谷氨酰胺对断奶仔猪的生理作用
李琳+胡章明
（湖南省益阳市赫山区动物卫生监督所，湖南益阳413043）
摘要：仔猪断奶时，由于环境因素的改变和由适应的母乳转换成固体饲料的过程，容易导致仔猪断奶应激，断奶应激造成仔猪腹泻、免疫力降低，死亡率增加；谷氨酰胺是动物肠粘膜主要的能量物质，对动物肠黏膜具有保护和修复作用。本文就谷氨酰胺对断奶仔猪的生理作用进行综述。
关键词：断奶仔猪谷氨酰胺肠道
谷氨酰胺（Gln）是泌乳21天的母猪乳汁中含量最丰富的自由氨基酸（1.93mmol/l）。机体谷氨酰胺量占总游离氨基酸一半以上，因此谷氨酰胺的变化直接影响机体总氨基酸的变化。由于机体对谷氨酰胺的生物合成和降解能力很强，不需经口服摄入就足以满足机体的需要，40年代Rose.WC确定人体内8种必需氨基酸以后，人们一直认为谷氨酰胺是营养性非必需氨基酸。加上谷氨酰胺的热不稳定性和在水溶液或酸性环境中可自行环化生成焦谷氨酸或分解成谷氨酸（Glu），故Gln一直被忽略。直到50年代，Eagle等发现谷氨酰胺是培养细胞分化增殖所必需的营养物质，才提出谷氨酰胺可能具有重要而独特的代谢的观点。近年来又有些试验表明：Gln在应激条件下（如断奶，感染，受伤等）可能是“条件必需氨基酸”。Gln是“条件必需氨基酸”，在营养与代谢方面有多种重要的功能。
1断奶对仔猪生理影响
断奶导致仔猪小肠在形态和功能上的异常，包括固有膜厚度的增加，肠绒毛高度的降低，二糖酶活性降低及吸收功能障碍，并能导致碳水化合物代谢、氨基酸代谢、脂类代谢的异常。因此仔猪断奶常出现腹泻、釆食量下降、生长缓慢和免疫力降低等早期断奶综合症。
1.1断奶对仔猪小肠形态及功能的影响
断奶时仔猪肠绒毛脱落，面膜水肿，固有膜中有大量嗜酸性白细胞浸润，肠道跨膜电阻减小，通透性增加，肠致密性蛋白降低。
仔猪断奶后空肠萎缩的原因可能有：（1）断奶切断了乳汁Gln来源；（2）断奶后一段时间内仔猪采食量低，由日粮摄入的Gln少，导致体内Gln的不足。因此，在断奶后第一周内日粮提供Gln不足，难以支持肠细胞高的代谢活性和增殖，难以支持隐窝细胞的成熟，难以维持肠道淋巴细胞功能（Alverdy，1990）。日粮添加Gln能防止早期断奶仔猪空肠萎缩可能是为肠细胞提供了能源和嘌呤、嘧啶核苷酸（Wu，1995），也可能是刺激了肠细胞中鸟氨酸脱羧酶（Kandil，1995），促进了多胺的合成。而多胺对于肠上皮细胞增殖、分化、修补具有重要的作用。HampSon（1986）发现，仔猪断奶后肠绒毛由断奶前长而细的指状变成短而粗的叶状或舌状，绒毛高度：隐窝深度与未断奶仔猪相比显著下降，至断奶后15d才能达到平衡，隐窝细胞生长和绒毛细胞脱落趋于稳定。Cera（1988）研究结果表明，仔猪断奶后，摄取液体食物突然改为固体饲料，当日粮含大量禾本科谷物时，在干物质的磨损作用下，肠绒毛很快磨损变短，绒毛表面由高密度手指状变为平舌状，隐窝加深，这种变化将持续7～14d，严重影响仔猪消化过程中的消化液的分泌和吸收能力。顾宪红等（2003）研究断奶日龄对小肠形态学发现，断奶时，仔猪小肠绒毛脱落，粘膜水肿，固有膜中大量嗜酸性白细胞浸润（炎症反应）。