精氨酸在妊娠母猪日粮中的应用及其对仔猪生长性能的影响
点击： 网友评论： 时间：2014-03-07 来源：猪易管 作者：林昌俊 石放雄
1 引言
精氨酸的分子式为C6H14N4O2，分子质量为174.2，是白色晶体或晶体状粉末，在动物体内主要是以L-精氨酸形式存在的。精氨酸在蛋白质合成代谢、以及多胺和一氧化氮的合成中都起着非常重要的作用，这些产物与机体的生理、代谢以及营养免疫功能作用密切相关，哺乳动物机体中几乎所有组织均利用L-精氨酸合成胞浆蛋白和核蛋白，精氨酸在促进肌肉内蛋白质合成、增加机体氮储留、增强机体的免疫力、细胞分裂、伤口复原和激素分泌等各种生理过程中有重要的作用。精氨酸为条件性必需氨基酸，对正常成年动物来说是非必需氨基酸，它在体内能自身合成，但体内生成速度较慢，有时需要部分从食物中补充。在应激状态下和特殊生长阶段为必需氨基酸，例如，断奶仔猪体内合成的精氨酸就不能满足其生理代谢需要，此时精氨酸为必需氨基酸。
2 动物机体精氨酸的来源与代谢
动物机体内精氨酸的主要来源有3种途径：一是来自日粮；二是来自动物机体蛋白质的分解；三是利用动物机体内其他氨基酸（如谷氨酸、瓜氨酸等）在多种酶的催化作用下合成精氨酸。
精氨酸在体内的主要代谢途径有2种：一种是一氧化氮途径，即精氨酸在一氧化氮合成酶的作用下生成瓜氨酸和一氧化氮；另一种是精氨酸酶途径，即精氨酸酶I和精氨酸酶II是哺乳动物体内常见的2种精氨酸酶的同功酶。精氨酸酶I能在肝细胞中得到高度表达；而精氨酸酶II是线粒体酶，它主要在肾、脑、乳腺和巨噬细胞中表达。精氨酸在精氨酸酶催化作用下生成鸟氨酸，鸟氨酸经鸟氨酸脱羧酶催化生成腐胺，再由精脒合成酶、精胺合成酶作用分别生成精脒、精胺，其中鸟氨酸脱羧酶是多胺合成的限速酶，鸟氨酸还可以在吡咯啉-5-羧酸还原酶和吡咯啉-5-羧酸脱氨酶作用下分别转化成脯氨酸和谷氨酰胺。近年来，新发现了一种精氨酸脱羧酶，这种酶可促使精氨酸脱去羧基生成胍基丁胺，胍基丁胺可由胍基丁胺酶脱羧基形成腐胺，推测这可能是多胺在机体内合成的途径之一。
3 精氨酸对妊娠母猪繁殖性能影响及对仔猪生长性能影响
3.1精氨酸对妊娠母猪繁殖性能的影响
3.1.1提高母猪分娩率，窝产仔数以及窝活仔数
精氨酸对妊娠母猪繁殖性能的影响有大量报道。VanderLende的试验是在母猪妊娠第14~30天和第105天至分娩这2个阶段分别补加1%精氨酸，结果显示，添加精氨酸后，母猪的分娩率、窝产仔数和窝活仔数分别提高了15%、8%和8%。Ramaekers等在研究精氨酸对妊娠母猪繁殖性能时做了2次试验。试验1的试验动物是210头Hypor经产母猪，试验2的试验动物是136头PIC初产母猪和210头经产母猪，在母猪妊娠第14~28天每天添加100克Progenos（含25%精氨酸）。试验1结果表明，添加精氨酸后，分娩率提高了11.6%，窝产仔数提高了0.8头。试验2结果显示，添加精氨酸后能够提高初产和经产母猪窝产仔数1.25和1.18头，仔猪窝活仔数1.08和0.93头，对分娩率无显著影响。Mateo等研究发现，妊娠母猪在妊娠第30天至分娩这期间添加1%盐酸精氨酸，母猪窝产活仔数能够提高23%，窝产活仔重能够提高28%。总之，以上结果都显示了精氨酸能够增加仔猪出生窝仔数和窝活仔数。
3.1.2改善宫内发育受阻现象
