摘 要：小肽、揮發性脂肪酸（VFA）和葡萄糖是反芻動物體內重要的營養物質，對反芻動物的生產性能和產品質量影響重大。研究發現小肽的主要轉運載體有兩個，PepT1和PepT2；葡萄糖的轉運載體分兩大類共16個載體；VFA的瘤胃轉運主要受PH、日糧精粗比、分子大小及血液流量的調控。本文對此3種重要營養物質在反芻動物瘤胃內的轉運機制和調控因子進行綜述，并展望以后的研究動向。
    關鍵詞：反芻動物；小肽；揮發性脂肪酸；葡萄糖；轉運；調控

    改革開放以來，我國經濟的飛速發展和人民生活水平的不斷提高促使我國畜牧業一直保持較快的步伐前進。近年來人們對奶類食品及牛羊肉需求量的增加和品質重視程度的深化極大推動了我國反芻動物行業的發展，同時也提出了更新和更高的要求。小肽、葡萄糖和VFA是反芻動物重要的蛋白質和能量來源，深入研究其在瘤胃內的轉運代謝機制有利于進一步開發反芻動物的生產潛力和提高產品品質。

    1 小肽
    小肽是蛋白質在動物體內消化后的主要產物，蛋白質在瘤胃內經微生物水解酶作用后形成寡肽，寡肽再進一步降解為小肽。目前的流行營養學觀點認為，蛋白質營養就是氨基酸的營養，蛋白質必須水解成游離氨基酸后才能被機體吸收利用。但是，最近有報道證明小肽可直接被動物機體吸收并且有試驗證明在理想蛋白質模式條件下動物并不能實現最好的生產性能。因此，對小肽的深入研究有利于推動反芻動物蛋白質營養向更深層次發展，并且有可能沖擊現行的以小腸蛋白質（瘤胃非降解蛋白和微生物蛋白）為基礎評價反芻動物飼料蛋白質價值體系。
    1.1 小肽的轉運過程及特點 
    1.1.1 小肽的轉運特點 
    小肽是以二、三肽的形式在Ⅰ型和Ⅱ型兩種載體的作用下借助轉運膜上的H+梯度驅動力通過腸黏膜細胞而直接進入反芻動物體循環。小肽的吸收機制與游離氨基酸完全不同，其總體上具有耗能低、不易飽和和各種肽之間運轉無競爭性與抑制性以及高效迅速等特點。反芻動物對肽的吸收轉運有兩種不同途徑，即非腸系膜和腸系膜系統，其中以非腸系膜吸收為主。非腸系膜吸收包括瘤胃、網胃、瓣胃、皺胃和十二指腸的吸收；腸系膜吸收包括空腸、回腸、盲腸和結腸的吸收。
    1.1.2 小肽的轉運機制
    非腸系膜系統瘤胃和瓣胃采用被動擴散和主動轉運兩種方式吸收小肽。Matthews研究表明，瘤胃和瓣胃的上皮細胞對小肽的吸收是不飽和的被動轉運過程，其中瓣胃上皮細胞吸收小肽的能力要強于瘤胃上皮細胞。Mccolum等研究羊瓣胃對Gly-Sar的吸收機制，結果表明，其轉運是由載體介導，并依賴H+的濃度梯度進行。
    腸系膜系統中小肽的轉運機制目前認為有以下3種方式：一是具有pH依賴性的Na+/H+交換轉運系統，該方式不消耗ATP。其過程主要是小肽依靠質子電化學梯度驅動力以易化擴散方式進入細胞，致使細胞內pH值下降，從而啟動Na+/H+互轉通道，H+被釋放出細胞，胞內pH值恢復至原狀態。當H+濃度低時，該過程依靠膜外底物濃度進行；當H+濃度外高內低時，則以逆底物濃度的生物電供轉運。二是依賴H+或Ca+濃度梯度的主動轉運方式，該過程要消耗ATP。該方式在缺氧或添加代謝抑制劑的時候可能被抑制。三是谷胱甘肽（GSH）轉運系統。
    1.2 小肽轉運的調控辦法
    小肽在體內的吸收和代謝主要依靠PepT1 和PepT2兩種轉運蛋白，因而對轉運蛋白調控因子的深入研究有利于提高小肽的轉運效率。以下主要就營養狀態和激素水平兩方面因素進行討論。
    1.2.1 營養對PepT1的調節
    研究證明，營養不良將會顯著影響動物對小肽的吸收。通過研究正常攝食和禁食一天的大鼠空腸刷狀緣囊泡的Gly-Glu，結果表明：與正常攝食相比，禁食一天的大鼠最大轉運速度增加兩倍，PepT 1和mRNA數量均增加3倍，說明禁食后PepT 1的基因表達加強，產物數量也成倍增加，進而加快小肽攝取。Lis等（1972）發現，短期限飼（50%正常量）成年大鼠會提高單位小腸對小肽的吸收。Millet等（1984）發現蛋白質營養不良程度越高，未成年大鼠空腸對小肽吸收量就越大。Cheeseman等（1986）用低蛋質白日糧飼喂未成年大鼠，單位面積小腸吸收小肽活性提高，但游離氨基酸吸收量下降。Ihara等（2000）用Western 雜交分析表明，大鼠在營養不良條件下，PepT 1水平提有利于小肽的吸收。
    綜上所述，日糧低營養狀態能夠增強PepT 1活性，提高小肽吸收速率。
    1.2.2 激素對PepT1 的調節
    目前，通過體外培養手段研究激素對PepT1的調節的方法主要有短期調節（0～1h）和長期調節（＞1h）兩種。胰島素和瘦素屬于短期調節，甲狀腺素屬于長期調節，表皮生長因子具有兩種調節功能。
    在對PepT1的調節過程中，①胰島素濃度增加能促使小腸刷狀緣膜上二肽的轉運，其機理是胰島素能夠與小腸基地膜上的受體結合。其次，胰島素能夠提高PepT1在小腸黏膜上的濃度，其機理是使細胞質中已合成的PepT1進行小肽轉運工作，而不是促進PepT1的從頭合成。②瘦素對PepT1調節的機制與胰島素相似，其增加PepT1從細胞質到小腸刷狀緣膜的轉運，而不是增加其mRNA 的表達來對膜上PepT1水平進行調節。③甲狀腺激素對腸道的發育、結構和功能意義重大，其對PepT1的調節主要是通過減少其mRNA 的水平來實現的。④表皮生長因子（EGF）對PepT1的調節分為短期和長期兩種方式。短期調節與胰島素和瘦素相似，通過影響已合成的PepT1在細胞內和膜上的分布來調節PepT1在膜上的濃度，所需時間短；長期調節是通過影響PepT1mRNA水平來控制PepT1在膜上的表達進而行使調控作用，所需時間長。⑤蛋白激酶C（PKC）對PepT1是通過對PKC的抑制和激活進行的，PKC的抑制劑能顯著提高PepT1的轉運活性，而PKC的激活因子能降低PepT1的轉運活性。