有学者研究发现，肠道形态和肠通透性的改变会导致大肠杆菌的易位。Ewaschuk JB在研究谷氨酰胺对大肠杆菌感染断奶仔猪的影响发现，用大肠杆菌感染仔猪肠道会导致肠道电位差的升高、黏膜细胞因子（IL-1，IL-6，IL-10）mRNA的表达和致密性蛋白（claudin-1 and occludin）量减少；而在在日粮中添加4.4%的谷氨酰胺能够降低肠道电位差、黏膜细胞因子mRNA的表达和致密性蛋白（claudin-1 and occludin）的表达。
1.2断奶对仔猪肠道消化酶的影响
断奶应激造成仔猪肠道内消化酶分泌减少，且活性降低。对饲粮中营养物质的消化能力降低，为大肠杆菌的增殖提供了营养底物。
Jebsen等（1997），研究发现早期断奶对仔猪大多数消化酶活性都有抑制作用，仔猪在出生后2-3周时，乳糖酶、胃凝乳酶和胰脂酶含量达到高峰，其他酶分泌很少。Makkink（1994）和Lindemann（1996）研究都得出，断奶仔猪比哺乳仔猪胰酶分泌降低。Lindemann（1986）报道，仔猪4周龄断奶后1周内各种胰酶（胰脂酶、胰蛋白酶、胰淀粉酶和糜蛋白酶）活性均显著降低到断奶前的1/3左右，除胰脂酶外，其它酶在2周时恢复至断奶前水平。ows1ey（1986）的研究报道，断奶后1-3天，胰脏和小肠内容物中淀粉酶、胰蛋白酶和糜蛋白酶活性降低，到12天后可恢复至断奶前水平，同时小肠酶（乳糖酶、蔗糖酶、麦芽糖酶等）活性也显著降低。张军民等（2001）在研究仔猪日粮中添加谷氨酰胺对小肠消化酶的影响时发现，乳糖酶活性是随断奶日龄的增加而下降。
1.3断奶对仔猪免疫功能的影响
Juul-Madsen（2010）发现断奶后一周内仔猪免疫受到抑制，且先天性免疫刺激增强。Johnson（2014）研究发现在小鼠饮水中添加右旋硫酸钠刺激肠道，会降低肠上皮T淋巴细胞的百分比，γ-干扰素、α-TNF、IL-17、CD+5和上皮生长因子的mRNA的表达量增加。尹兆正等（2005）在研究谷氨酰胺对断奶仔猪免疫功能的影响时发现，断奶10日龄仔猪血清中IgG、IgM的水平比断奶前降低了13.9%、28.23%，断奶10日龄仔猪血清中的C3水平显著高于断奶前。
2谷氨酰胺
2.1谷氨酰胺的理化特性
谷氨酰胺肠上皮细胞主要的供能氨基酸，除了肝脏和肾脏，小肠是谷氨酰胺代谢的主要代谢场所。谷氨酰胺是脯氨酸和精氨酸的合成的前体物，是合成嘌呤和嘧啶核苷酸及抗氧化剂谷胱甘肽的重要物质。它具有改善上皮结构和加速肠道绒毛生长的营养吸收，提高饲料利用率，提高仔猪生长性能。谷氨酰胺对肠道微生物区系的影响也可以提高动物健康。
2.2谷氨酰胺对断奶应激仔猪生理影响
2.2.1谷氨酰胺对断奶应激对仔猪小肠形态及功能的影响
Domeneghini等（2006）研究发现，在日粮钟添加谷氨酰胺能够增加回肠绒毛高度和隐窝深度，有丝分裂粘膜细胞增加，粘膜细胞凋亡细胞核减少，得出谷氨酰胺对肠道形态学及功能具有积极的作用。X Zhong等（2011）给断奶仔猪灌胃谷氨酰胺，发现灌胃谷氨酰胺能提高空肠和回肠的绒毛高度和绒毛高度与淫窝深度比。肖英平等（2012）的研究发现，1%谷氨酰胺能提高断奶仔猪的空肠刷状缘碱性磷酸酶活性、PPAR-mTOR和PK mRNA表达的结果，并提出谷氨酰胺是通过提高消化吸收相关酶活性和调控与肠道健康相关因子的基因表达水平来提高断奶仔猪的生长性能和营养物质消化吸收能力。
