蛋氨酸對動物生長發(fā)育及毛發(fā)生長調(diào)控作用的研究進展

王文楠， 孫亞波， 劉海英*， 朱延旭， 楊桂芹， 王耀民

（1.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)畜牧獸醫(yī)學(xué)院，遼寧沈陽110866；2.遼寧省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地建設(shè)工程中心，遼寧遼陽111000；3.遼寧省凌源市城郊動物衛(wèi)生監(jiān)督所，遼寧凌源122500）

蛋氨酸（Methionine，Met）是一種具有旋光性、呈結(jié)晶狀存在的化合物，味微甜，有特殊氣味，分子式是CH3SCH2CH（NH）2COOH。根據(jù)其旋光性將蛋氨酸分為D型和L型兩種，L型蛋氨酸在動物體內(nèi)容易被腸壁吸收，D型則需要在酶的催化下轉(zhuǎn)化為L型后才能被動物所利用。蛋氨酸是唯一一種含硫必需氨基酸，主要參與膽堿、腎上腺素和肌酸的合成，磷的代謝和甲基的轉(zhuǎn)移，以及為動物體內(nèi)合成胱氨酸和蛋白質(zhì)提供原料，是動物體內(nèi)最重要的氨基酸之一。此外，蛋氨酸對毛皮動物的毛發(fā)生長具有重要調(diào)控作用，是毛皮動物毛發(fā)生長的第一限制氨基酸。近些年，關(guān)于蛋氨酸在毛皮動物的毛發(fā)生長調(diào)控研究越來越多，并獲得了較大的進展。因此，本文針對蛋氨酸在動物生長發(fā)育、毛發(fā)生長調(diào)控方面的進展作一綜述，以期為蛋氨酸在動物毛發(fā)生長方面的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 蛋氨酸在動物體內(nèi)的代謝途徑

蛋氨酸在動物體內(nèi)無法自身合成，必須由外部提供，因此，在養(yǎng)殖業(yè)中，商品飼料中往往都添加一定劑量的蛋氨酸（Wu，2015）。天然的蛋氨酸是L型蛋氨酸，人工合成的蛋氨酸大都含有D型和L型兩種。在飼料實際使用中均是采用人工合成的蛋氨酸，D型蛋氨酸在動物體內(nèi)轉(zhuǎn)化為L型蛋氨酸后被利用。肝臟是動物蛋氨酸代謝的主要場所（Finkelstein等，1990），蛋氨酸在動物體內(nèi)主要有3種代謝功能：（1）蛋氨酸在酶的催化下先生成酮型蛋氨酸，然后再經(jīng)轉(zhuǎn)氨基作用轉(zhuǎn)化為L型蛋氨酸參與蛋白質(zhì)的代謝；（2）蛋氨酸在轉(zhuǎn)硫作用下生成L型半胱氨酸，參與牛磺酸和谷胱甘肽的合成與代謝；（3）蛋氨酸在蛋氨酸腺苷轉(zhuǎn)移酶的作用下生成S-腺苷甲硫氨酸，為其他生物蛋白質(zhì)和多胺代謝提供甲基（Brosnan等，2006）。

2 蛋氨酸對動物生長發(fā)育的影響

蛋氨酸是動物生長必需的營養(yǎng)物質(zhì)，Kim等（2006）研究發(fā)現(xiàn)，在早期肉雞日糧中添加蛋氨酸可以顯著提高日糧中蛋白質(zhì)的利用率，降低日糧蛋白質(zhì)水平，從而降低生產(chǎn)成本。另有大量研究表明，在肉雞日糧中添加蛋氨酸可以顯著提高肉雞的日增重和胸肌率，降低肉雞腹脂率和料肉比，并在提高肉雞的全凈膛率和半凈膛率方面也有一定效果（段曉翔等，2015；高珊等，2015；Wen等，2014；張建等，2013；楊海龍等，2013；Khan等，2011）。在反芻動物研究中發(fā)現(xiàn)，日糧中加入蛋氨酸可以顯著提高蛋白質(zhì)類飼料的利用率，增加動物的日增重和末重，降低料重比，提高反芻動物血糖含量并降低尿素氮等的排放，降低氮對環(huán)境的負面影響（高巖等，2016；賈文彬等，2015）。當動物體內(nèi)蛋氨酸缺乏時，動物的食欲和免疫能力會降低，同時導(dǎo)致貂的皮毛嚴重變質(zhì)并出現(xiàn)肝臟和腎臟功能的減弱（Conde-Aguilera等，2013；Zhang等，2013）。但過多攝入蛋氨酸會給動物帶來很多不利影響。研究發(fā)現(xiàn)，動物體內(nèi)攝入過高劑量的蛋氨酸容易形成高半胱氨酸，引起高半胱氨酸血癥，進而出現(xiàn)動脈硬化等病變（楊曉靜，2015；Troen等，2003）。大鼠懷孕期間過量攝入蛋氨酸還會引起新生鼠死亡率升高、下頜骨和長骨組織損傷、生長抑制和顱面生長中心形態(tài)學(xué)出現(xiàn)改變等問題（Romer等，2012）。有研究發(fā)現(xiàn)，如果使用高劑量的蛋氨酸飼喂小鼠，小鼠會出現(xiàn)急性胃腸道出血和肝炎導(dǎo)致死亡的現(xiàn)象（Yamada等，2012），并且小鼠肝臟和血清中脂肪過氧化現(xiàn)象明顯加重。因此，不同動物、不同年齡階段以及不同生理狀態(tài)下，蛋氨酸的最佳攝入量應(yīng)做相應(yīng)試驗進行篩選，選擇最佳的添加劑量以達到最佳的效果。