猪的宫内生长受阻（IUGR，或称为发育迟缓）是妊娠母猪在缺乏营养、缺氧、药物刺激或胎盘功能不足等情况下造成胎儿发育缓慢，新生仔猪体重偏小、健康状况较差及成活率下降的一种复杂生理现象。胎儿的营养主要来自胎盘的血管运输，而一氧化氮能促进血管内皮生长因子的分泌，进一步对血管的扩张起着重要作用，一氧化氮又是由精氨酸经一氧化氮合酶催化生成的，这就意味着胎盘血管血流可能是受到一氧化氮的直接调节作用和精氨酸的间接调节作用。因此，通过干预精氨酸合成一氧化氮途径来调节胎盘血流，进而调节胎儿营养的供给，预防和改善仔猪IUGR现象的发生。
近年来，国内外大量的研究已证实通过在妊娠母猪日粮中添加精氨酸可显著提高母猪窝产活仔数和窝活仔数，但也有研究发现精氨酸对妊娠早期母猪胚胎的存活有降低作用。因此，精氨酸对妊娠母猪繁殖性能的提高可能发生在妊娠中后期。
3.2精氨酸对仔猪生长性能的影响
3.2.1精氨酸对哺乳仔猪生长性能的影响
从仔猪对精氨酸的需求量相对母乳中的供给量来看，母乳中精氨酸的含量远不能够满足仔猪的最佳生长。据报道，母乳（泌乳第7天至第21天）精氨酸含量为1.34克/升；1头7日龄的仔猪（体重2.5千克)日增重200克，其精氨酸需要量大约为2.7克/天，但是母乳中仅能够提供1.06克/天，也即母乳提供的精氨酸量仅能够满足仔猪需要量的不到40%；仔猪在3~4日龄断奶，在与母乳的粗蛋白和精氨酸含量相似的干燥奶粉日粮中分别添加0.2%、0.4%的精氨酸，结果发现在仔猪出生后的第7~14天，仔猪体增重分别增加了43%和93%。这些结果表明仔猪在7~21日龄时，母乳中的精氨酸供应及仔猪内源合成的精氨酸不能够充分满足仔猪的最佳生长需要。因此，精氨酸不足可能是限制哺乳仔猪获得最佳生长的一个主要因素。增加哺乳仔猪的精氨酸供应有助于发挥新生仔猪的最大生长潜力。
3.2.2精氨酸对断奶仔猪生长性能的影响
N-氨甲酰谷氨酸（NCG）是尿素循环中中间体N-乙酰谷氨酸（NAG）的类似物，是内源性精氨酸合成途径中的必需辅助因子和限制性因素之一。有研究在仔猪日粮中添加0.04%、0.08%和0.12%的NCG，结果表明NCG对仔猪平均日采食量没有显著影响，但0.04%、0.08%的NCG可显著提高仔猪的平均日增重，降低料重比，改善仔猪的腹泻状况并提高血清游离氨基酸含量。高剂量（0.12%）的NCG不仅在促仔猪生长方面效果不显著，且将显著提高仔猪的腹泻率及腹泻指数。大量试验表明，在日粮中添加NCG，精氨酸衍生物，精氨酸生素等，能提高断奶仔猪血浆中精氨酸含量，缓解断奶应激，有效降低仔猪腹泻率，提高仔猪生长性能。总之，添加适量的精氨酸或者其衍生物能显著提高断奶仔猪的生长性能，降低腹泻率和缓解仔猪断奶应激。
精氨酸能促进仔猪胃肠道生长，有利于阻止仔猪断奶应激导致的肠绒毛萎缩，改善断奶仔猪小肠黏膜的形态结构和免疫屏障作用。精氨酸及其代谢产物（多胺、一氧化氮和谷氨酰胺）对维持肠道健康、促进肠道黏膜发育和促进受损肠道的恢复具有重要作用。总之，精氨酸作为幼年动物和应激或病理条件下的成年动物的必需氨基酸，对维持动物肠道黏膜形态结构的正常及促进受损后肠道黏膜结构功能的修复具有重要作用。
