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精氨酸在肉鸡的重要性和生理作用


现代畜牧网 http://www.cvonet.com 2019/11/15 17:29:22 关注:99 评论: 我要投稿

  文章来源:CJ BIO Global Technical Center
  作 者:Estella Koo、Xu Huiling
  “因为一氧化氮是心血管系统中的信号分子的发现”,三位研究者获得1998年诺贝尔生理学或医学奖(Nobel Prize in Physiology or Medicine)。他们通过研究发现,有助于血管舒张的物质并不是激素之类的大分子物质,而是一氧化氮(分子量很小)的作用。此外,他们也是第一个发现一氧化氮在体内通过引发一系列的信号,缓解血管周围的肌肉。自此,不同领域进行了一系列相关研究,目前有关一氧化氮的研究已发表15万篇以上论文(PubMed标准)。同时,相应研究结果在我们的生活中得到了很好的应用。比如,最典型的最初以治疗心脏病为目的而研发的“伟哥”,目前在其他领域得到很好的应用。
  一氧化氮具有非常重要的生物学功能,主要来源于精氨酸在体内转化成瓜氨酸和一氧化氮而生成的。而精氨酸除构成蛋白质之外,在体内代谢产生一氧化氮、多胺、肌酸和谷氨酸等多种代谢产物。Guoyao Wu多年从事精氨酸研究,提出精氨酸是具有功能最多的氨基酸之一(Guoyao Wu,1998)。
  此外,多胺作为精氨酸代谢产物,具有促进细胞分化/增值的功能。肌酸与肌肉的能量利用息息相关,谷氨酸在大脑中起到神经递质的作用。
  1. 精氨酸是肉鸡必需氨基酸
  对于家禽而言,由于在体内缺乏氨甲酰磷酸合成酶,而无法自身合成精氨酸。因此,精氨酸是一种必需氨基酸。除了蛋氨酸,赖氨酸,苏氨酸,精氨酸是肉鸡的第四限制性氨基酸。
  对于人和猪等哺乳动物,精氨酸是条件性必需氨基酸,由于哺乳动物的尿素循环(urea cycle)与精氨酸的合成息息相关。
  图1. 尿素循环 (urea cycle)


  动物进化过程中,不同物种氮排泄方式不同,鸟类的氮排放是以尿酸(uric acid, C5H4N4O3)的形式(如图1),哺乳动物是以尿素(urea,CH4N2O)的形式排出。哺乳动物生成尿素过程中可以体内自身合成精氨酸。然而,鸟类由于自身缺乏氨甲酰磷酸合成酶和鸟氨酸氨甲酰基转移酶(carbamoyl-phosphate synthetase, ornithine carbamoyl transferase),体内不存在尿素循环,所以鸟类是不能自身生物合成精氨酸(Fernandes et al., 2010)。
  此外,随着肉鸡品种的遗传改良,肉鸡的精氨酸营养需要量在不断增加(Aviagen, 2007, 2014)。主要是由于品种改良,肉鸡的生长速度提高,体内蛋白质的沉积率也随之上升,赖氨酸的需要量不断增加。然而,由于赖氨酸和精氨酸之间存在拮抗,仅提高日粮赖氨酸水平是不能达到理想效果,需要相应的提高精氨酸水平(Fernandes et al.,2010)。如表1肉鸡ROSS308氨基酸需求量营养标准,与2007年相比,2014的营养标准精氨酸水平显著提高。
  表 1. ROSS308 (Aviagen) 氨基酸需求量


  另外, CJ BIO和西班牙IRTA合作开展的肉鸡最佳精氨酸和赖氨酸比值的研究表明,改良的现代品种肉鸡饲料中精氨酸最佳需要量为精氨酸/赖氨酸比值达到115%(如图2)。这与之前提出的精氨酸/赖氨酸比值为106%比较,肉鸡精氨酸需要得到提高。

