猪氨基酸营养研究进展.ppt

猪氨基酸营养研究进展.ppt

《猪氨基酸营养研究进展.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《猪氨基酸营养研究进展.ppt（123页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

第四讲猪氨基酸营养研究进展,猪的氨基酸营养需要新型氨基酸产品营养价值评价氨基酸与肌肉发育氨基酸与肠道健康日粮蛋白质水平与仔猪肠道健康功能性氨基酸与猪的繁殖,一、猪的氨基酸营养需要,猪氨基酸需要量的研究方法先求限制猪生长的日粮赖氨酸水平，Zhang等，LivestockSci.,2012,用ADG表达的生长猪低蛋白质日粮中色氨酸与赖氨酸之比，Zhang等，LivestockSci.,2012,用饲料/增重表达的生长猪低蛋白质日粮中色氨酸与赖氨酸之比，Zhang等，LivestockSci.,2012,用血浆尿素氮浓度表达的生长猪低蛋白质日粮中色氨酸与赖氨酸之比，Zhang等，LivestockSci.,2012,43-70kg阉公猪赖氨酸（g）/ME（Mcal）,Main等，2008，1166头，JAnimSci,69-93kg阉公猪赖氨酸（g）/ME（Mcal）,Main等，2008，1166头，JAnimSci,102-120kg阉公猪赖氨酸（g）/ME（Mcal）,Main等，2008，1166头，JAnimSci,35-60kg小母猪赖氨酸（g）/ME（Mcal）,Main等，2008，1166头，JAnimSci,60-85kg小母猪赖氨酸（g）/ME（Mcal）,Main等，2008，1166头，JAnimSci,78-103kg小母猪赖氨酸（g）/ME（Mcal）,Main等，2008，1166头，JAnimSci,100-120kg小母猪赖氨酸（g）/ME（Mcal）,Main等，2008，1166头，JAnimSci,小母猪最大生长性能的Lys与ME比（g/Mcal）,阉公猪最大生长性能的Lys与ME比（g/Mcal）,最大生长性能的Lys与ME比（g/Mcal）的回归估测,二、新型氨基酸产品营养价值评价,赖氨酸硫酸盐对断奶仔猪的营养价值,Smiricky-Tjardes等,2004，J.Anim.Sci.,赖氨酸硫酸盐对仔猪的营养价值,ADG:

硫酸盐是盐酸盐的99%；饲料转化效率：

硫酸盐是盐酸盐的97%；Smiricky-Tjardes等,2004，J.Anim.Sci.,赖氨酸硫酸盐对10-25kg猪的营养价值,LiuandQiao,2007,Asian-Aust.J.Anim.Sci.,1580-1586,赖氨酸硫酸盐对肉鸡的营养价值,WangandQiao,2007,Brit.Poult.Sci.,48:

381-388,用氮沉积评价的蛋氨酸羟基类似物相对于DL-met的生物学价值,Feng等，2007，AJAS.,用血浆尿素氮评价的蛋氨酸羟基类似物相对于DL-met的生物学价值,Feng等，2007，AJAS.,三、氨基酸对肌肉发育的作用,LeucineIncreases4E-BP1PhosphorylationandReducesInactive4EBP1-eIF4EContent,Saline,Leucine,Leucine+AAclamp,Saline,Leu,Leu+AA,4E-BP1phosphorylation,%form,0,10,20,30,40,50,60,*,*,P,0.02,*,Saline,Leu,Leu+AA,0.0,0.5,1.0,1.5,*,*,P,0.005,*,4E-BP1associatedwitheIF4E,AU,4EBP1Phosphorylation,Inactive4EBP1-eIF4E,LeucineIncreasesActiveeIF4G-eIF4EContentandeIF4GPhosphorylation,Saline,Leucine,Leucine+AA,Saline,Leu,Leu+AA,eIF4GassociatedwitheIF4E,AU,0,2,4,6,8,10,*,*,*,P,0.001,Saline,Leu,Leu+AA,eIF4GPhosphorylation,AU,0,2,4,6,8,10,*,*,*,P,0.001,ActiveeIF4G-eIF4E,eIF4GPhosphorylation,LeucineIncreasesS6K1andS6Phosphorylation,Saline,Leucine,Leucine+AA,Saline,Leu,Leu+AA,S6K1Phosphorylation,AU,0,3,6,9,12,15,*,*,*,P,0.05,S6K1Phosphorylation,Saline,Leu,Leu+AA,rpS6Phosphorylation,AU,0,2,4,6,8,10,12,*,*,P,0.003,*,S6Phosphorylation,LeucineStimulatesMuscleProteinSynthesiswhenAminoAcidLevelsAreMaintained,Saline,Leucine,Leucine+AAclamp,Saline,Leu,Leu+AA,LDproteinsynthesis,%/d,0,5,10,15,20,25,*,*,P,0.02,ConclusionThelowactivityofnegativeregulatorsoftheinsulinandaminoacidsignalingpathwaycontributestothehighrateofproteinsynthesisinskeletalmuscleofneonates.,Cytoplasm,PP2A,S6K1,rpS6,IRS-1,PI3-K,PKB,PTEN,Rheb,mTOR,Raptor,4EBP1,eIF4E,eIF-4G,AMPK,AMP,AminoAcids,InsulinReceptor,p-Ser/Thr,p-Ser/Thr,PTP1B,ConclusionTheenhancedactivationofpositiveregulatorsoftheinsulinandaminoacidsignalingpathwaycontributestothehighrateofproteinsynthesisinskeletalmuscleofneonates.,ConclusionThedevelopmentalchangesininsulinandaminoacidsignalingcomponentsleadingtotranslationinitiationcontributetothedevelopmentalchangesinproteinsynthesisinskeletalmuscleofneonates.,Insulin,Cytoplasm,PP2A,IRS-1,PI3-K,PTEN,AMPK,AMP,InsulinReceptor,S6K1,rpS6,Rheb,mTOR,Raptor,4EBP1,eIF4E,eIF4G,AminoAcids,mLST8,PTP1B,PKB,PDK1,四、氨基酸与猪的肠道健康,肠道屏障,粘液层肠上皮层紧密连接层粘膜下固有层,机械屏障,生物屏障,维持肠道微生态平衡降低肠道pH值激活肠道免疫系统活性促进营养素消化吸收,肠道屏障,上皮内淋巴细胞派尔集合淋巴小结肠上皮的识别功能M细胞肠道免疫球蛋白,免疫屏障,化学屏障,胃酸胆汁各种消酶溶菌酶粘多糖,常驻菌群微生态平衡,注：

研究较多的为肠上皮细胞屏障和免疫屏障,小肠氨基酸代谢,注：

Asp，天冬氨酸；BCAA，支链氨基酸；BCKA，支链酮酸脱氢酶；CP，氨甲酰磷酸；Glu，谷氨酸；a-KG，a-酮酸；MTF，N5，N10亚甲基四氢叶酸；OAA，草酰乙酸；Pyr，丙酮酸；TF，四氢乙酸,Wu，1998,1、苏氨酸,苏氨酸在肠道的去向?

采食的苏氨酸,肠道（6085%）,蛋白质合成,氧化供能,97%,3%,黏液蛋白,内源分泌,CO2,IgA,黏膜蛋白,日粮真可消化苏氨酸对7-13kg猪生长性能的影响,WangXu，QiaoShiyan,etal.2006,Anim.FeedSci.Technol.,日粮真可消化苏氨酸对7-13kg猪蛋白质合成效率的影响,XuWang，ShiyanQiao，2007，J.nutr.,日粮TID苏氨酸水平对大肠杆菌激发前后断奶仔猪空肠黏膜IgG含量的影响,IgG:

苏氨酸水平P0.05E.coliP=0.06互作P=0.07,IgG浓度,日粮TID苏氨酸水平（g/kg）,（g/g）,王旭,谯仕彦.2006,日粮真可消化苏氨酸对21日龄断奶仔猪小肠黏液蛋白含量的影响,WeiweiWang，ShiyanQiao,etal.,2010,J.Nutr.,日粮真可消化苏氨酸对仔猪小肠黏液蛋白基因表达的影响,WeiweiWang，ShiyanQiao,etal.,2010,J.Nutr.,日粮真可消化苏氨酸对仔猪小肠黏液蛋白亚型的影响,WeiweiWang，ShiyanQiao,etal.,2010,J.Nutr.,日粮真可消化苏氨酸对仔猪小肠黏膜上皮细胞凋亡的影响,WeiweiWang，ShiyanQiao,etal.,2009,J.Nutr.,1998以后猪最佳苏氨酸与赖氨酸比例（%）的研究结果,0,10,20,30,40,50,60,70,80,5-10kg,10-20kg,20-50kg,50-120kg,泌乳母猪,苏氨酸与赖氨酸的比例（%）,65%,MaoX.B.,X.F.Zengetal.,2010,FrontiersBiosci.,2、精氨酸,精氨酸作用的信号通路,精氨酸FAK,细胞信号PI-3KAP-1和cJun（丝氨酸激酶）（转录因子）,血管再生血管舒张血流神经传递免疫反应线粒体功能,蛋白激酶A,mTOR,蛋白质合成,细胞增殖和迁移,70kDaS6kinase（p70s6k）,NO&多胺,Rhoadsetal.（2004）Gut53:

514-522.FAK,focaladhesionkinase.Rhoadsetal.（2008）JNutr（Inpress）,日粮添加精氨酸对14日龄断奶仔猪小肠绒毛高度的影响,日粮添加精氨酸对14日龄断奶仔猪小肠隐窝深度的影响,A,B,断奶仔猪日粮中添加精氨酸对小肠绒毛形态的影响,ZhenfengZhan,DefaLi，etal.,2008,J.Nutr.,日粮添加精氨酸对14日龄断奶仔猪小肠中NO浓度的影响,日粮添加精氨酸对14日龄断奶仔猪小肠中ET-1浓度的影响,断奶仔猪日粮中添加精氨酸对小肠NO和血管内皮素的影响,ZhenfengZhan,DefaLi，etal.,2008,J.Nutr.,小结,精氨酸影响肠道重量、肠粘膜重量、绒毛高度、隐窝深度、粘膜蛋白含量、粘膜DNA、肠上皮细胞的增殖，影响肠道屏障功能日粮适宜添加精氨酸可以作为一种有效的促进小肠微血管损伤修复的手段,3、谷氨酰胺,谷氨酰胺在肠道的生理功能,为氨基酸、蛋白质和核酸的合成提供氮源为肠道供能约占总量的70以上是肠道粘膜代谢的必需营养物质Gln缺乏，可使肠粘膜萎缩、绒毛变稀变短，屏障功能下降,谷氨酰胺减轻肠粘膜损伤的可能机制,参与三羧酸循环，生成ATP供能参与粘膜细胞核酸及蛋白质的合成代谢促进肠粘膜细胞的更新和再生保持肠粘膜细胞超微结构的完整性刺激机体产生高血糖素增加萎缩肠粘膜中谷氨酰胺酶活性,Wuetal.1996.JNutr.126:

2578-2584.,断奶仔猪日粮中添加谷氨酰胺对肠道绒毛高度和粘膜固有层深度的影响,谷氨酰胺防止断奶仔猪空肠粘膜萎缩,Domeneghini.2006.VetResComm.30:

331342.,断奶仔猪日粮中添加0.5%的谷氨酰胺对小肠绒毛高度和隐窝深度的影响,Domeneghini.2006.VetResComm.30:

331342.,断奶仔猪日粮中添加0.5%的谷氨酰胺对小肠上皮细胞凋亡和有丝分裂的影响,炎性介质TNF-、IL-6、DAO、D乳酸增加，使肠粘膜通透性增强，导致肠道屏障功能降低,断奶仔猪日粮中添加1%的谷氨酰胺对空肠谷胱甘肽和绒毛高度的影响,WangJJetal.（2008）JNutr138:

1025-1032,谷氨酰胺下调与凋亡有关的基因,KLF-10-64%Laproteinhomolog-41%Peptidyl-prolylisomerase-37%MAPK-6-75%ICAM-1-38%WangJJetal.2008,JNutr138:

1025-1032,小结,日粮TID苏氨酸影响断奶仔猪肠黏膜和黏液蛋白质的合成日粮TID苏氨酸影响断奶仔猪肠黏液蛋白的基因表达，改变黏液蛋白的类型，从而影响小肠黏液屏障功能日粮TID苏氨酸影响小肠黏膜形态、黏膜上皮细胞通透性和细胞凋亡，从而影响小肠上皮细胞屏障功能,五、日粮蛋白质水平与仔猪肠道健康,试验举证：

试验设计与试验日粮,Bellego和Noblet,2002;猪起始体重:

11kg,试验日粮养分含量,Bellego和Noblet,2002,日粮蛋白质水平对仔猪生产性能的影响,Bellego和Noblet,2002,降低日粮蛋白质水平对断奶仔猪生长性能和肠道健康的影响,Y.L.YaoandS.Y.Qiao,LivestockScience,2007,结果：

对生长性能和粪指数的影响,Y.L.YaoandS.Y.Qiao,LivestockScience,2007,结果：

肠道形态发育（单位um）,Y.L.YaoandS.Y.Qiao,LivestockScience,2007,结果：

粘膜蛋白和二糖酶活性,Y.L.YaoandS.Y.Qiao,LivestockScience,2007,降低日粮蛋白质顺序补充氨基酸对断奶仔猪生长性能的影响,岳隆耀，谯仕彦，2008,结果：

对仔猪生长性能的影响（试验期7天）,岳隆耀，谯仕彦，2008,40头杜大长仔猪,171d断奶,体重5.320.24kg，2个组，每组5圈，每圈5头处理1日粮CP水平，22.5%；处理2日粮CP水平17.6%CP试验期14天，第8天用51010cfu/mL的大肠杆菌口服感染，感染后1、3、7天屠宰,日粮蛋白质水平对断奶仔猪生产性能和肠道健康的影响（Opapeju等,2009）,Opapejuetal.,2009.J.Anim.Sci.,日粮配方,饲料营养成分含量,结果：

生产性能,日粮蛋白质水平对回肠食糜中大肠杆菌K88数量的影响,日粮蛋白质水平对结肠菌群的影响,日粮蛋白质水平对结肠氨浓度和总挥发性脂肪酸的影响,日粮蛋白质水平对回肠绒毛发育的影响,结论,用大肠杆菌感染17日龄断奶仔猪17.6%CP添加合成氨基酸的日粮可取得和22.5%CP日粮相似的生产性能降低日粮蛋白质水平可减少结肠氨气的产生和蛋白质的发酵降低日粮蛋白质水平减少大肠和小肠中大肠杆菌的数量降低日粮蛋白质水平增加绒毛高度和隐窝深度的比,增加结肠中丁酸的产生,六、功能性氨基酸与猪的繁殖,1、母猪胚胎发育与繁殖性能,哺乳动物窝产仔数是母体的遗传特征，影响因素十分复杂，包括排卵率、子宫大小（容量）、胚胎和胎儿的存活（Wu等，2006；Distl，2001）由于子宫内环境不理想（可能包括子宫分泌不足和营养不足），猪是所有畜禽中出生前胎儿损失最多的（50%）（Bazer等，2009）。

一个商业化猪场中，妊娠25、36和45天胎儿的存活率分别只有60%、50%和45%。

虽然高产青年母猪（prolificgilts）可生产20-30个卵泡，但分娩时只能产出9-15个仔猪（Town等，2005）。

窝产仔数的限制,胚胎的第一次死亡高峰发生在妊娠的12-15天，出生前损失胚胎的75%发生在妊娠的25-30天，下一次胚胎的死亡在妊娠的30-40天，接着是55-75天，最后是即将分娩的时间（Ford等，2002）。

妊娠30天后损失的胎儿导致子宫容积不足（Webel和Dziuk，1974），因此窝仔数越大的母猪（大于10），其胚胎的死亡率也越高（Town等，2005）,胚胎的死亡,中国母猪的胚胎发育情况,我国母猪的繁殖水平,每头母猪平均年供活猪数,美国德克萨斯农工大学猪中心2003-2009年关于初生仔猪的数据分析,美国德克萨斯农工大学猪中心2003-2009年仔猪出生重的数据,76%的断奶死亡仔猪为宫内发育迟缓仔猪（初生重1.10kg）。