3 蛋氨酸對動物毛發(fā)生長的調(diào)控作用

3.1 日糧中添加蛋氨酸對動物毛發(fā)生長的影響劉逍等（2017）研究表明，在吉林白鵝日糧中添加0.5%的蛋氨酸可以提高白鵝絨羽千朵重。Tsiagbe等（1987）在雛雞日糧中添加1.45%的蛋氨酸飼養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)，雞的羽毛會變的更加柔軟。而關(guān)于安哥拉兔的研究中，李福昌等（2003）研究認為蛋氨酸的添加量為0.4%～0.6%時，安哥拉兔的產(chǎn)毛性能最佳。張國慶等（1986）研究則認為蛋氨酸的添加量為0.3%時產(chǎn)毛性能最好。在藍狐的產(chǎn)毛性能上，張鐵濤等（2013）認為，日糧中添加1.14%的蛋氨酸時產(chǎn)毛性能較好，而崔虎等（2011）則認為只需添加0.99%的蛋氨酸就可以獲得最佳的產(chǎn)毛性能。在水貂的產(chǎn)毛性能研究上，張海華（2011）研究發(fā)現(xiàn)，育成期和冬毛期水貂蛋氨酸的添加量分別是1.39%和1.54%時，其產(chǎn)毛性能最好。目前蛋氨酸在毛皮動物生長中適宜的添加水平研究結(jié)果不一，這一方面可能是因為最佳蛋氨酸的添加量受動物的品種、飼養(yǎng)管理、環(huán)境條件和遺傳特性等影響；另一方面由于目前關(guān)于蛋氨酸添加量對毛發(fā)生長的研究，只集中在表觀性狀的影響上，而其具體機制和代謝途徑不清楚。因此，為了獲得產(chǎn)毛、皮的最佳生產(chǎn)效能和經(jīng)濟效益，還需對蛋氨酸進行更為深入細致的研究，從其影響相關(guān)基因表達、蛋白質(zhì)活性等方面探討其作用機制并確定最佳添加量。

3.2 蛋氨酸對動物毛發(fā)品質(zhì)的影響 陶可（2008）發(fā)現(xiàn)，增加妊娠母兔日糧總蛋氨酸含量，可以增加2月齡和初生兔次級毛囊的密度，提高產(chǎn)毛性能和質(zhì)量。謝實勇等（2003）研究內(nèi)蒙古絨山羊時發(fā)現(xiàn)，日糧中添加蛋氨酸可以明顯提高羊絨的細度、生長速度和產(chǎn)絨量。周琴飛等（2011）在肉兔日糧中添加0.4%蛋氨酸飼養(yǎng)后，發(fā)現(xiàn)肉兔毛的密度和強伸性最好。Dahlman等（2002）研究發(fā)現(xiàn)，在低蛋白質(zhì)日糧中添加蛋氨酸可以明顯提高藍狐毛品質(zhì)。李福昌等（2003）發(fā)現(xiàn)，當安哥拉兔日糧中蛋氨酸的量添加為0.61%時，其產(chǎn)毛性能最好。易先國等（2012）對妊娠期母兔進行不同含量的蛋氨酸飼養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)，胎兔毛囊直徑和密度隨著蛋氨酸含量的增加而增加。因此，在動物日糧中添加蛋氨酸可以明顯提高毛發(fā)的品質(zhì)，但是不同動物其添加量還存在差異，需要根據(jù)實際情況進行添加。對于蛋氨酸提高動物皮毛品質(zhì)的機理研究目前還不是很清楚，有待進一步加強。