2.2.2谷氨酰胺对断奶应激对仔猪肠道消化酶的影响
谷氨酰胺是胰腺内外分泌细胞的一种重要呼吸燃料。（Pinkus and Berkowitz 1980）通过狗的胰腺细胞培养和胰腺离体灌注发现，胰腺对谷氨酰胺的利用超过其他的氨基酸。Helton等（1990）给切除60%小肠的大鼠分别灌注含2%谷氨酰胺的TPN或等能等氮的常规TPN，结果发现常规TPN引起大鼠胰腺萎缩，而加入谷氨酰胺后能显著提高（P<0.05）胰腺重量及DNA、蛋白含量，胰液的总胰蛋白酶原和胰脂肪酶含量也增加。这些效应主要是由于谷氨酰胺促进了胰腺细胞增殖。谷氨酰胺还可调节胰腺内分泌功能。Li等（1990）采用离体灌注胰岛的方法研究发现，在血糖浓度处于基础水平时，谷氨酰胺抑制胰岛素合成，刺激胰高血糖素分泌。
张军民等（2001）在仔猪日粮中添加1.2%发现，日粮添加谷氨酰胺可缓解仔猪49日龄时肠道中的乳糖酶的下降，并能增加仔猪十二指肠和空肠中亮氨酰氨基肽酶活性，对碱性磷酸酶活性无明显的影响，试验结果同时也表明日粮添加谷氨酰胺对仔猪十二指肠酶系的影响比对空肠和回肠的影响更大些。张军民等（2003）在研究谷氨酰胺对饲喂生大豆仔猪小肠结构和功能的影响发现，添加1%的谷氨酰胺能极显著的降低空肠中乳糖酶活性，对亮氨酰氨基肽酶活性无显著差异。
2.2.3谷氨酰胺对仔猪免疫功能的影响
谷氨酰胺具有增强仔猪免疫的功能，有助于提高仔猪存活率、降低仔猪腹泻率。Johnson（2014）研究发现添加谷氨酰胺对用右旋硫酸钠刺激的小鼠，能够增加肠上皮T淋巴细胞的百分比，降低γ-干扰素、α-TNF、IL-17、CD+5和上皮生长因子的mRNA的表达。Zhong Xiong等（2012）研究发现，在宫内生长迟缓断奶仔猪灌胃1g/kg的谷氨酰胺能够促进仔猪生长，小肠重增加，血清中IgG增加，血清和空肠中IL-1和IL-8降低，空肠中热休克蛋白70的表达增加，抑制NF-κB活性，得出谷氨酰胺具有提高仔猪免疫功能的作用。Ying-ping XIAO等（2012）饲粮中补充谷氨酰胺对仔猪代谢组学的影响发现，谷氨酰胺能够提高仔猪碳水化合物代谢、氨基酸代谢、脂类代谢。Z Y Jiang等（2009）在用LPS对仔猪建立应激模型时发现，在日粮中添加甘氨酸谷氨酰胺能缓解LPS造成的免疫抑制。尹兆正等（2005）在研究谷氨酰胺对断奶仔猪免疫功能的影响时发现，在日粮中添加1%谷氨酰胺能提高断奶10日龄仔猪血清中IgG的水平，提高水平为15.95%，能显著提高IgA的水平，提高水平为28.13%。
3总结
仔猪断奶对肠道形态和功能、消化酶及免疫的负作用，导致了仔猪采食量降低、生长缓慢、腹泻和抵抗疾病的能力降低，直接降低了猪生长能力、饲料成本升高，使养殖利润降低。谷氨酰胺通过提高消化吸收相关酶活性和调控与肠道健康相关因子的基因表达水平来提高断奶仔猪的生长性能和营养物质消化吸收能力。在仔猪饲粮中添加谷氨酰胺为应对断奶应激提供了一种有效途径。
