■ 劉粉粉 林 雪 印遇龍 張 彬 吳 信

（1.湖南農業(yè)大學動物科技學院，湖南長沙 410128；2.中國科學院亞熱帶農業(yè)生態(tài)研究所，湖南長沙 410125）

精氨酸作為一種條件性必需氨基酸，正常情況下大部分成年哺乳動物可自身合成，但不足以滿足機體需要，特別是在饑餓、創(chuàng)傷、應激、快速生長及大量使用抗生素導致的機體免疫力和抵抗力下降情況下。精氨酸在新生仔豬小腸內的內源合成不足，并且母乳中的精氨酸濃度低，不能滿足仔豬的最佳生長發(fā)育的需要，因此精氨酸是哺乳仔豬的一種必需氨基酸[1]。研究表明，成年哺乳動物如果長期飼喂精氨酸缺乏的日糧,會在代謝、神經(jīng)、生殖、發(fā)育和免疫等方面出現(xiàn)功能失調[2]。

1 精氨酸的功能

作為一種重要的營養(yǎng)性氨基酸，精氨酸是蛋白質、一氧化氮（NO）、鳥氨酸、脯氨酸、多胺、肌酸、谷氨酸和谷氨酰胺等生物合成的底物[3]，在動物體內發(fā)揮多種生物和生理功能[4]的作用。研究表明精氨酸可以提高繁殖性能[5]，增加免疫功能[6]，調節(jié)腸道基因表達，促進腸細胞增殖，改善腸道形態(tài)[7]，通過一氧化氮加速創(chuàng)面愈合,減緩氧化應激[8]，刺激信號轉導與蛋白質合成[9]。

精氨酸可直接或通過其代謝產(chǎn)物間接促進胰島素、胰島素樣生長因子和生長激素的釋放[10]。胰島素和胰島素樣生長因子影響軟骨細胞的存活和增殖，參與機體生長[11]。日糧中添加精氨酸能夠提高動物機體的生長和屠宰率已有報道[12]。研究表明添加0.6%的精氨酸對7日齡哺乳仔豬生長和代謝有明顯促進作用[13]。宮內生長遲緩（IUGR）仔豬補充精氨酸后，其胰島結構得到改善，胰島β細胞數(shù)量增加，胰島素合成增多，使IUGR仔豬的胰腺損傷得到緩解[14]。從懷孕開始到哺乳期斷奶的母豬日糧中添加精氨酸，其仔豬的窩重增加[15]。

精氨酸還可通過促進胰島素、生長激素、泌乳素和類胰島素生長因子等內分泌激素的分泌而介導對機體免疫功能的調節(jié)[16]。體外培養(yǎng)的人腹膜巨噬細胞試驗表明，L-精氨酸促進CD3+的表達和T-淋巴細胞的增殖,在缺乏精氨酸的情況下T-淋巴細胞增殖失敗[17]。日糧中添加精氨酸能夠增強各種免疫應激模型的免疫功能，例如健康嚙齒動物、燒傷動物、患致死性細菌性腹膜炎動物及小腸損傷動物，從而降低病原感染導致的動物發(fā)病及死亡[18]。1%精氨酸可通過調節(jié)肥育豬的細胞和體液免疫水平，增強機體免疫功能[19]。

氣態(tài)信號分子NO是由精氨酸經(jīng)NOS催化后生成的[20]，可以促進血管內皮生長因子的分泌，對血管的擴張起著舉足輕重的作用。精氨酸可以促進胎盤的血管生成，提高胎兒胎盤間的血流量[21]、抗氧化能力，改善妊娠期的脂質過氧化[22]。給妊娠母豬飼料中添加1.0%精氨酸后抵消或逆轉了由L-NAME誘導的胎盤血管總一氧化氮合酶（TNOS）、NO合成量降低及胎豬生長的受限作用，促進了胎豬仔宮內的生長發(fā)育，并有效地預防了IUGR的發(fā)生[23]。在母豬妊娠期間，日糧中添加精氨酸能刺激母體的發(fā)育，促進胎盤發(fā)育和血管化分數(shù)，可使產(chǎn)仔數(shù)和窩重均增加[24]。在妊娠的早期階段,妊娠母羊補充低劑量的L-精氨酸能夠改善母羊內分泌狀態(tài)，提高母羊胎盤抗氧化能力，促進胎兒和胎盤發(fā)育，提高羔羊初生重和存活率[25]。

外源性的精氨酸過量會對仔豬產(chǎn)生副作用，在14日齡仔豬飼糧中添加1.2%的精氨酸后發(fā)現(xiàn)，仔豬生長性能顯著低于對照組，且第6 d和第10 d血清賴氨酸含量顯著降低[26]。其原因可能是添加高水平的精氨酸產(chǎn)生了過多的NO,進而導致機體氧化應激。最新研究表明，L-精氨酸可減少食物的攝入和刺激嚙齒類動物的胃腸激素釋放[27]。

