隨著人們營養(yǎng)觀念的轉(zhuǎn)變，低脂肪、高蛋白的乳品成為需求的主流。因此，調(diào)控乳的組成成為反芻動(dòng)物營養(yǎng)研究的熱點(diǎn)之一。反芻動(dòng)物有別于單胃動(dòng)物，其降解功能強(qiáng)大的瘤胃會(huì)改變飼糧的供應(yīng)模式，多年來研究人員致力于通過供應(yīng)不同蛋白源飼料及過瘤胃氨基酸(通常是Met和Lys)來提高乳蛋白產(chǎn)量，但收效不大。乳腺是合成乳汁的主要場(chǎng)所，乳腺如何攝取氨基酸，又如何對(duì)攝入的氨基酸進(jìn)行代謝，都將關(guān)系到乳蛋白的合成，所以只有了解了泌乳反芻動(dòng)物乳腺的氨基酸代謝模式，才能夠?qū)ζ溥M(jìn)行合理調(diào)控。為此本文從氨基酸供應(yīng)、乳腺對(duì)氨基酸的攝取、乳腺氨基酸的代謝、能量供應(yīng)對(duì)乳蛋白合成的調(diào)節(jié)等方面，綜述了泌乳反芻動(dòng)物乳腺的氨基酸代謝。
1氨基酸供應(yīng)

1.1 血漿和血細(xì)胞在氨基酸運(yùn)輸過程中的作用 

測(cè)定血液氨基酸濃度有一定的技術(shù)難度，所以研究乳腺攝取氨基酸的動(dòng)力效應(yīng)多是采用血漿動(dòng)靜脈差異技術(shù)。但是如果血細(xì)胞參與乳腺氨基酸的運(yùn)輸，那么采用該技術(shù)就會(huì)低估血液氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)能力。研究人員就此進(jìn)行了研究，結(jié)果不盡一致。Hanigan等研究發(fā)現(xiàn)泌乳奶牛血液和血漿供應(yīng)氨基酸的數(shù)量不一致。Bequette等證實(shí)山羊血細(xì)胞不參與氨基酸的運(yùn)輸。Mackle等進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，游離氨基酸主要通過血漿運(yùn)輸?shù)侥膛Ｈ橄伲t細(xì)胞僅參與各別氨基酸(Leu、Met和Thr)的少量運(yùn)輸，而且血漿和血液必需氨基酸動(dòng)靜脈差異高度相關(guān)。因此，采用血漿動(dòng)靜脈差異技術(shù)研究乳腺攝取氨基酸的動(dòng)力效應(yīng)，應(yīng)該可以反映乳腺的真實(shí)狀態(tài)。
1.2肽參與乳腺氨基酸的供應(yīng)情況

乳腺從血液中攝取的游離氨基酸量與合成乳蛋白的氨基酸量并不一致，Lys、Arg、Ile、Leu和Val的攝入量高于輸出量，而Met、Phe、His和Thr的攝入量低于輸出量。這樣就出現(xiàn)了兩個(gè)問題。第一，對(duì)于攝入量不足的氨基酸，不足的部分如何補(bǔ)足，這一過程受何種機(jī)制調(diào)控？第二，對(duì)于另外一些氨基酸，乳腺為何過量攝取它們？
1.2.1檢測(cè)肽參與乳腺氨基酸代謝的方法及測(cè)定結(jié)果 

由于缺少直接測(cè)定乳腺攝取非游離態(tài)氨基酸含量的技術(shù)，所以多采用穩(wěn)定的同位素標(biāo)記技術(shù)來間接評(píng)定非游離態(tài)氨基酸在乳蛋白合成中的作用。通過同位素灌注，在血漿游離氨基酸和乳酪蛋白同位素峰值達(dá)到穩(wěn)定后(要求灌注時(shí)間達(dá)20h以上)，比較兩者的同位素峰值。如果兩者的同位素峰值相等，那么生成酪蛋白的氨基酸全部來自血漿游離氨基酸，而如果乳酪蛋白中的峰值低于血漿氨基酸中的峰值，那么非標(biāo)記的氨基酸前體(循環(huán)肽或周轉(zhuǎn)代謝較慢的結(jié)構(gòu)蛋白)就參與了酪蛋白的合成[6]。其參與程度可通過計(jì)算獲得：肽參與氨基酸供應(yīng)的程度(%)＝(1-酪蛋白同位素峰值/血漿同位素峰值)×100%。
1.2.2 額外添加游離氨基酸對(duì)肽參與乳腺氨基酸供應(yīng)的影響 