参考文献（略）
（湖南省益阳市赫山区动物卫生监督所，湖南益阳413043）
摘要：仔猪断奶时，由于环境因素的改变和由适应的母乳转换成固体饲料的过程，容易导致仔猪断奶应激，断奶应激造成仔猪腹泻、免疫力降低，死亡率增加；谷氨酰胺是动物肠粘膜主要的能量物质，对动物肠黏膜具有保护和修复作用。本文就谷氨酰胺对断奶仔猪的生理作用进行综述。
关键词：断奶仔猪谷氨酰胺肠道
谷氨酰胺（Gln）是泌乳21天的母猪乳汁中含量最丰富的自由氨基酸（1.93mmol/l）。机体谷氨酰胺量占总游离氨基酸一半以上，因此谷氨酰胺的变化直接影响机体总氨基酸的变化。由于机体对谷氨酰胺的生物合成和降解能力很强，不需经口服摄入就足以满足机体的需要，40年代Rose.WC确定人体内8种必需氨基酸以后，人们一直认为谷氨酰胺是营养性非必需氨基酸。加上谷氨酰胺的热不稳定性和在水溶液或酸性环境中可自行环化生成焦谷氨酸或分解成谷氨酸（Glu），故Gln一直被忽略。直到50年代，Eagle等发现谷氨酰胺是培养细胞分化增殖所必需的营养物质，才提出谷氨酰胺可能具有重要而独特的代谢的观点。近年来又有些试验表明：Gln在应激条件下（如断奶，感染，受伤等）可能是“条件必需氨基酸”。Gln是“条件必需氨基酸”，在营养与代谢方面有多种重要的功能。
1断奶对仔猪生理影响
断奶导致仔猪小肠在形态和功能上的异常，包括固有膜厚度的增加，肠绒毛高度的降低，二糖酶活性降低及吸收功能障碍，并能导致碳水化合物代谢、氨基酸代谢、脂类代谢的异常。因此仔猪断奶常出现腹泻、釆食量下降、生长缓慢和免疫力降低等早期断奶综合症。
1.1断奶对仔猪小肠形态及功能的影响
断奶时仔猪肠绒毛脱落，面膜水肿，固有膜中有大量嗜酸性白细胞浸润，肠道跨膜电阻减小，通透性增加，肠致密性蛋白降低。
仔猪断奶后空肠萎缩的原因可能有：（1）断奶切断了乳汁Gln来源；（2）断奶后一段时间内仔猪采食量低，由日粮摄入的Gln少，导致体内Gln的不足。因此，在断奶后第一周内日粮提供Gln不足，难以支持肠细胞高的代谢活性和增殖，难以支持隐窝细胞的成熟，难以维持肠道淋巴细胞功能（Alverdy，1990）。日粮添加Gln能防止早期断奶仔猪空肠萎缩可能是为肠细胞提供了能源和嘌呤、嘧啶核苷酸（Wu，1995），也可能是刺激了肠细胞中鸟氨酸脱羧酶（Kandil，1995），促进了多胺的合成。而多胺对于肠上皮细胞增殖、分化、修补具有重要的作用。HampSon（1986）发现，仔猪断奶后肠绒毛由断奶前长而细的指状变成短而粗的叶状或舌状，绒毛高度：隐窝深度与未断奶仔猪相比显著下降，至断奶后15d才能达到平衡，隐窝细胞生长和绒毛细胞脱落趋于稳定。Cera（1988）研究结果表明，仔猪断奶后，摄取液体食物突然改为固体饲料，当日粮含大量禾本科谷物时，在干物质的磨损作用下，肠绒毛很快磨损变短，绒毛表面由高密度手指状变为平舌状，隐窝加深，这种变化将持续7～14d，严重影响仔猪消化过程中的消化液的分泌和吸收能力。顾宪红等（2003）研究断奶日龄对小肠形态学发现，断奶时，仔猪小肠绒毛脱落，粘膜水肿，固有膜中大量嗜酸性白细胞浸润（炎症反应）。有学者研究发现，肠道形态和肠通透性的改变会导致大肠杆菌的易位。