    2 葡萄糖
    葡萄糖是淀粉經水解生成的單糖，為無色結晶，內源葡萄糖是反芻動物體內所需葡萄糖的主要來源。其對維持神經系統尤其是腦細胞的正常功能、促進胚胎生長以及乳的合成有重大作用。深入研究其調控機制對生產應用具有重大指導意義。
    葡萄糖作為極性分子其跨膜轉運的進行需要葡萄糖轉運載體，葡萄糖轉運載體是一類高分子蛋白質，根據結構和功能作用的不同主要分為兩大類：第一類為易化葡萄糖轉運蛋白（facilitateal glucose transports protein，Glut），是一種被動擴散型轉運載體，目前已發現有13種，按照發現的先后順序分別命名為GLUT1～GLUT12和HMIT；第二類是Na+依賴的葡萄糖共轉運載體（Sodium-dependant D-glucose cotranspoter，SGLT），是一種與Na+偶聯的主動運輸型轉運載體，目前已發現3種，依次命名為SGLT1～SGLT3。以下主要就這兩類轉運載體的調控進行討論。
    2.1 Glut的調控辦法
    Glut的調控主要表現在以下幾個方面：①血糖水平的調控。當血糖水平低、組織缺血或缺氧早期，Glut的表達是增高并起一定代償調節作用，但在缺血缺氧后期，Glut的量會降到很低。②缺氧缺血發生時的調控。當動物大腦缺血是腦內能量代謝由有氧氧化轉為無氧酵解，需要消耗大量的葡萄糖，Glut1和Glut3的合成增加即為適應這種變化，同時機體各部位的Glut都會增加或用移位的方式以適應機體的能量供給。當心肌缺血時Glut1和Glut4均由細胞器膜向細胞質膜轉位，使細胞質膜Glut絕對數量增加，有益于更多的葡萄糖轉運至細胞內，參與糖酵解，為心肌提供有限的ATP，有利于缺血后心肌保護。但是，當出現后期失代償，Glut的表達會降到最低。③激素類的調控。激素的調控主要包括甲狀腺素、胰島素、雌激素、生長激素和腎上腺糖皮質激素。當機體出現應激、能量消耗增加時，這些提高機體葡萄糖的代謝水平或增加糖的利用率，上調Glut的水平或促使其表達增加。④小分子活性物質的調控。cAMP、胰島素樣生長因子、血小板來源性生長因子、堿性成纖維樣生長因子、腫瘤壞死因子α和表皮生長因子等對Glut都有調控作用。以上活性因子通過Ras2MAPK和JAK2STAT生長因子信息傳遞主干線對Glut的水平給以調控，主要是對Glut1。⑤酶的調控。糖酵解中的關鍵酶己糖激酶對Glut的表達起非常重要的調控作用，己糖激酶的含量上調使Glut的表達異常增高。
    2.2 SGLT的調控辦法
    對于SGLT在葡萄糖轉運過程中的調節辦法主要是針對其活性和表達。現將SGL T1活性調節物質列表1。

