膽堿是動物生長發育所必需的水溶性維生素, 其在動物脂肪沉積的調控中起非常重要的作用。肝臟是動物脂肪代謝的重要場所。飼料中添加膽堿可顯著降低鼠( Sheard 和Krasin, 1994) 、豚鼠(DailyⅢ等, 1998) 、草魚( 王道尊等, 1995) 、黃鱔( 陳芳等, 2002) 、蛋雞(Ruiz 等, 1983) 、肉雞( 沈紅和霍齊光, 1999) 等動物肝臟中粗脂肪含量。目前, 對膽堿降低動物脂肪沉積作用機理的研究尚未見系統的報道。基于目前對膽堿代謝和蛋氨酸代謝的生化研究, 膽堿氧化、蛋氨酸再甲基化、脂肪酸氧化三者的有機結合可能共同構成了膽堿降低動物脂肪沉積的營養作用機理。
1 膽堿對膽堿氧化的影響
進入動物體內的膽堿主要通過乙酰化、氧化、磷酸化3 條途徑代謝。其中, 以膽堿氧化和磷酸化為主( Zeisel, 1990) 。肝臟是膽堿氧化和磷酸化最活躍的場所。Weinhold 和Sanders( 1973) 研究發現, 在肝臟中, 膽堿氧化成甜菜堿的速度( 9 μmol/h·g) 高于膽堿磷酸化為磷酸膽堿的速度( 1 μmol/h·g) 。這暗示著膽堿氧化在膽堿代謝中起著更為重要的作用。膽堿氧化的基本過程是膽堿在膽堿脫氫酶和甜菜醛脫氫酶作用下生成甜菜堿的氧化過程。研究表明, 飼料中添加膽堿可影響膽堿的氧化途徑。采食膽堿缺乏飼料的鼠肝臟中甜菜堿水平顯著降低( Pomfret 等, 1990) , 同時肉仔雞、斷奶仔豬肝臟中甜菜堿水平隨日糧膽堿水平升高表現出線性增加趨勢( Siljander- Ras 等, 2003; Saarinen等, 2001) 。Wong 和Thompson( 1972) 向采食膽堿缺乏和充足飼料的鼠腹腔內分別注射1, 2- 14C 標記膽堿后發現, 采食膽堿充足飼料鼠肝臟中甜菜堿的放射性顯著升高。同時, 其采用氧電極測定細胞中氧消耗評定肝臟中膽堿氧化程度發現, 采食膽堿缺乏飼料鼠肝臟中膽堿氧化水平降低。此外,在該試驗中還觀察到采食膽堿充足鼠肝臟中甜菜醛脫氫酶活性高于采食膽堿缺乏飼料的鼠。Schneider 和Vance 等( 1978) 利用鼠肝臟勻漿液構建反應體系, 通過將3H- 甲基標記膽堿氧化成3H- 甲基標記甜菜堿的量評價膽堿氧化程度發現,采食膽堿充足日糧鼠肝臟單位時間內生成3H- 甲基標記甜菜堿的量高于采食膽堿缺乏日糧鼠。Finkelstein 等( 1982) 給鼠腹腔內注射400 μmol膽堿后, 其肝臟中甜菜堿水平比注射生理鹽水鼠高出81 %( P < 0.05) 。由此可見, 在膽堿缺乏飼料中添加膽堿可促進動物體內膽堿氧化及甜菜堿的生成。
2 膽堿對蛋氨酸再甲基化的影響
蛋氨酸代謝主要包括再甲基化途徑和轉硫途徑( Finkelstein, 1990) 。其中, 蛋氨酸再甲基化途徑可能是膽堿經甜菜堿轉變為S- 腺苷甲硫氨酸的重要途徑。在蛋氨酸再甲基化途徑中, 高半胱氨酸在甜菜堿高半胱氨酸甲基轉移酶作用下, 可由甜菜堿提供活性甲基轉變為內源性蛋氨酸, 繼而在甲硫氨酸腺苷轉移酶作用下轉變為S- 腺苷甲硫氨酸參與甲基代謝。日糧膽堿可影響蛋氨酸的再甲基化途徑。在日糧中添加膽堿可顯著提高鼠( Park 和Garrow, 1999) 、肉仔雞( Emmert 等,1996) 、斷奶仔豬( Emmert 等, 1998) 肝臟中甜菜堿高半胱氨酸甲基轉移酶的活性。而膽堿氧化產生的甜菜堿可能直接參與蛋氨酸再甲基化途徑。