肽參與乳蛋白中Phe、Tyr和Met的供應(yīng)會(huì)隨灌注相應(yīng)的游離氨基酸而降低，但肽參與乳蛋白中Lys的供應(yīng)并不隨Lys的灌注而降低。Chen等的研究發(fā)現(xiàn)，奶牛胃腸道可以檢出肽轉(zhuǎn)運(yùn)載體(PepT1)，而在乳腺檢測(cè)不到。Bequette等進(jìn)一步綜述了大量文獻(xiàn)后認(rèn)為，肽在被乳腺攝入之前，在細(xì)胞表面水解為游離的氨基酸，所以在乳腺未能檢測(cè)到肽轉(zhuǎn)運(yùn)載體。這一理論可以解釋游離氨基酸的供應(yīng)會(huì)使肽的作用降低，但是無法解釋Lys灌注前后肽的作用大小不變這一現(xiàn)象。而Mabjeesh等認(rèn)為，雖然尚無直接的證據(jù)證明存在乳腺肽轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，但研究結(jié)果表明，乳腺可以利用肽結(jié)合態(tài)的氨基酸。因此，應(yīng)該存在著乳腺肽轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，這些肽轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)具有氨基酸序列的專一性，其調(diào)控會(huì)因游離氨基酸供應(yīng)的不同而異。合成乳蛋白所需的氨基酸主要來自血漿中的游離氨基酸和肽。雖然目前尚不能證明兩者存在各自的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，但兩者間應(yīng)存在一定的聯(lián)系，受一定機(jī)制的調(diào)控。這些工作有待進(jìn)一步研究。
2 乳腺對(duì)氨基酸的攝取

   研究乳腺對(duì)氨基酸的攝取，需要考慮乳腺氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的活力，乳腺攝入的血漿游離氨基酸量占血漿總氨基酸流量的百分比(Km)，及血漿游離氨基酸的凈攝入量。Mabjeesh等提出，以動(dòng)靜脈濃度差與乳腺血流量的乘積再除以靜脈濃度來表示乳腺氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)活力，其結(jié)果表明，不同氨基酸的乳腺轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)活力(ml·min-1半個(gè)乳腺)不同，His、Arg、Pro小于200，Lys在200至300之間，Tyr和Val在300至500之間，Ile在500至700之間，Leu、Phe和Met在800至1400之間；而且，除His外，泌乳階段并不對(duì)這種活力構(gòu)成顯著影響。
乳腺攝入的血漿游離氨基酸量占血漿總氨基酸流量的百分比(Km)，與游離氨基酸的添加量并不成正比。研究表明，His、Ser、Phe和Ala的Km值低于20%；Arg、Thr、Tyr和Leu的Km值在20%~30%之間；Pro、Ile、Lys和Val的Km值在30%~40%之間，而泌乳階段并不對(duì)Km值產(chǎn)生顯著影響。灌注游離氨基酸時(shí)，雖然血漿中游離氨基酸濃度和流量極顯著增加，分別加60%～82%和23%～42%，但Km值會(huì)極顯著(P≤0.001)降低(8%～31%)，乳腺轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)活力也會(huì)降低。例如同時(shí)灌注Lys(8.9g·h-1)和Met(2g·h-1)后，極顯著地降低Lys(P=0.005)和Met(P=0.001)的血漿轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)活力，顯著降低Arg的血漿轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)活力(P=0.05)。同時(shí)乳腺凈攝入的血液游離氨基酸量也會(huì)隨游離氨基酸的灌注而降低，但是血漿游離氨基酸的凈攝入量(以動(dòng)靜脈濃度差與血流量的乘積表示)維持穩(wěn)定。
乳腺對(duì)氨基酸的攝取是相對(duì)保守的，不同的氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)活力不同，Km值也不同。正常情況下，它們會(huì)維持在一個(gè)特定的范圍內(nèi)；當(dāng)過量添加游離氨基酸時(shí)，它們會(huì)通過下調(diào)而維持血漿游離氨基酸凈攝入量的穩(wěn)定。
3乳腺氨基酸的代謝
   有關(guān)乳腺為什么要過量攝入某些游離氨基酸，最初人們認(rèn)為這些過量攝入的氨基酸不僅參與乳汁的合成，還參與乳腺結(jié)構(gòu)蛋白的構(gòu)建。乳腺合成的蛋白總量比其分泌的乳蛋白量高42%~72%。但近年的研究表明事實(shí)并非完全如此。Mabjeesh等發(fā)現(xiàn)，雖然在不同泌乳階段間比較，乳腺內(nèi)有39%的非乳蛋白合成，但在同一泌乳階段內(nèi)比較，乳腺合成的蛋白總量與分泌的乳蛋白量是相近的，乳腺攝入的氨基酸基本不參與乳腺結(jié)構(gòu)蛋白的構(gòu)建，因?yàn)檫@部分蛋白可通過組織蛋白的自身更新而獲得。研究表明，乳腺攝入的氨基酸除直接用于合成乳蛋白外，仍有一部分氨基酸參與合成其它功能物質(zhì)和支鏈氨基酸，例如Leu、Val和Ile參與合成非必需氨基酸；Met參與合成磷脂、肉毒堿、肌肉素和多胺及Cys；Arg參與氮的氧化]。這正是乳腺過量攝入氨基酸的作用所在。正常情況下Leu的絕對(duì)氧化損失為5g·d-1、Lys的氧化損失占乳腺攝入Lys的近20%、Met約為10%，隨著供應(yīng)量的增加氨基酸的氧化增強(qiáng)。