表1 影響SGL T1 活性的調節物質

    3 揮發性脂肪酸
    VFA是反芻動物的主要供能物質，提供動物所需能量的70%～80%。其主要是由瘤胃中的微生物，細菌、原蟲、酵母和真菌將粗纖維、淀粉和可溶性糖等碳水化合物首先轉化為丙酮酸，然后再由丙酮酸通過不同代謝途徑提供。VFA是含有1～6個碳鏈的短鏈脂肪酸，包括乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸和異戊酸等，主要成份是乙酸、丙酸和丁酸，占VFA的95%，其中乙酸占總VFA的70%左右，VFA瘤胃上皮吸收率達75%左右，其他的在消化道吸收。以下分別討論乙酸、丙酸、丁酸的轉運機制和調控。
    3.1 VFA的轉運代謝機制
    乙酸的轉運機制是乙酸進入體內后，僅小部分被瘤胃壁吸收并生成胴體，大部分經門靜脈進入肝臟。其初始反應是在乙酰CoA合成酶作用下于胞漿內合成乙酰CoA，肝臟中乙酸的80%逃脫氧化而進入外周循環（表2）。血液中的乙酸被組織吸收后，大部分通過TCA氧化供能，或用作脂肪酸合成。另外，乙酸是泌乳反芻動物乳腺合成乳脂中脂肪酸的重要原料。

表2 肥育羊和絕食綿羊乙酸代謝的部位

             引自Church（1988）。

    丙酸的轉運機制是經發酵產生的丙酸在瘤胃壁吸收時，2%～5%轉變為乳酸，其余部分主要在肝臟中通過糖異生作用生成葡萄糖或者進入TCA循環氧化。其首先激活產生琥珀酰輔酶A，然后進入體內代謝途徑，由此進入TCA并于糖、蛋白質和脂肪代謝聯系起來。
    丁酸的代謝機制是經發酵產生的丁酸在通過瘤胃上皮吸收時，大部分（90%）轉變為胴體，生成胴體的80%以上是β-羥丁酸，其余是乙酰乙酸和丙酮。進入肝臟的丁酸迅速被肝組織代謝。
    3.2 VFA的調控辦法
    3.2.1 pH值對吸收VFA的調控
    Thorlacius和Lodge（1973）的研究結果證明，低pH值使VFA吸收速度快，反之，吸收速度慢（表3）。
    3.2.2 飼料對VFA吸收的調控
    研究證明日糧中精料有利于提高丙酸在VFA中的比例，而粗飼料能夠提高乙酸在VFA中比例。另外，Thorlacius和Lodge經試驗得出高精料條件下VFA吸收速度要顯著高于干草日糧（表4）。

表3 瘤胃pH對VFA吸收的調控

            引自 Thorlacius和Lodge（1973）。

表4 日糧對VFA吸收速度的影響

             引自 Thorlacius和Lodge（1973）。

    3.2.3 分子大小對VFA吸收的調控
    VFA分子大小不同其吸收轉運速率不同。Danielli等在用瘤胃上皮切片的體外試驗中得出結論，當瘤胃pH值出于正常范圍以類是（6～7），碳原子含量較多的吸收速度越快，即丁酸>丙酸>乙酸。
    3.2.4 血流量對VFA轉運的調控
    Dobson和Barnes等對血流量影響VFA轉運吸收的試驗表明，飼喂后2～3h，瘤胃內生成的CO2和VFA使瘤胃上皮血管擴張，血流量增加；瘤胃壁肌肉的收縮也加快血流量。這樣在采食后瘤胃VFA增加的同時，血流量也增加，從而促進了VFA的吸收。

    4 結語
    瘤胃對于反芻動物至關重要，維持其良好的生理狀態、充分發揮其生理功能和不斷挖掘其生理潛力將會極大提高反芻動物生產性能，積極推動反芻動物養殖業的發展。瘤胃內物質轉運吸收過程復雜，文中針對小肽、葡萄糖和揮發性脂肪酸3種重要物質的轉運機理和調控辦法作以上綜述，并認為在以下方面有待進一步研究：①對小肽、葡萄糖以及揮發性脂肪酸在體內的代謝途徑和關鍵機制作進一步研究；②探索是否有其他轉運載體和因子的存在并研究其功能；③對PepT2研究報道很少，應積極開展其功能作用的研究工作；④深入研究目前發現的轉運載體間的相互作用機理及其對動物產生的效應；⑤探討動物不同生理、生產水平以及外部環境對各轉運載體功能的影響。
    （參考文獻略）