Pomfret 等( 1990) 研究發現, 鼠肝臟中甜菜堿水平隨日糧膽堿水平升高而極顯著升高的同時, 鼠肝臟中S- 腺苷甲硫氨酸水平也極顯著升高。此外,Finkelstein 等( 1982) 研究表明, 與采食無膽堿日糧鼠相比, 采食0.2 %膽堿日糧鼠肝臟中蛋氨酸水平升高49 %( P < 0.01) , S- 腺苷甲硫氨酸提高37 %( P < 0.05) 。Zeisel 等( 1989) 研究發現, 與采食200 mg/kg 膽堿日糧鼠相比, 采食2000 mg/kg膽堿日糧鼠肝臟中蛋氨酸、S- 腺苷甲硫氨酸水平均極顯著升高( P < 0.01) 。由此可見, 日糧膽堿可能通過膽堿氧化轉變為甜菜堿參與蛋氨酸再甲基化途徑而間接參與S- 腺苷甲硫氨酸的合成而影響甲基代謝。
3 膽堿對脂肪酸氧化的影響
S- 腺苷甲硫氨酸是體內重要的活性甲基供體, 其參與了機體內眾多的甲基代謝過程(Chiang等, 1996) 。Pomfret 等( 1990) 研究發現, 鼠肝臟中甘油三酯水平隨日糧膽堿水平的升高而極顯著降低的同時, 鼠肝臟中S- 腺苷甲硫氨酸水平卻極顯著升高。這暗示, 膽堿降低脂肪沉積的作用可能與以S- 腺苷甲硫氨酸為活性甲基供體的甲基代謝密切相關。脂肪酸氧化在動物脂肪酸分解代謝中起至關重要的作用, 而肉堿是長鏈脂肪酸進入細胞線粒體內進行脂肪酸氧化的重要跨膜轉運載體, 在脂肪酸氧化中起關鍵作用。1 分子肉堿的合成需要3 分子S- 腺苷甲硫氨酸提供活性甲基供體(Bieber, 1988) 。膽堿可能通過以S- 腺苷甲硫氨
酸為活性甲基供體的甲基代謝間接參與肉堿合成而影響脂肪酸氧化。在膽堿缺乏飼料中添加膽堿可顯著提高鼠肝臟、心臟和骨骼肌中肉堿水平(DailyⅢ等, 1998; DailyⅢ和Sachan, 1995; Sheard和Krasin, 1994) 。在發現采食膽堿充足日糧鼠肝臟和心肌中肉堿水平高于采食膽堿缺乏日糧鼠的同時, Corredor 等( 1967) 在分別由采食膽堿缺乏和充足日糧的鼠組織勻漿組成脂肪酸氧化反應體系中加入一定量的14C 標記棕櫚酸后培養一段時間發現, 與采食膽堿缺乏日糧鼠相比, 采食膽堿充足日糧鼠心肌和肝臟中14CO2 產量分別升高45 %和170 %, 而在膽堿缺乏鼠心肌勻漿反應體系中加入一定量肉堿可提高其14CO2 產量。同時, DailyⅢ等( 1998) 、Sheard 和Krasin ( 1994) 、Carter 和Frenkel( 1978) 的研究均發現, 鼠組織中肉堿水平隨日糧膽堿水平升高而升高的同時, 鼠組織中脂肪含量顯著降低。綜上可見, 日糧中膽堿可能通過促進肉堿合成, 繼而提高機體細胞內脂肪酸氧化水平, 促進機體內脂肪酸分解代謝而降低動物脂肪沉積。
4 小結