乳腺對(duì)不同氨基酸的攝入能力不同，乳腺過量攝入的氨基酸并非參與乳腺結(jié)構(gòu)蛋白的構(gòu)建，而是通過氧化過程參與合成其它功能物質(zhì)和支鏈氨基酸，而由于攝入不足和氧化導(dǎo)致的氨基酸缺口，則由肽來供應(yīng)；同時(shí)，在過量供應(yīng)氨基酸和葡萄糖的情況下，乳腺通過自身調(diào)整氨基酸的攝入和代謝，維持乳蛋白濃度的穩(wěn)定。但現(xiàn)有數(shù)據(jù)尚不能準(zhǔn)確地給出肽的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制，揭示乳腺中葡萄糖的代謝模式，因此這兩方面應(yīng)是今后研究的重點(diǎn)。灌注技術(shù)耗資大、技術(shù)要求高、動(dòng)物處于應(yīng)激狀態(tài)，使該技術(shù)的應(yīng)用性和準(zhǔn)確性受到限制，因此，有必要尋找新的研究手段。本課題組基于以上原因，建立了乳腺細(xì)胞培養(yǎng)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為深入研究乳腺代謝構(gòu)建了平臺(tái)。
4能量供應(yīng)對(duì)乳蛋白合成的調(diào)節(jié)

糖代謝與氨基酸代謝密切相關(guān)。糖的供應(yīng)缺乏時(shí)，細(xì)胞的能量水平下降，影響需要消耗大量高能磷酸化合物的蛋白質(zhì)生物合成過程，明顯抑制蛋白質(zhì)的合成速率。Rulquin等通過十二指腸灌注葡萄糖，研究了能量供應(yīng)對(duì)乳蛋白合成的影響。他們發(fā)現(xiàn)，十二指腸灌注葡萄糖可使乳動(dòng)脈中氨基酸濃度升高，乳蛋白產(chǎn)量增加，但并不影響乳腺動(dòng)靜脈氨基酸濃度差，不影響乳腺氨基酸的攝取，從而不改變?nèi)榈鞍诐舛取Ｒ话阏J(rèn)為，糖的分解增強(qiáng)除了提供蛋白質(zhì)合成所需的能量外，還可合成某些非必需氨基酸[16]，因此，灌注葡萄糖可增加非必需氨基酸的合成，反饋抑制必需氨基酸的消耗和分解。但是Rulquin等的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，灌注葡萄糖時(shí)，乳動(dòng)脈中生糖氨基酸和血漿尿素氮濃度保持不變。換言之，葡萄糖灌注如何增加乳蛋白產(chǎn)量尚需大量研究以予解釋，正如Bequette等指出的乳腺中能量代謝和氨基酸代謝之間的關(guān)系應(yīng)是今后進(jìn)一步研究的重點(diǎn)。

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