Ewaschuk JB在研究谷氨酰胺对大肠杆菌感染断奶仔猪的影响发现，用大肠杆菌感染仔猪肠道会导致肠道电位差的升高、黏膜细胞因子（IL-1，IL-6，IL-10）mRNA的表达和致密性蛋白（claudin-1 and occludin）量减少；而在在日粮中添加4.4%的谷氨酰胺能够降低肠道电位差、黏膜细胞因子mRNA的表达和致密性蛋白（claudin-1 and occludin）的表达。
1.2断奶对仔猪肠道消化酶的影响
断奶应激造成仔猪肠道内消化酶分泌减少，且活性降低。对饲粮中营养物质的消化能力降低，为大肠杆菌的增殖提供了营养底物。
Jebsen等（1997），研究发现早期断奶对仔猪大多数消化酶活性都有抑制作用，仔猪在出生后2-3周时，乳糖酶、胃凝乳酶和胰脂酶含量达到高峰，其他酶分泌很少。Makkink（1994）和Lindemann（1996）研究都得出，断奶仔猪比哺乳仔猪胰酶分泌降低。Lindemann（1986）报道，仔猪4周龄断奶后1周内各种胰酶（胰脂酶、胰蛋白酶、胰淀粉酶和糜蛋白酶）活性均显著降低到断奶前的1/3左右，除胰脂酶外，其它酶在2周时恢复至断奶前水平。ows1ey（1986）的研究报道，断奶后1-3天，胰脏和小肠内容物中淀粉酶、胰蛋白酶和糜蛋白酶活性降低，到12天后可恢复至断奶前水平，同时小肠酶（乳糖酶、蔗糖酶、麦芽糖酶等）活性也显著降低。张军民等（2001）在研究仔猪日粮中添加谷氨酰胺对小肠消化酶的影响时发现，乳糖酶活性是随断奶日龄的增加而下降。
1.3断奶对仔猪免疫功能的影响
Juul-Madsen（2010）发现断奶后一周内仔猪免疫受到抑制，且先天性免疫刺激增强。Johnson（2014）研究发现在小鼠饮水中添加右旋硫酸钠刺激肠道，会降低肠上皮T淋巴细胞的百分比，γ-干扰素、α-TNF、IL-17、CD+5和上皮生长因子的mRNA的表达量增加。尹兆正等（2005）在研究谷氨酰胺对断奶仔猪免疫功能的影响时发现，断奶10日龄仔猪血清中IgG、IgM的水平比断奶前降低了13.9%、28.23%，断奶10日龄仔猪血清中的C3水平显著高于断奶前。
2谷氨酰胺
2.1谷氨酰胺的理化特性
谷氨酰胺肠上皮细胞主要的供能氨基酸，除了肝脏和肾脏，小肠是谷氨酰胺代谢的主要代谢场所。谷氨酰胺是脯氨酸和精氨酸的合成的前体物，是合成嘌呤和嘧啶核苷酸及抗氧化剂谷胱甘肽的重要物质。它具有改善上皮结构和加速肠道绒毛生长的营养吸收，提高饲料利用率，提高仔猪生长性能。谷氨酰胺对肠道微生物区系的影响也可以提高动物健康。
2.2谷氨酰胺对断奶应激仔猪生理影响
2.2.1谷氨酰胺对断奶应激对仔猪小肠形态及功能的影响
Domeneghini等（2006）研究发现，在日粮钟添加谷氨酰胺能够增加回肠绒毛高度和隐窝深度，有丝分裂粘膜细胞增加，粘膜细胞凋亡细胞核减少，得出谷氨酰胺对肠道形态学及功能具有积极的作用。X Zhong等（2011）给断奶仔猪灌胃谷氨酰胺，发现灌胃谷氨酰胺能提高空肠和回肠的绒毛高度和绒毛高度与淫窝深度比。肖英平等（2012）的研究发现，1%谷氨酰胺能提高断奶仔猪的空肠刷状缘碱性磷酸酶活性、PPAR-mTOR和PK mRNA表达的结果，并提出谷氨酰胺是通过提高消化吸收相关酶活性和调控与肠道健康相关因子的基因表达水平来提高断奶仔猪的生长性能和营养物质消化吸收能力。
