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精氨酸的抗热应激作用及在母猪上的应用

作者:佚名来源:饲料工业时间:2011-09-01 10:06点击:

  
核心提示:种母猪的繁殖效率决定一个猪场的产品质量和经济效益,而母猪繁殖效率受到多种因素的影响,高温热应激被认为是一个引起母猪生产力变化的重要环境因素。精氨酸在机体内发挥着多重营养生理效应,研究精氨酸对热应激条件下母猪生产性能的影响,深入阐明其作用机理,对于养猪生产具有重要意义。

  种母猪的繁殖效率决定一个猪场的产品质量和经济效益,而母猪繁殖效率受到多种因素的影响,高温热应激被认为是一个引起母猪生产力变化的重要环境因素。精氨酸在机体内发挥着多重营养生理效应,研究精氨酸对热应激条件下母猪生产性能的影响,深入阐明其作用机理,对于养猪生产具有重要意义。

  1高温热应激对母猪的影响

  应激是机体对内部或外界的各种异常刺激所产生的非特异性应答反应的总和,是动物对机体内外刺激或挑战的反应。热应激是指处于极端高温环境中的动物对热环境的舒适区上限温度所致的反应。猪属恒温动物,存在一个等热区,在这个范围内,猪借助于物理调节维持正常体温,一旦超过这个范围,就需通过产热和散热来维持正常的体温。当环境温度超过等热区中的舒适区上限值时,即出现热应激。猪皮下脂肪厚,汗腺不发达,体内热能散发较慢,不善于通过皮肤蒸发散热来调节体温,因此猪很不耐热。

  夏季高温是影响母猪繁殖机能的主要因素之一,在我国大部分地区,夏季炎热高温给养猪业造成的损失十分严重。据报道,在高温环境下降低了母猪采食量和产奶量,最终降低了仔猪的生长率(Quiniou等,1999;Quiniou等,2000;Renaudeau等,2001)。

  母猪的繁殖力受到许多生理过程的调控,高温应激对机体的损伤也是多方面的。在高温条件下,电解质代谢紊乱,血糖、蛋白质、酶活力发生改变。母猪处于热应激下还会改变其内分泌功能。Maloyan等(2002)指出,猪受热应激的刺激,激活了下丘脑—垂体—肾上腺轴,引起下丘脑促肾上腺皮质激素释放激素的分泌增强,释放到垂体门脉系统,从而促进垂体分泌促肾上腺皮质激素(ACTH)。ACTH分泌的增加,抑制了垂体前叶分泌促性腺激素FSH和LH,LH分泌减少的必然结果是卵泡发育受阻及抑制排卵,也会使雌激素的分泌下降,并抑制黄体生成和孕酮分泌,在生产中引起母猪各种繁殖障碍。另外,ACTH水平升高,也间接影响了卵巢机能,可诱发卵巢囊肿、性机能减退、使繁殖受阻。另外,高温使母猪血浆甲状腺素分泌减少,以抑制体内的代谢功能,减少产热,维持机体在高温时产热与散热平衡(Prunier等,1997)。

  高温导致的热应激同时会造成组织细胞损伤。热应激诱导体内产生大量的自由基,产生各种有害的影响(Mitchell等,1983),导致细胞代谢和生物功能紊乱,例如脂肪酸氧化和蛋白合成功能受阻等(Jiang等,2008)。研究表明,机体内自由基可以改变细胞膜的功能,进而引发多种生物体疾病(卢大用等,1999)。在正常的生命过程中,自由基为维持生命所必需,动物体内本身存在氧化和抗氧化两大系统,正常生理状态下,两者处于动态平衡。当畜禽处于高温热应激状态时,细胞生理代谢功能紊乱,导致抗氧化系统功能下降,同时生成大量的自由基(Mitchell等,1983),此时过量的自由基数量超过抗氧化体系的还原能力,机体处于氧化应激状态(Sies,1997)。所以高温环境可造成动物氧化应激损伤。

  2精氨酸的研究进展

  2.1精氨酸的生化和生理学特性

  精氨酸是碱性氨基酸,在生物体内以具有生理活性的L-精氨酸形式发挥生物学功能。它不仅是动物体蛋白合成的必需氨基酸,同时也是多种生物活性物质的合成前体,如多胺和NO等。精氨酸是合成NO的唯一底物,精氨酸--NO途径在动物体内发挥着重要的作用。在正常情况下,成年动物对精氨酸的需求可以通过内源性合成得到满足,但在应激条件下,内源精氨酸不能满足机体的需求。因此,精氨酸被认为是条件性必需氨基酸(孔祥峰等,2009)。

  2.2精氨酸的内源合成

  精氨酸的内源合成有两条途径,一是精氨酸可在谷氨酰胺酶、吡咯酸-5-羧酸合成酶、脯氨酸氧化酶、鸟氨酸转氨酶、鸟氨酸转乙酰酶、精氨酰琥珀酸合成酶和精氨酸琥珀酸分解酶的催化下,由谷氨酰胺(Gln)和脯氨酸(Pro)合成。另外,线粒体内的鸟氨酸和血浆瓜氨酸也是合成精氨酸的前体,瓜氨酸进一步在细胞液中合成精氨酸。对哺乳动物而言,内源精氨酸的合成涉及小肠—肾代谢轴,瓜氨酸由肠道内的谷氨酸和谷氨酰胺合成,小肠释放的瓜氨酸约83%运至肾脏,在细胞液精氨酰琥珀酸合成酶和精氨酰琥珀酸裂解酶的催化下合成为精氨酸(Wu等,2007)。

  2.3精氨酸的代谢途径

  研究表明,L-精氨酸代谢在体内有3条途径,一是精氨酸在一氧化氮合酶(NOS)催化下代谢产生NO,并生成瓜氨酸;二是在精氨酸分解酶作用下,精氨酸生成鸟氨酸和尿素,也可通过甘氨酸转脒基酶催化分解为鸟氨酸和肌酐酸;三是由鸟氨酸生成多胺,多胺是腐胺、亚精胺和精胺的统称,对于调控细胞生长和发育具有重要作用。精氨酸降解主要在小肠完成。

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