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理论成果

γ-氨基丁酸的生理功能对畜禽的影响

发布时间:2015-12-23 13:44:39浏览次数:

    γ-氨基丁酸(GABA)又称氨酪酸,广泛分布于动物和植物体内。Florey研究小组(1950)在哺乳类动物脑萃取液中首次发现氨基丁酸,随后在许多植物体也有发现。由于氨基丁酸不参与组成蛋白质,因此被称为非蛋白氨基酸。在植物体内,氨基丁酸的积累是植物体对外界温度和机械力等物理条件激烈变化时应激反应的产物,谷氨酸脱羧酶的激活和氨基丁酸转氨酶的钝化也可促进氨基丁酸的积累。在动物体内,氨基丁酸主要分布于神经组中,在哺乳动物的脑组织内分布最集中,尤其以脑中黑质和苍白球的含量最高,下丘脑次之,其余依次为中脑的上丘、下丘、小脑的尺状核及中央灰质,大脑和小脑皮层含量较低,脑的白质含量最低。在动物体内氨基丁酸主要是由一酮戊二酸经转氨基反应生成谷氨酸,随后经谷氨酸脱羧酶催化生成氨基丁酸,继而在γ-氨基丁酸转氨酶作用下生成琥珀酸半醛后再转化为琥珀酸进入三羧酸循环进行代谢。氨基丁酸是目前研究较为深入的一种重要的抑制性神经递质,是脑组织中最重要的神经递质,其作用是降低神经元活性,防止神经细胞过热。氨基丁酸能结合抗焦虑的脑受体并使之激活,然后与另外一些物质协同作用,组织与焦虑相关的信息抵达脑指示中枢。此外,氨基丁酸还具有降低血压、促使精神安定、促进脑部血流、增进脑活力、营养神经细胞、增加生长激素分泌、健肝利肾及改善更年期综合征作用。
1    氨基丁酸生理功能
1.1    氨基丁酸降低血压
    氨基丁酸的舒缓血管和降血压的药理功能已在大量的动物试验和临床医学中得以证实。哺乳动物的脑血管中有氨基丁酸能支配神经,相应的受体,氨基丁酸与起扩张血管作用的突触后氨基丁酸 受体和对交感神经末梢有抑制作用的氨基丁酸 受体结合,能有效促进血管扩张,从而达到降血压的目的。氨基丁酸通过脑内氨基丁酸能系统的调节,起到抑制心血管和调节血压的作用。Tsuji等(1992)对日本红曲制品Beni-Koji的降血压成分进行提取,并对其活性成分氨基丁酸的降血压作用进行较为深入的研究,结果发现,氨基丁酸具有很好的降血压功效。Omori等(1987)以13本茶饮料氨基丁酸ron进行动物喂养试验,结果表明:数周内可使高血压小白鼠的血压由175~180mmHg降低至150mmHg,降幅为l5%~17%,并未见小白鼠有其他任何生理异常现象。Kazami等(2002)也报道了含氨基丁酸的复合风味料可使轻度高血压和高血压患者的血压显著降低,收缩压降低6mmHg,舒张压降低4mmHg,而正常人组的血压保持不变,同时也未见任何的不良反应。中草药黄芪和红芪中的降血压活性成分也是氨基丁酸。

1.2     促进睡眠,增强记忆力
    氨基丁酸一直被认为与睡眠有关,一些药物的镇静促眠作用是因为它能增加氨基丁酸受体的亲和力从而加强氨基丁酸与识别位点的结合;也有一些药物能通过抑制氨基丁酸的分解以提高其在脑内的含量,在一定程度上增加慢波睡眠时间。孙兵等(1996)曾报道,氨基丁酸对猫的慢波睡眠和快动眼睡眠期可起到延长作用。林华锦(1989)对氨基丁酸治疗婴儿夜间惊啼综合征疗效,观察发现,有效率达87.5%。Okada等(2000)也报道了富含氨基丁酸的米胚芽具有促进睡眠的作用。摄入氨基丁酸可提高磷脂酶的活性,从而促进动物大脑的能量代谢,活化脑血流,增加氧供给量,最终恢复脑细胞功能,改善神经机能。

1.3     抗热应激
    陈忠等(2002)研究表明:氨基丁酸可抑制脑干呼吸中枢的整合作用,使呼吸频率减慢,缓和动物在热应激时的热性喘息,减少仔鸡的料重比,增加体质量,提高存活率。

1.4     γ-氨基丁酸其他功能
    氨基丁酸对脑衰老有一定的影响,脑组织中氨基丁酸水平的变化对大脑衰老的影响起关键作用。对老龄人的脑内氨基丁酸含量分析表明:老龄人脑组织的氨基丁酸含量明显下降,这可能导致脑内噪音的增加,使神经信号减弱,导致老年人听觉和视觉障碍。Leventhal等(2003)将非常小的电极插入老年猴的大脑视觉皮层中,记录神经细胞活动,同时通过电极上的毛细管补给神经细胞微量氨基丁酸,通过观察和比较给氨基丁酸前后视觉神经细胞对视觉刺激反应的变化,结果发现,通过增加脑内的氨基丁酸含量,能改善神经功能,说明氨基丁酸与脑衰老有关系。氨基丁酸在男性性腺和附属性腺中也存在,与精子的运动和类固醇激素的产生有密切关系,对男性生殖功能有调节作用。边淑玲等(2002)研究氨基丁酸对生育男性精子及抗精子抗体阳性病人的精子顶体酶的活性,并使精子的超氧化物歧化酶的活性增加,说明氨基丁酸对精子顶体酶活性有显著影响。氨基丁酸可明显提高正常人精子顶体反应。可见,氨基丁酸在生殖生理学上具有重要的理论意义和广阔的应用前景。
    此外,临床医学上,氨基丁酸还可与α-酮戊二酸反应生成谷氨酸,抑制谷氨酸的脱酸反应,使血氨质量浓度有效降低,还能促使更多的谷氨酸与氨结合生成尿素排出体外,解除氨毒,增进肝功能。另外,大量研究表明:酒精具有神经毒性,对成神经细胞的形态和生物化学性质具有极大的影响。Spoerri等(1995)在体外观察了酒精、氨基丁酸及二者共同对成神经细胞的影响,结果显示,氨基丁酸可解除酒精对成神经细胞的毒性,保持成神经细胞的显型,具有神经营养作用。

