色氨酸調(diào)控生豬腸道屏障功能的研究進(jìn)展

馬壯壯， 馬文鋒*， 焦國(guó)寶， 陳曉宇， 申慧媛， 魯 帆

（1.河南科技大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，河南洛陽(yáng) 471023；2.河南新仰韶生物科技有限公司，河南三門峽 472000）

色氨酸，中性芳香族氨基酸，天然存在的只有L型氨基酸。可參與動(dòng)物機(jī)體蛋白質(zhì)合成和代謝網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)，改善腸道屏障和免疫消化功能，其是5-羥色胺、褪黑激素、煙酰胺腺呤二核苷酸（NAD）、NADP、煙酸等的前體物（鄺聲耀等，2009）。飼糧中添加適量色氨酸，可以有效調(diào)控?cái)嗄套胸i的食欲，調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的合成，影響氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體表達(dá)，改善腸道屏障和免疫消化能力，從而提高生豬的生長(zhǎng)性能（Martínez等，2012）。

1 色氨酸對(duì)生豬腸道屏障功能的影響

腸道是動(dòng)物體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化、吸收的主要器官和場(chǎng)所，同時(shí)也是抵抗毒素入侵和外源病微生物的重要屏障之一（Buddington等，2001）。功能性氨基酸影響腸道屏障功能，可以通過(guò)借助調(diào)控黏膜形態(tài)，抵抗毒素入侵和病原微生物的侵襲，協(xié)調(diào)機(jī)體免疫反應(yīng)和內(nèi)部信號(hào)（羅鈞秋等，2019）。

1.1 色氨酸對(duì)腸道黏膜形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響 李小蘭（2015）研究表明，日糧中添加色氨酸，可以影響腸道黏膜形態(tài)結(jié)構(gòu)的完整性。在日糧中添加適宜劑量的色氨酸，可通過(guò)一系列酶和微生物的作用，其代謝產(chǎn)物對(duì)黏膜免疫系統(tǒng)的調(diào)控包括腸道上皮內(nèi)分泌細(xì)胞、腸道上皮屏障功能、腸道微生物之間的相互作用以及誘導(dǎo)受體或細(xì)胞因子在腸道固有免疫細(xì)胞上表達(dá)。

1.2 色氨酸對(duì)腸道緊密連接蛋白表達(dá)的影響腸道緊密連接蛋白存在于腸道上皮細(xì)胞間隙，是一類黏附連接的膜蛋白復(fù)合體。緊密連接蛋白在維持腸道結(jié)構(gòu)平衡、維護(hù)腸上皮細(xì)胞屏障完整、調(diào)節(jié)黏膜通透性中具有關(guān)鍵作用。緊密連接的結(jié)構(gòu)由50多種蛋白質(zhì)構(gòu)成，從而動(dòng)態(tài)地維持緊密連接的完整（李小蘭，2015）?？缒さ鞍装–laudin和Occludin，而胞質(zhì)支架蛋白主要包括閉合小環(huán)蛋白ZO家族，這三種主要的跨膜連接蛋白通過(guò)與其他胞質(zhì)調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合，并通過(guò)與相關(guān)肌動(dòng)球蛋白環(huán)和連環(huán)蛋白相互作用、相互依賴，將緊密連接黏著在一起，有利于緊密連接復(fù)合體的穩(wěn)定性，從而構(gòu)成上皮細(xì)胞屏障，共同構(gòu)成了復(fù)雜的緊密連接復(fù)合體（周曉容等，2019）。

1.2.1 色氨酸影響腸道Occludin和Claudin-1的表達(dá) 李小蘭（2015）用適宜濃度胰高血糖素樣肽-2處理斷奶仔豬的腸道組織后發(fā)現(xiàn)，緊密連接蛋白ZO-1、Occludin、Claudin-1的表達(dá)量均提高。馮江鑫等（2018）指出，當(dāng)飼糧中添加氨基酸（總色氨酸濃度0.9%），其中濃度比例達(dá)到0.75%時(shí)，能夠降低Occludin蛋白的mRNA表達(dá)量，對(duì)斷奶仔豬的腸道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生負(fù)面影響。馬文鋒等（2021）研究表明，當(dāng)日糧中的色氨酸和賴氨酸的比例進(jìn)行調(diào)整，Occludin蛋白的表達(dá)量發(fā)生明顯的變化，色氨酸增加時(shí)可以提高十二指腸和回腸中Occludin的表達(dá)量，當(dāng)色氨酸過(guò)量時(shí)其腸道屏障完整性可能受到負(fù)面影響。根據(jù)Liu等（2017）的研究，在育肥豬的飼料中添加適量比例的色氨酸，能夠增加緊密連接蛋白Claudin-3的表達(dá)，改善豬的腸道屏障功能，進(jìn)而提高育肥豬的生長(zhǎng)性能。