  2. 精氨酸在肉鸡中的功能性
  精氨酸在家禽中发挥着多种功能,其中,最值得我们关注的是以下四方面:
  第一,提高繁殖性能。已有研究表明,肉种鸡(雄性)日粮补充精氨酸,会改善精液和精子的移动性,主要是因为精氨酸衍生的多胺和一氧化氮的生成(Ahangar et al., 2017; Youssef et al.,2015)。此外,有研究表明,肉种鸡(雌性)日粮补充精氨酸,会提高产蛋率,因为精氨酸促进促黄体激素(LH)分泌 (Duan et al., 2015; Bassiouni et al., 2009)。
  其次,精氨酸减少腹部脂肪。脂肪占肉鸡体重的15~20%,其中85%以上的脂肪是没有生理功能的(Choct et al., 2000),从而导致肉鸡体内脂肪发生积累量过多的现象,尤其腹部脂肪会影响生长性能,降低抗高温应激,从而导致生产能力的下降(Fouad et al, 2013)。然而,精氨酸促进体内脂肪酸的β-oxidation分解过程,关系到抑制脂肪酸生成的过程,因此可以起到帮助降低肉鸡腹腔脂肪的作用。CJ BIO和美国佐治亚大学(University of Georgia)合作研究表明,日粮补充精氨酸,肉鸡腹部脂肪含量显著降低。饲料中精氨酸/赖氨酸比值设置为74~116%梯度,随着日粮精赖比值的增加,肉鸡腹部脂肪降低[图3]。


  图3. 通过补充精氨酸降低腹腔脂肪的含量趋势

    第三,减缓高温/低温应激。集约化养殖可以有效的应对环境变化并提高生产性能,但是很容易引起高温应激的影响,由此产生的氧化应激对采食量,增重,饲料效率均有不利的影响。因此,近年来如何防止类似的应激发生和提高抵抗力受到了业界的关注,同时动物福利中心也对该类问题的重视。关于减缓应激的营养研究报告表明,精氨酸在体内与自由基反应,提高抗氧化能力,从而有减少氧化应激的功能(Shan et al., 2013)。事实上,已有报告表明,精氨酸可以减缓低温/高温引起的应激反应(Sharifi et al.,2015; Fouad et al.,2012),并且有助于改善冬季通风不足引起的缺氧应激(Basoo et al.,2012)。
  第四,可以促进骨骼发育。精氨酸参与体内生长激素分泌调节,促进生长激素分泌从而调节胶原蛋白和 非胶原基质等的生成,促进骨骼的生成(Visser and Koekman, 1994; Hock et al.,1988)。除此之外,精氨酸生成的一氧化氮可以通过防止破骨细胞骨吸收作用而维持骨骼形成(Hof and Ralston,2001; Mancini,2000)。CJ BIO和美国佐治亚大学(University of Georgia)开展的研究结果表明,随着饲料中精氨酸水平的增加,骨密度具有有增加的趋势[图4]。


  图 4. 随着日粮中精氨酸水平提高骨密度的变化趋势

    此外,精氨酸缺乏组(精氨酸/赖氨酸=75%),肉鸡的存活率最低[图5]。现场试验发现,精氨酸缺乏组(精氨酸/赖氨酸=75%)中,大部分的肉鸡丧失了行走能力,原因可能是是精氨酸缺乏精氨酸影响骨骼发育,并导致了死亡率的增加。以上研究证明,饲料中精氨酸的含量对于骨骼的形成起着重要的作用。缺乏精氨酸,甚至对死亡率有着直接的影响。
  图5. 不同的精氨酸含量对存活率的影响


  图6. 精氨酸的缺乏导致肉鸡行走能力丧失


  3. 结论
  肉鸡日粮中,精氨酸是必需要通过外源获得的必需氨基酸,精氨酸的缺乏影响精氨酸及其衍生的代谢产物水平。因此,精氨酸是设计配方需要考虑的因素。在肉鸡日粮中,精氨酸的需要量受环境,疾病和年龄等的因素而变化。最新的研究结果表明,肉鸡日粮中的精氨酸的最佳需要量是精氨酸与赖氨酸比值为115%。由于白羽肉鸡生长期短,功能性必需氨基酸的供应是必不可少的,精氨酸作为万能氨基酸,从现在开始需要考虑它的添加!

文章来源:博亚和讯     文章编辑:一米优讯     
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