2 γ-氨基丁酸对畜禽采食和免疫方面的影响
随着研究的深入,氨基丁酸的生理功能不断得到阐明,已发展成为一种新型功能性因子,正逐渐被广泛用于医药、食品、保健、化工及农业等行业。近年来,氨基丁酸在畜牧生产中的应用也越来越受到人们的关注,已有文献报道,氨基丁酸对畜禽具有抗热应激、促生长和增强免疫等作用。

2.1    对畜禽采食的影响
   氨基丁酸能增强动物的采食能力。采食作为一个复杂的行为活动,主要受中枢神经系统的控制。体液因素、代谢的变化、肠胃道功能及其他因素也可通过影响中枢神经而参与调节。氨基丁酸则可通过抑制饱中枢(下丘脑腹内侧核)的活动引起动物采食。有研究表明:氨基丁酸在降低动物的基础代谢、改善其生产性能及对饲料养分的利用效率方面具有良好的效果。韦习会等(2004)观察了日粮中添加氨基丁酸对生长猪采食量的影响,在10与20mg/kg的添加水平时,试验猪采食量显著提高,但达到40mg/kg时,采食量改善强度有下降趋势。曹德瑞等(2007)同样证实,在生长肥育猪日粮中添加10mg/kg的氨基丁酸能提高日增质量、屠宰率及眼肌面积,同时降低料重比,对猪内脏器官的质量和体积未产生显著影响。Fan等(2007)研究也发现,氨基丁酸能有效改善生长猪的生产性能,增加采食量,降低料肉比,但作用程度随试验阶段和激素种类不同而存在一定差别,其原因可能与氨基丁酸对猪体内与生长、摄食及机体代谢密切相关激素的有效调控有关。动物采食量的调节最终归属于动物内在的生理生化机制的调控。畜禽的维持需要在一定时间内是相对恒定的。采食量与畜禽的生产性能密切相关。采食作为一个复杂的行为活动,主要受中枢神经系统的控制,饱中枢(下丘脑腹内侧核)和摄食中枢(下丘脑外侧区)是动物调节摄食的基本中枢。氨基丁酸可通过抑制饱中枢的活动引起动物采食,增强动物的采食能力。研究表明:将一定剂量范围的氨基丁酸注射于动物的不同脑区,可显著促进动物摄食,并具有剂量依赖应。

2.2    对畜禽免疫性能的影响
    动物的生产性能与免疫系统密切相关。有研究显示,当猪处于低免疫应答系统时,T淋巴细胞中CD4+值较低,CD8+值升高,CD4+/CD8+值较低,生产性能表现较好。Williams等(1997)报道,处于低免疫应答时,猪的生产性能比高免疫应答时要好。研究表明:氨基丁酸对黏膜免疫具有一定增强作用,它通过影响消化系统(如胃肠道)的物理与化学感受器的敏感性,进而抑制生长抑素(SS)的分泌。SS具有广泛的免疫抑制作用,不仅抑制T淋巴细胞的增殖,限制胃泌素释放,而且还可抑制免疫球蛋白的合成,特别是对IgA的合成抑制作用可达20%~50% ;此外,SS还抑制单核巨噬细胞的活化和分泌,并诱导其凋亡,而对于自然杀伤细胞的杀伤活性也有一定的抑制作用。氨基丁酸可能通过解除生长抑素的抑制作用来促进分泌性免疫球蛋白(slgA)的分泌和胃泌素释放。脑垂体分泌的生长素(GH)和催乳素(PRL)几乎对所有免疫细胞包括,淋巴细胞、巨噬细胞、外周自然杀伤细胞(NK细胞)、中性粒细胞和胸腺细胞都有促进分化和加强功能的作用,因此,在体内有广泛增强免疫功能的作用。
    动物焦虑和应激过度都会降低机体免疫力,由此导致一些疾病的发生。氨基丁酸作为一种抑制性神经递质,能与抗焦虑的脑受体结合并使之激活CD4+ ,阻止与焦虑有关的信息抵达大脑指示中枢,从根本上镇定神经,起到抗焦虑的效果。

3    总结
    当前,在动物生产过程中要求防止污染,禁止使用激素和其他违禁药物,避免重金属残留,从而生产出绿色有机食品的呼声越来越高,因而环保型饲料将是我国饲料工业未来发展的必然趋势。在畜牧生产上的应用研究表明:氨基丁酸作为饲料添加剂添加到肥育猪日粮中,在促进采食和降低料肉比等的同时还可增强其免疫机能,符合国际上对于食品安全和饲料安全的要求及畜牧养殖和饲料添加剂发展的需要,目前在饲料生产中的应用已成为研究热点。然而,氨基丁酸应用于仔猪时,对仔猪生产性能及免疫机能的试验性、数据性资料还很少,试验设置不同梯度的氨基丁酸量,从其对生产性能和免疫性能方面的几种常见评定指标的影响来测定氨基丁酸对仔猪的适宜用量,以期为仔猪饲料添加剂的研究和开发提供理论依据。