1.2.2 色氨酸影響腸道閉合小環(huán)蛋白ZO的表達(dá)閉合小環(huán)蛋白ZOs（ZO-1、ZO-2和ZO-3），可作為胞質(zhì)TJ噬斑的特質(zhì)分子組件，其中ZO-1最早被發(fā)現(xiàn)具有緊密連接的特點(diǎn)（宗秋芳等，2018）。肌動(dòng)蛋白-細(xì)胞骨架可通過(guò)與ZO蛋白之間的多種相互作用，提供不同的支架或連接。當(dāng)ZO-1在腸道中的表達(dá)量上調(diào)時(shí)，可以顯著影響腸道通透性。在飼料中添加色氨酸時(shí)，可通過(guò)檢測(cè)ZO-1的表達(dá)量或者活性，進(jìn)而判斷色氨酸對(duì)腸屏障功能的作用。但也有研究表明，當(dāng)飼料中色氨酸的濃度過(guò)高時(shí)（0.75%），可以明顯降低緊密連接蛋白-1（ZO-1)的基因表達(dá)量，損傷腸道黏膜完整性（Tossou等，2016）。

2 色氨酸對(duì)生豬腸道氨基酸或小肽轉(zhuǎn)運(yùn)載體的影響

日糧蛋白質(zhì)在動(dòng)物體內(nèi)水解為氨基酸（AA）或小肽后，通過(guò)腸上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)載體的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入血液或淋巴，供機(jī)體吸收利用并參與營(yíng)養(yǎng)代謝。游離氨基酸主要依靠腸上皮細(xì)胞中的氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體進(jìn)入細(xì)胞。腸上皮細(xì)胞頂膜中的小肽轉(zhuǎn)運(yùn)載體（PepT1和PepT2）蛋白可以吸收小肽至腸上皮細(xì)胞，進(jìn)而被機(jī)體吸收利用。動(dòng)物腸道上皮細(xì)胞對(duì)底物的吸收能力，主要取決于小肽和氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體基因的表達(dá)量，相應(yīng)地底物濃度也是影響載體表達(dá)量的因素之一（權(quán)素玉等，2015）。

2.1 色氨酸對(duì)腸道氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體的影響 同一細(xì)胞膜中，可以出現(xiàn)許多具有重疊特異性的不同轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，因而每個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)均可以轉(zhuǎn)運(yùn)多種氨基酸（朱艷芝，2020）。在日糧中添加色氨酸，增加了腸道中堿性氨基酸通過(guò)基底膜進(jìn)入血液循環(huán)的含量。當(dāng)色氨酸的含量增多時(shí)，小腸對(duì)堿性氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)能力增強(qiáng)，反之則亦然。在飼糧中添加色氨酸，發(fā)現(xiàn)7 d和14 d的腸道和血清總氨基酸含量增加，說(shuō)明色氨酸能夠作用于氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體，從而促進(jìn)蛋白質(zhì)和氨基酸的消化吸收（江敏等，2015；Willemen等，2014）。

2.2 色氨酸對(duì)小肽轉(zhuǎn)運(yùn)載體的影響 小肽轉(zhuǎn)運(yùn)載體是腸道吸收利用小肽的一種低親和力、高容量的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)。在逆濃度梯度狀態(tài)下，小肽轉(zhuǎn)運(yùn)載體1（PepT1）和小肽轉(zhuǎn)運(yùn)載體2（PepT2）可以利用質(zhì)子電化學(xué)梯度系統(tǒng)，將小肽和小肽類似物轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞內(nèi)（周苗苗等，2009）。其中，二肽和三肽是動(dòng)物攝取蛋白質(zhì)的主要形式。在胃腸道上皮細(xì)胞中，小腸組織表達(dá)的媒介PepT1，可以將大量的小肽（二肽和三肽）轉(zhuǎn)運(yùn)吸收（Daniel等，2004）。也有研究表明，腸道中色氨酸的存在和PepT1是相互促進(jìn)的關(guān)系，相應(yīng)地改善腸道對(duì)游離氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)狀態(tài)（馬小珍等，2007）。

3 小結(jié)

色氨酸是生豬的必需氨基酸之一，在調(diào)節(jié)生豬腸道屏障及氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體方面具有重要作用。在生豬的日糧中添加適宜劑量的色氨酸，可以影響腸道緊密連接蛋白的表達(dá)，改變腸道黏膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)。色氨酸也可以介導(dǎo)生豬腸道氨基酸和小肽轉(zhuǎn)運(yùn)載體的表達(dá)，進(jìn)而影響蛋白質(zhì)和氨基酸的吸收利用。