2、功能性氨基酸与母猪繁殖性能,定义：

是能够调节代谢途径，有益于人和动物生存、生长、发育、繁殖和健康的氨基酸，包括精氨酸、胱氨酸、谷氨酸、亮氨酸、哺氨酸和色氨酸。

现在发现，一些氨基酸能促进NO的生成，后者能促进一些组织中的血液循环，增加血液的供应，从而发挥许多重要的生物学功能,功能性氨基酸,胎盘形成的时间在妊娠的第15天，胎盘的形成是血管快速生成的过程，在妊娠的第25天，胎盘膜形成。

妊娠的第20-60天，是胎盘快速发育的时期。

妊娠70天胎盘发育最快，这是与胎儿的发育规律一致的（Wu等，2005）。

在所有营养素中，氨基酸对胎盘的生长最为重要，它为胎盘生长所必需，是激活细胞蛋白质合成的机器（Li等，2009）。

胚胎和胎儿发育中胎盘的作用,GTP（三磷酸鸟苷）,猪胎盘的四氢蝶呤生物合成途径（+）表示由精氨酸增强了鸟苷三磷酸（GTP）环化水解酶I的蛋白表达。

鸟苷三磷酸（GTP）环式水解酶I是第一个GTP转化为四氢生物蝶呤的限速酶一种由精氨酸合成NO的必要辅助因子。

NOS：

一氧化氮合成酶，NADP：

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（辅酶II），NADPH为还原型辅酶II，NAD+为辅酶I,胚胎初期形成的间质细胞Embryonicmesenchymalprecursor,NO,肌细胞myocytes,脂肪细胞Adipocytes,NO和多胺,原生肌纤维（孕期25-50d）Primaryfibers,次生肌纤维（孕期50-90d）Secondaryfibers,出生时肌肉纤维数量Numbersofmusclefibersatbirth,出生后肌肉的生长Postnatalmusclegrowth,一氧化氮（NO）和多胺在骨骼肌细胞和脂肪细胞发育中的作用胚胎初期形成的间质细胞在NO的作用下分化为肌细胞和脂肪细胞，肌细胞生长成为次生肌纤维（secondaryfibers）受NO和多胺（精氨酸产生）的影响。

出生时次生肌纤维（secondaryfibers）更进一步发展成为骨骼肌细胞，妊娠期NO合成酶不足容易形成白色脂肪细胞，但是肌细胞的合成受损。

母猪饲喂日粮中添加功能性氨基酸对母系血浆及繁殖过程中氨基酸浓度的影响,1所有母猪（约克长白母猪和杜洛克汉普夏公猪）每天分别在07：

00和18：

00分2次饲喂2kg玉米-豆粕型日粮（Mateoetal.,2007）。

基础日粮的氨基酸含量（含0.70%精氨酸和1.22%谷氨酸的饲喂基础）。

母猪体重为1141.6kg,n=62）.怀孕110天时在饲喂后2小时由耳静脉对母猪采血样，2L-丙氨酸（31g，等氮处理）作为追加营养在怀孕30-114天时添加38gL-精氨酸和12gL-谷氨酸的混合物在怀孕30-114天时作为追加营养添加到2kg基础日粮中.该FAA日粮中含有1.1%精氨酸和1.8%谷氨酸。

所有母猪（约克长白母猪和杜洛克汉普夏公猪）每天分别在07：

00和18：

00分2次饲喂2kg玉米-豆粕型日粮（Mateoetal.,2007）。

基础日粮的氨基酸含量（含0.70%精氨酸和1.22%谷氨酸的饲喂基础）见表3。

母猪体重为1141.6kg,n=62）。

怀孕110天时在饲喂后2小时由耳静脉对母猪采血样，2L-丙氨酸（31g，等氮处理）作为追加营养在怀孕30-114天时添加38gL-精氨酸和12gL-谷氨酸的混合物在怀孕30-114天时作为追加营养添加到2kg基础日粮中，该FAA日粮中含有1.1%精氨酸和1.8%谷氨酸。