2.2.2谷氨酰胺对断奶应激对仔猪肠道消化酶的影响
谷氨酰胺是胰腺内外分泌细胞的一种重要呼吸燃料。（Pinkus and Berkowitz 1980）通过狗的胰腺细胞培养和胰腺离体灌注发现，胰腺对谷氨酰胺的利用超过其他的氨基酸。Helton等（1990）给切除60%小肠的大鼠分别灌注含2%谷氨酰胺的TPN或等能等氮的常规TPN，结果发现常规TPN引起大鼠胰腺萎缩，而加入谷氨酰胺后能显著提高（P<0.05）胰腺重量及DNA、蛋白含量，胰液的总胰蛋白酶原和胰脂肪酶含量也增加。这些效应主要是由于谷氨酰胺促进了胰腺细胞增殖。谷氨酰胺还可调节胰腺内分泌功能。Li等（1990）采用离体灌注胰岛的方法研究发现，在血糖浓度处于基础水平时，谷氨酰胺抑制胰岛素合成，刺激胰高血糖素分泌。
张军民等（2001）在仔猪日粮中添加1.2%发现，日粮添加谷氨酰胺可缓解仔猪49日龄时肠道中的乳糖酶的下降，并能增加仔猪十二指肠和空肠中亮氨酰氨基肽酶活性，对碱性磷酸酶活性无明显的影响，试验结果同时也表明日粮添加谷氨酰胺对仔猪十二指肠酶系的影响比对空肠和回肠的影响更大些。张军民等（2003）在研究谷氨酰胺对饲喂生大豆仔猪小肠结构和功能的影响发现，添加1%的谷氨酰胺能极显著的降低空肠中乳糖酶活性，对亮氨酰氨基肽酶活性无显著差异。
2.2.3谷氨酰胺对仔猪免疫功能的影响
谷氨酰胺具有增强仔猪免疫的功能，有助于提高仔猪存活率、降低仔猪腹泻率。Johnson（2014）研究发现添加谷氨酰胺对用右旋硫酸钠刺激的小鼠，能够增加肠上皮T淋巴细胞的百分比，降低γ-干扰素、α-TNF、IL-17、CD+5和上皮生长因子的mRNA的表达。Zhong Xiong等（2012）研究发现，在宫内生长迟缓断奶仔猪灌胃1g/kg的谷氨酰胺能够促进仔猪生长，小肠重增加，血清中IgG增加，血清和空肠中IL-1和IL-8降低，空肠中热休克蛋白70的表达增加，抑制NF-κB活性，得出谷氨酰胺具有提高仔猪免疫功能的作用。Ying-ping XIAO等（2012）饲粮中补充谷氨酰胺对仔猪代谢组学的影响发现，谷氨酰胺能够提高仔猪碳水化合物代谢、氨基酸代谢、脂类代谢。Z Y Jiang等（2009）在用LPS对仔猪建立应激模型时发现，在日粮中添加甘氨酸谷氨酰胺能缓解LPS造成的免疫抑制。尹兆正等（2005）在研究谷氨酰胺对断奶仔猪免疫功能的影响时发现，在日粮中添加1%谷氨酰胺能提高断奶10日龄仔猪血清中IgG的水平，提高水平为15.95%，能显著提高IgA的水平，提高水平为28.13%。
3总结
仔猪断奶对肠道形态和功能、消化酶及免疫的负作用，导致了仔猪采食量降低、生长缓慢、腹泻和抵抗疾病的能力降低，直接降低了猪生长能力、饲料成本升高，使养殖利润降低。谷氨酰胺通过提高消化吸收相关酶活性和调控与肠道健康相关因子的基因表达水平来提高断奶仔猪的生长性能和营养物质消化吸收能力。在仔猪饲粮中添加谷氨酰胺为应对断奶应激提供了一种有效途径。
参考文献（略）