基于膽堿代謝和蛋氨酸代謝, 膽堿可能通過膽堿氧化途徑生成甜菜堿, 繼而通過蛋氨酸再甲基化途徑間接參與S- 腺苷甲硫氨酸的合成, 進而通過以S- 腺苷甲硫氨酸為活性甲基供體的甲基代謝促進肉堿合成, 增強組織中脂肪酸的氧化, 提高組織對脂肪酸的降解, 最終達到降低動物脂肪沉積的作用。
1 膽堿對膽堿氧化的影響
進入動物體內的膽堿主要通過乙酰化、氧化、磷酸化3 條途徑代謝。其中, 以膽堿氧化和磷酸化為主( Zeisel, 1990) 。肝臟是膽堿氧化和磷酸化最活躍的場所。Weinhold 和Sanders( 1973) 研究發現, 在肝臟中, 膽堿氧化成甜菜堿的速度( 9 μmol/h·g) 高于膽堿磷酸化為磷酸膽堿的速度( 1 μmol/h·g) 。這暗示著膽堿氧化在膽堿代謝中起著更為重要的作用。膽堿氧化的基本過程是膽堿在膽堿脫氫酶和甜菜醛脫氫酶作用下生成甜菜堿的氧化過程。研究表明, 飼料中添加膽堿可影響膽堿的氧化途徑。采食膽堿缺乏飼料的鼠肝臟中甜菜堿水平顯著降低( Pomfret 等, 1990) , 同時肉仔雞、斷奶仔豬肝臟中甜菜堿水平隨日糧膽堿水平升高表現出線性增加趨勢( Siljander- Ras 等, 2003; Saarinen等, 2001) 。Wong 和Thompson( 1972) 向采食膽堿缺乏和充足飼料的鼠腹腔內分別注射1, 2- 14C 標記膽堿后發現, 采食膽堿充足飼料鼠肝臟中甜菜堿的放射性顯著升高。同時, 其采用氧電極測定細胞中氧消耗評定肝臟中膽堿氧化程度發現, 采食膽堿缺乏飼料鼠肝臟中膽堿氧化水平降低。此外,在該試驗中還觀察到采食膽堿充足鼠肝臟中甜菜醛脫氫酶活性高于采食膽堿缺乏飼料的鼠。Schneider 和Vance 等( 1978) 利用鼠肝臟勻漿液構建反應體系, 通過將3H- 甲基標記膽堿氧化成3H- 甲基標記甜菜堿的量評價膽堿氧化程度發現,采食膽堿充足日糧鼠肝臟單位時間內生成3H- 甲基標記甜菜堿的量高于采食膽堿缺乏日糧鼠。Finkelstein 等( 1982) 給鼠腹腔內注射400 μmol膽堿后, 其肝臟中甜菜堿水平比注射生理鹽水鼠高出81 %( P < 0.05) 。由此可見, 在膽堿缺乏飼料中添加膽堿可促進動物體內膽堿氧化及甜菜堿的生成。
2 膽堿對蛋氨酸再甲基化的影響
蛋氨酸代謝主要包括再甲基化途徑和轉硫途徑( Finkelstein, 1990) 。其中, 蛋氨酸再甲基化途徑可能是膽堿經甜菜堿轉變為S- 腺苷甲硫氨酸的重要途徑。在蛋氨酸再甲基化途徑中, 高半胱氨酸在甜菜堿高半胱氨酸甲基轉移酶作用下, 可由甜菜堿提供活性甲基轉變為內源性蛋氨酸, 繼而在甲硫氨酸腺苷轉移酶作用下轉變為S- 腺苷甲硫氨酸參與甲基代謝。日糧膽堿可影響蛋氨酸的再甲基化途徑。在日糧中添加膽堿可顯著提高鼠( Park 和Garrow, 1999) 、肉仔雞( Emmert 等,1996) 、斷奶仔豬( Emmert 等, 1998) 肝臟中甜菜堿高半胱氨酸甲基轉移酶的活性。而膽堿氧化產生的甜菜堿可能直接參與蛋氨酸再甲基化途徑。