母猪饲喂日粮中添加功能性氨基酸（FAA）1对初生仔猪体重分布的影响,亮氨酸Leu、脯氨酸Pro,猪胎盘中功能性氨基酸在调节蛋白质合成中的重要作用多胺是细胞中DNA和蛋白质合成的关键调节因子。

精氨酸在胚胎外组织中代谢转化为脯氨酸和鸟氨酸，在猪胎盘中，脯氨酸降解为鸟氨酸，鸟氨酸在鸟氨酸脱羧酶（ODC）的作用下合成多胺，ODC的表达是在谷氨酸的刺激下实现的。

此外，蛋白质的合成受mTOR蛋白信号转导途径调控，mTOR的活性受精氨酸、谷氨酸、亮氨酸和脯氨酸影响。

由功能性氨基酸合成蛋白质或者多胺的选择性作用机理可能提供了一种能够改善胎盘生长发育的新的有效途径。

怀孕60天的胎猪骨骼肌中精氨酸代谢酶的活性和氨基酸中精氨酸家族的组成和浓度1,1数据合并标准误差（n=6）。

初产母猪（约克*长白母猪和杜洛克*汉普夏公猪杂交）（怀孕0-60天）饲喂2kg/天玉米-豆粕型基础日粮（见表1）。

怀孕60天时宫内发育正常（NIUG）和宫内发育迟缓（IUGR）的仔猪胎重分别为126和94g（SEM=4.5g）；骨骼肌中氨基酸、多胺、四氢生物蝶呤含量和酶活性的测定采用现有方法方法（MeiningerandWu,2002;Wuetal.,2005;WuandMeininger,2008）.NIUG：

宫内发育正常；IUGR：

宫内发育迟缓；ODC：

鸟氨酸脱羧酶；cNOS：

原生型一氧化氮合成酶*P0.05，数据分析采用t-检验,3、精氨酸和N-氨甲酰谷氨酸在调节母猪胚胎发育中的作用,不同妊娠时期在母猪胎盘中精氨酸含量,在妊娠40天，胎盘中精氨酸含量升至最高，达到14.26mmol/l,（Wu等，1996）,妊娠天数,猪胎盘中NO的合成,妊娠天数,0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,10,20,30,40,50,60,70,80,90,100,110,NO合成（nmol/gtissue/h）,Wuetal.（2005）Biol.Reprod.72:

842-850.,a,b,c,c,c,d,e,e,f,a-f:

P0.05,精氨酸在母猪羊水中的含量,羊水中的精氨酸仍以孕期35-40日龄最高，比胎盘中低是因为被胚胎吸收利用,（Wu等，1996）,猪尿囊液中精氨酸浓度,母猪妊娠40天胎盘尿囊液中各种游离氨基酸占总游离氨基酸N的比例（%）,（Wu等，1996）,母猪妊娠45天时，胎盘尿囊液与母体血液中精氨酸含量（mmol/l）,胎盘尿囊液中精氨酸浓度远高于母体血液，说明子宫对精氨酸进行充分吸收和合成，以满足胚胎的需求。

（Wu等，1996）,母猪妊娠期间，胚胎肠道中精氨酸合成酶的活性,当胚胎发育至45天，肠道中精氨酸合成酶活性迅速升高，合成精氨酸弥补母体供应的不足。

（Dekaney等，2003）,精氨酸及其内源合成激活剂：

NCG,影响母猪繁殖性能的因素分析,初产母猪（n=53）妊娠第30-114天添加1L-精氨酸盐酸盐对繁殖性能影响,Mateoetal.（2006）J.Anim.Sci.84（Suppl.2）:

7-8,初产母猪（n=80）妊娠第1-30天添加1.3L-精氨酸对繁殖性能影响,农业部饲料工业中心，2008,总活仔数,平均初生重,妊娠全期添加精氨酸对初产大鼠繁殖性能的影响,ZengXiangfangetal.,JNutri.,2008,N-氨甲酰谷氨酸，NCG,N-氨甲酰谷氨酸（N-Carbamylglutamate,NCG）是N-乙