抗氧化能力及腸道保護的研究[J].畜牧獸醫(yī)學(xué)報，2011，42（2）：251 ～ 259.

[2]陳娟娟，車向榮.谷氨酰胺二肽在斷奶仔豬飼料中應(yīng)用的可行性[J].飼料工業(yè)，2007，28（8）：10 ～ 12.

[3]黃冠慶，傅偉龍，高萍，等.甘氨酰谷氨酰胺二肽對斷奶仔豬生長性能及血液激素水平的影響[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2003，24（3）：66 ～ 68.

[4]黃冠慶，黃曉亮，李嘉嘉.丙氨酰谷氨酰胺對斷奶仔豬生長和血清抗氧化能力的影響[J].動物營養(yǎng)學(xué)報，2008，20（6）：706 ～ 711.

[5]黃冠慶，林紅英.丙氨酰谷氨酰胺對斷奶仔豬生長性能及血清生化指標(biāo)的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2009，25（2）：9 ～ 12.

[6]郎淑妮，雷奇.谷氨酰胺二肽在動物營養(yǎng)中的生理作用及其在仔豬生產(chǎn)中的應(yīng)用前景[J].國外畜牧學(xué)：豬與禽，2009，29（3）：68 ～ 70.

[7]劉偉敏，劉忠臣，李新艷，等.谷氨酰胺肽在斷奶仔豬飼料中的應(yīng)用[J].飼料博覽，2003，6：29 ～ 30.

[8]聶劉明，蒲琴華，徐衛(wèi)丹，等.百奧康與血漿蛋白粉對斷奶仔豬生長性能的影響[J].飼料研究，2002，11：28 ～ 30.

[9]史英欽，張文潔，王青，等.丙氨酰-谷氨酰胺二肽對燒傷大鼠血清谷胱甘肽濃度及抗氧化作用的影響[J].腸外與腸內(nèi)營養(yǎng)，2002，9（1）：40～41.

[10]王輝.谷氨酰胺二肽在斷奶仔豬離體空腸的轉(zhuǎn)運特點和對空腸發(fā)育影響的研究：[碩士學(xué)位論文][D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2010.

[11]席鵬彬，林映才，蔣宗勇，等.谷氨酰胺二肚對斷奶仔豬生長、免疫、抗氧化力和小腸粘膜形態(tài)的影響[J].動物營養(yǎng)學(xué)報，2007，19（2）：135～141.

[12]楊彩梅.谷氨酰胺和甘氨酰-谷氨酰胺對斷奶仔豬小腸黏膜的影響[J].中國糧油學(xué)報，2006，21（4）：120 ～ 123.

[13]余珊珊.谷氨酰胺二肽調(diào)節(jié)斷奶仔豬生長性能的研究進展[J].畜牧與飼料科學(xué)，2011，32（4）：44 ～ 46.

[14]袁雪波，馬黎，陳克嶙，等.早期斷奶仔豬飼糧丙氨酰谷氨酰胺適宜添加量的研究[J].動物營養(yǎng)學(xué)報，2012，24（4）：631 ～ 637.

[15]袁雪波，馬黎，嚴(yán)達偉，等.谷氨酰胺二肽的代謝及其在斷奶仔豬中的應(yīng)用[J].中國畜牧獸醫(yī)，2009，36（11）：23 ～ 26.

[16]曾翠平.甘氨酰谷氨酰胺對早期斷奶仔豬的促生長作用及其機制：[博士學(xué)位論文][D].廣州：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2004.

[17]周榮艷，彭健.谷氨酰胺及其二肽與動物腸道營養(yǎng)免疫[J].飼料研究，2005，7：53 ～ 56.

[18]周榮艷.谷氨酰胺及丙氨酰谷氨酰胺對早期斷奶仔豬腸道上皮細(xì)胞增殖和腸道免疫的影響：[碩士學(xué)位論文][D].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2004.

[19]Adibi S A，Lochs H，Abumrad N N，et al.Removal of glycylglutamine from plasma by individual tissues：mechanism and impact on amino acid fluxes in postabsorption and starvation[J].Journal of Nutrition，1993，123（2）：325 ～ 331.

[20]Cruzat V F，Tirapegui J.Effects of oral supplementation with glutamine and alanyl-glutamine on glutamine，glutamate，and glutathione status in trained rats and subjected to long-duration exercise[J].Nutrition，2009，25（4）：428 ～ 435.

[21]Daniel H，Morse E L，Adibi S A.The high and low affinity transport systems for dipeptides in kidney brush border membrane respond differently to alterations in pH gradient and membrane potential[J].Journal of Biological Chemistry，1991，266（30）：19917 ～ 19924.

[22]Jiang Z Y，Sun L H，Lin Y C，et al.Effects of dietary glycyl-glutamine on growth performance，smallintestinalintegrity，and immune responsesof weaning piglets challenged with lipopolysaccharide [J].Journal of Animal Science，2009，87（12）：4050 ～ 4056.

[23]Yi GF，Carroll J A，Alice G L，et al.Effect of glutamine and spray-dried plasma on growth performance，small intestinal morphology，and immune responses of Escherichia coli K88+-challenged weaned pigs[J].Journal of Animal Science，2005，83（3）：634 ～ 643.