3.3 蛋氨酸對動物毛發(fā)生長的調(diào)控途徑研究研究表明，角蛋白是動物毛發(fā)的主要組成成分，而角蛋白的構(gòu)成和合成中起主導(dǎo)作用是蛋氨酸和胱氨酸等含硫氨基酸。其中胱氨酸主要依靠蛋氨酸轉(zhuǎn)化而來，因此，蛋氨酸的一個重要調(diào)控途徑是通過調(diào)控胱氨酸的代謝和角蛋白的合成來調(diào)控毛發(fā)的發(fā)育（郭峰，2011）。南韋肖等（2017）研究發(fā)現(xiàn)，在體外培養(yǎng)的毛乳頭細胞中添加8μg/mL的蛋氨酸可以顯著提高毛乳頭細胞的增殖率，分析其產(chǎn)生的原因是蛋氨酸代謝可產(chǎn)生聚胺，聚胺可以促進蛋白質(zhì)的合成和細胞的分裂；蛋氨酸會誘導(dǎo)多胺的產(chǎn)生，多胺可以提高細胞的增殖率。吳振宇（2016）通過對獺兔毛發(fā)的發(fā)育規(guī)律和蛋氨酸的調(diào)控機制研究發(fā)現(xiàn)，獺兔的毛囊發(fā)育呈周期性變化，并與Wnt10b的時空表達呈相關(guān)性，且蛋氨酸可以通過對Wnt/β-catenin信號通路的調(diào)控來實現(xiàn)對毛發(fā)生長和品質(zhì)的調(diào)控。目前，關(guān)于蛋氨酸對動物毛發(fā)生長調(diào)控途徑研究還在不斷的拓展，特別是分子水平的研究越來越受到重視。

3.4 蛋氨酸調(diào)控動物毛發(fā)生長的分子機制研究動物毛發(fā)的生長是一個非常復(fù)雜的過程，受遺傳、營養(yǎng)、環(huán)境和代謝等諸多因素的影響，其中營養(yǎng)又會通過調(diào)控相關(guān)基因的表達，從而在毛發(fā)生長的過程中起到關(guān)鍵作用。南韋肖（2016）在體外研究蛋氨酸對水貂毛囊發(fā)育規(guī)律的影響中發(fā)現(xiàn)，表皮生長因子（EGF）的表達量隨著蛋氨酸濃度的增加而呈上升趨勢，當在培養(yǎng)基中添加蛋氨酸的濃度達到8μg/mL時可以顯著提高毛囊的生長，并且生長因子基因的相對表達量最高，表明在體外添加適量濃度的蛋氨酸可以通過促進生長因子的表達來提高水貂毛發(fā)的生長。張海華（2011）研究蛋氨酸對水貂毛囊發(fā)育規(guī)律中發(fā)現(xiàn)，在水貂低蛋白質(zhì)日糧中添加適量的蛋氨酸后，水貂毛囊中的表皮生長因子基因和蛋白質(zhì)水平表達量均顯著增加，且表皮生長因子基因與水貂毛發(fā)的品質(zhì)呈正相關(guān)，說明添加適量濃度的蛋氨酸，可以通過促進生長因子的表達來提高水貂毛發(fā)的生長。潘思年等（2010）研究還發(fā)現(xiàn)，在日糧中添加適量的蛋氨酸，可增高血液中生長激素（GH）的含量，而生長激素對表皮生長因子的基因具有調(diào)控作用。以上研究表明蛋氨酸可能是先通過調(diào)節(jié)生長激素水平后，再通過生長激素來調(diào)控表皮生長因子的表達來調(diào)控動物毛發(fā)生長的。另外，褪黑激素（MT）、催乳素（PRL）、胰島素樣生長因子（IGF）家族、成纖維細胞生長因子（FGF）家族、轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）、血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）、骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）、角蛋白和角蛋白相關(guān)蛋白質(zhì)等基因也在動物的毛發(fā)生長中起到重要作用，但這些基因是否受蛋氨酸的調(diào)控，還需要進一步研究證實。

4 展望

蛋氨酸作為動物機體所必需的含硫氨基酸，對動物的生長發(fā)育及毛發(fā)生長均有重要影響。有關(guān)蛋氨酸對動物生長及毛發(fā)生長已開展了部分研究工作，主要集中在日糧中適量的蛋氨酸水平對動物生長發(fā)育、毛發(fā)生長等的研究，其作用機理較少，影響機制還不明確，因此尚需進一步研究。相信隨著蛋氨酸研究的不斷深入，其作用機理會越來越明確，在畜牧生產(chǎn)中的添加水平更精準及應(yīng)用也會更加廣泛。