日粮中添加精氨酸的量要适中。精氨酸过量不但会造成浪费，增加成本，还会具有毒副作用。精氨酸是合成_氧化氮的唯一底物，外源性精氨酸短时间内大量增加可使机体一氧化氮含量急剧增高，造成自由基的大量累积，进而对机体细胞产生损伤。有研究表明，在14天仔猪日粮中添加1.2%的精氨酸，试验组的生长性能低于对照组。
4 精氨酸的主要生理机制
4.1促进血管的发育
一氧化氮可促进血管扩张和血管生成，一氧化氮的缺乏是影响血管发育的一个重要因素。而精氨酸是生成一氧化氮的唯一前体，如果精氨酸来源不足、转运障碍或者代谢异常都会影响一氧化氮的生成，进而影响血管发育。肖立波等的研究表明，一氧化氮在体内主要是通过激活可溶性鸟苷酸环化酶，使环鸟苷酸升高来完成如调节血管紧张度等各种生理功能。一氧化氮作为细胞信号分子，可参与血管张力、器官血液供应的调节，具有降压、抑制血管平滑肌细胞生长和增殖、血小板聚集等作用。
4.2促进蛋白质的合成
多胺可加快细胞增殖、组织形成及细胞分化，是小肠黏膜生长、发育、成熟、适应及恢复创伤的必需物质。精氨酸的分解是多胺合成的前提，可通过调控细胞内精氨酸浓度来影响多胺的合成。精氨酸一直被看作是组织愈合的必需营养素，也是一种具有潜力的重要免疫营养成分。精氨酸的魅力在于其产物脯氨酸是胶原蛋白的一种必需成分，也是特定激素（生长激素等）释放的重要引发物、多胺合成的主要氨基酸前体物。
4.3促进激素的分泌
生长激素和胰岛素的升高可加强组织对糖的利用，加速蛋白质和胶原的合成，促进正氮平衡和机体损伤后的修复。而精氨酸可用来刺激机体生长激素和胰岛素的释放，对糖、脂肪和蛋白质的代谢起协同作用。精氨酸直接或通过其代谢物间接刺激生长激素的释放。精氨酸代谢产物鸟氨酸和谷氨酸这两种氨基酸均可促进生长激素的释放。另外，精氨酸代谢产物一氧化氮对生长激素的释放也有促进作用。因为一氧化氮可调控子宫胎盘的血管血流量，严重的胰岛素耐受可影响妊娠后期胎盘对营养物质和氧气的运输。
4.4增强免疫能力
在日粮中补充适量的精氨酸能改善妊娠母猪和新生仔猪的免疫状态，从而降低母猪和仔猪的发病率和死亡率。精氨酸调节机体免疫机能的具体机制还不完全清楚，但它影响免疫功能的途径有很多，主要包括一氧化氮途径、精氨酸酶途径和内分泌途径等。以一氧化氮途径为例，一氧化氮途径是指精氨酸在一氧化氮合成酶作用下生成瓜氨酸和一氧化氮。巨噬细胞和中性粒细胞合成的一氧化氮是机体抗微生物和抗有害细胞的必需物质。因此，由诱导型一氧化氮合成酶催化合成的一氧化氮与免疫反应关系最为密切。
5 结束语
在猪的特殊生产阶段，精氨酸是必需氨基酸，可以增加妊娠母猪胎盘的血流量，促进胎盘和胎儿的发育，提高母猪的产活仔猪和出生窝重；可降低血氨浓度、增加氮储留，显著提高哺乳仔猪的增重，修复组织损伤，缓解断奶应激。日粮添加精氨酸生素可促进精氨酸内源合成，避免小肠对日粮色氨酸和碱性氨基酸的吸收不受干扰、高效稳定等优点，在解决猪精氨酸不足问题方面具有诸多优势，对于提高饲料的竞争力和猪的生产能力大有裨益，颇具开发前景。随着动物饲料级氨基酸商业供应的增加，氨基酸，特别是精氨酸将成为提高动物健康和预防传染性疾病的廉价、高效物质。鉴于精氨酸的重要调节作用，希望在常规饲料中添加精氨酸等特殊营养活性的氨基酸以有效增强母猪、胎猪、新生仔猪和断奶仔猪的免疫功能，提高其生长速度和养分利用率，以及改善肉质。
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