2 NCG和內源性精氨酸生成

在仔豬的斷奶應激期，精氨酸合成酶的活力顯著下降，腸道等精氨酸合成能力不足以滿足仔豬應激和生長所需[28]。NRC規(guī)定的精氨酸添加量不足以滿足最大生長需要，但較高劑量的精氨酸又影響膳食中其他氨基酸的吸收，如色氨酸、組氨酸、賴氨酸[29]，且精氨酸的價格昂貴，不適宜在飼糧中廣泛應用。氨基甲酰磷酸合成酶-I（CPS-I）催化合成線粒體中鳥氨酸轉化為瓜氨酸所必需的氨甲酰磷酸，促進瓜氨酸的生成是細胞精氨酸合成中的限速酶。N-乙酰谷氨酸（NAG）是CPS-I的變構催化劑，能夠激活CPS-I，參與精氨酸內源合成，但是NAG能被哺乳動物細胞胞漿中高活性的脫酰基酶快速分解，因此不能利用外源性的NAG[30]。NCG為NAG的結構類似物,在胞漿中不被細胞脫酰酶或氨基酸代謝酶分解[31]，作為精氨酸的有效前體，能夠促進內源性精氨酸的合成，并且不影響色氨酸、組氨酸、賴氨酸等的吸收[29]。研究表明，補充NCG可以刺激內源性精氨酸、瓜氨酸的合成，促進肌肉蛋白質的合成[32]，提高生產(chǎn)性能和生長率，調節(jié)信號通路，提高血漿精氨酸濃度，增強腸道的生長以及熱休克蛋白70的表達[33]。

3 NCG在生產(chǎn)中的應用

3.1 NCG在哺乳仔豬中的作用

哺乳仔豬在出生8日齡后開始快速生長。由于母乳中的精氨酸濃度較低，哺乳仔豬血漿中的精氨酸濃度在7日齡之后開始下降，14日齡之后顯著下降，其內源合成的精氨酸也顯著下降，導致其生長速度降低。給哺乳仔豬灌注適量的NCG，可有效促進小腸CPS-I的活性及其基因表達量，提高血清瓜氨酸和精氨酸的水平，促進仔豬小腸精氨酸的內源合成，隨著內源性精氨酸的合成和它在血漿中的濃度增加，可以間接提供滿足哺乳仔豬肌肉蛋白質合成和生長速率的最大值所需要的限制性氨基酸濃度，提高仔豬的生產(chǎn)性[32]。給哺乳仔豬每天灌服100、150 mg/kg和200 mg/kg NCG顯著提高十二指腸、空腸、回腸中CPS-I的活性和基因表達，灌服200～250 mg/kg NCG組平均日增重與對照組差異不顯著。因此哺乳仔豬補充100～150 mg/kg的NCG效果最佳，高劑量的NCG并未改善仔豬的生產(chǎn)性能，可能有副作用[34]。

3.2 NCG在斷奶仔豬中的應用

斷奶仔豬日糧中添加NCG改善仔豬的生長，并不是通過提高采食量來實現(xiàn)的[35]。日糧添加NCG能促進斷奶豬腸道NAGS mRNA和蛋白的表達，激活CPS-I的活性，提高脯氨酸合成酶的活性，從而增加腸道精氨酸和瓜氨酸的合成，改善新生仔豬精氨酸營養(yǎng)供給[36]。日糧中添加NCG后，顯著提高斷奶仔豬血漿精氨酸濃度和血漿生長激素水平，增加仔豬骨骼肌的蛋白質合成，其空腸絨毛高度也顯著增大，增強了腸道對營養(yǎng)物質的消化吸收，從而提高了仔豬的生長性能[37]。內源性精氨酸的過量合成同樣存在副作用，研究表明當仔豬飼糧中添加0.04%NCG能有效降低斷奶仔豬的腹瀉率和腹瀉指數(shù),但當添加量達0.12%時,仔豬腹瀉率和腹瀉指數(shù)反而顯著增加[38]，與印遇龍等在仔豬飼糧中使用高水平（1.6 g/kg）的NCG后獲得的結果一致[39]。這說明,不管是外源性還是由NCG產(chǎn)生的內源性精氨酸,其過量均會對腸道產(chǎn)生一定的副作用。其原因可能是添加或合成過高水平的精氨酸產(chǎn)生了過多的NO,進而導致機體氧化應激。

3.3 NCG在母豬中的應用

母豬產(chǎn)仔數(shù)的的主要限制因素是在懷孕期間高的胚胎損失率和胎兒死亡率[32]。日糧中添加NCG能夠提高母體血液循環(huán)和子宮液中的精氨酸家族的濃度，可改善早期胚胎發(fā)育和著床[40]，降低胚胎損失率和胎兒死亡率[41]。研究表明精氨酸或NCG可能通過調節(jié)臍靜脈和胎盤的血管的生成發(fā)育和功能，通過母體提供更多的養(yǎng)分給胎兒，保證胎兒的存活、生長和發(fā)育，可能涉及提高血管內皮生長因子（VEGF），胎盤生長因子1（PLGF1）和內皮型一氧化氮合酶（eNOS）在胎盤表面血管上基因表達量[42]。劉星達等研究表明NCG在妊娠后期母豬日糧中的適宜添加量為0.08%[43]。

4 小結

精氨酸與NCG對豬生產(chǎn)的促進作用存在一定的濃度范圍，在適宜的濃度范圍內發(fā)揮作用，但當超過此濃度范圍會產(chǎn)生副作用。精氨酸能夠減少食物的攝取，這可能是它的副作用，需要進一步的研究來確定精氨酸的副作用及其作用機理，為合理利用精氨酸、NCG提供新的依據(jù)。