Pomfret 等( 1990) 研究發現, 鼠肝臟中甜菜堿水平隨日糧膽堿水平升高而極顯著升高的同時, 鼠肝臟中S- 腺苷甲硫氨酸水平也極顯著升高。此外,Finkelstein 等( 1982) 研究表明, 與采食無膽堿日糧鼠相比, 采食0.2 %膽堿日糧鼠肝臟中蛋氨酸水平升高49 %( P < 0.01) , S- 腺苷甲硫氨酸提高37 %( P < 0.05) 。Zeisel 等( 1989) 研究發現, 與采食200 mg/kg 膽堿日糧鼠相比, 采食2000 mg/kg膽堿日糧鼠肝臟中蛋氨酸、S- 腺苷甲硫氨酸水平均極顯著升高( P < 0.01) 。由此可見, 日糧膽堿可能通過膽堿氧化轉變為甜菜堿參與蛋氨酸再甲基化途徑而間接參與S- 腺苷甲硫氨酸的合成而影響甲基代謝。
3 膽堿對脂肪酸氧化的影響
S- 腺苷甲硫氨酸是體內重要的活性甲基供體, 其參與了機體內眾多的甲基代謝過程(Chiang等, 1996) 。Pomfret 等( 1990) 研究發現, 鼠肝臟中甘油三酯水平隨日糧膽堿水平的升高而極顯著降低的同時, 鼠肝臟中S- 腺苷甲硫氨酸水平卻極顯著升高。這暗示, 膽堿降低脂肪沉積的作用可能與以S- 腺苷甲硫氨酸為活性甲基供體的甲基代謝密切相關。脂肪酸氧化在動物脂肪酸分解代謝中起至關重要的作用, 而肉堿是長鏈脂肪酸進入細胞線粒體內進行脂肪酸氧化的重要跨膜轉運載體, 在脂肪酸氧化中起關鍵作用。1 分子肉堿的合成需要3 分子S- 腺苷甲硫氨酸提供活性甲基供體(Bieber, 1988) 。膽堿可能通過以S- 腺苷甲硫氨
酸為活性甲基供體的甲基代謝間接參與肉堿合成而影響脂肪酸氧化。在膽堿缺乏飼料中添加膽堿可顯著提高鼠肝臟、心臟和骨骼肌中肉堿水平(DailyⅢ等, 1998; DailyⅢ和Sachan, 1995; Sheard和Krasin, 1994) 。在發現采食膽堿充足日糧鼠肝臟和心肌中肉堿水平高于采食膽堿缺乏日糧鼠的同時, Corredor 等( 1967) 在分別由采食膽堿缺乏和充足日糧的鼠組織勻漿組成脂肪酸氧化反應體系中加入一定量的14C 標記棕櫚酸后培養一段時間發現, 與采食膽堿缺乏日糧鼠相比, 采食膽堿充足日糧鼠心肌和肝臟中14CO2 產量分別升高45 %和170 %, 而在膽堿缺乏鼠心肌勻漿反應體系中加入一定量肉堿可提高其14CO2 產量。同時, DailyⅢ等( 1998) 、Sheard 和Krasin ( 1994) 、Carter 和Frenkel( 1978) 的研究均發現, 鼠組織中肉堿水平隨日糧膽堿水平升高而升高的同時, 鼠組織中脂肪含量顯著降低。綜上可見, 日糧中膽堿可能通過促進肉堿合成, 繼而提高機體細胞內脂肪酸氧化水平, 促進機體內脂肪酸分解代謝而降低動物脂肪沉積。
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基于膽堿代謝和蛋氨酸代謝, 膽堿可能通過膽堿氧化途徑生成甜菜堿, 繼而通過蛋氨酸再甲基化途徑間接參與S- 腺苷甲硫氨酸的合成, 進而通過以S- 腺苷甲硫氨酸為活性甲基供體的甲基代謝促進肉堿合成, 增強組織中脂肪酸的氧化, 提高組織對脂肪酸的降解, 最終達到降低動物脂肪沉積的作用。
