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膽堿的作用與應急性替代方案

作者:huierjia 發布:2017-08-31

1        引言

近來,因某些特殊原因導致原料短缺、價格上漲的情況頻頻出現。一些平時不怎麽在意的原料也出現價格飛漲、貨源緊張的情況。其中一些原料是飼料中所必需的,而有一些是可以通過配方調整,可以在短期內合理替代而不會出現缺乏症而影響動物生產性能的。膽堿就是可以被替代的其中之一,以備應急之用。要如何替代,就要從膽堿的來源、作用、代謝及消化吸收過程談起,但在談之前,我們還是先給出替代方案再做解釋。

替代方案:甜菜堿+蛋氨酸+磷脂油(如大豆磷脂油)。至於具體添加量,則根據情況調整,畢竟很多飼料原料中也含有一部分天然的膽堿,隻是其利用率和含量變異較大而已。

2        膽堿的主要作用

膽堿在甲基代謝、癌病變中起著關鍵的作用,同時作為卵磷脂的組成成分在脂質轉運中也起著重要的作用(Garrow2007)。通常情況下,動物能合成足夠的膽堿,但是在快速生長的幼齡動物飼糧中添加膽堿卻能促進動物的生長。膽堿是合成乙酰膽堿的前體物質之一。膽堿也是鞘磷脂和卵磷脂的組成成分。由膽堿氧化形成的甜菜堿是甲基轉移反應中活性甲基的重要來源。當飼糧中蛋氨酸、甜菜堿充足時,機體也可以從乙醇胺從頭合成膽堿。通常在飼糧中添加人工合成的氯化膽堿來補充,然而飼糧中最豐富的膽堿來源卻是卵磷脂。

膽堿的作用主要有以下四點:

1、細胞膜的結構與功能物質。磷脂酰膽堿是動物細胞膜和脂蛋白中的主要磷脂。

2、膽堿參與神經傳遞和大腦發育。乙酰膽堿是一種神經遞質,是中樞及外周神經功能活動不可或缺的分子。此外,膽堿還是大腦發育的重要物質。

3、參與一碳單位的代謝。膽堿是一個重要的一碳單位來源。膽堿被氧化為甜菜堿,參與一碳單位代謝,與蛋氨酸及脂質代謝關聯在一起。

4、參與滲透壓的調節。甜菜堿是膽堿氧化的一個中間代謝物,腎髒的內髓質可以通過許多途徑來調節甜菜堿的濃度,包括調節從膽堿的合成、甜菜堿的輸入與輸出,以及甜菜堿分解。

甜菜堿作為甜菜堿同型半胱氨酸甲基轉移酶(betaine-homocysteine methyltransferaseBHMT)的底物,提供甲基使用同型半胱氨酸再甲基化形成蛋氨酸。甜菜堿來源的甲基作為蛋氨酸的一部分,在隨後的代謝過程中被腺苷-S-蛋氨酸傳遞給各種甲基受體(如:傳遞給胍基乙酸形成肌酸)。膽堿僅在氧化形成甜菜堿後才能作為甲基供體。從代謝動力學上講,飼糧來源的膽堿更傾向於合成磷脂酰膽堿、鞘磷脂和乙酰膽堿(7)。研究表明,膽堿作為合成神經遞質及細胞膜組成物質的功能是甜菜堿不能取代的(8-10)。

另一方麵,磷脂酰乙醇胺的甲基化是膽堿生物合成過程的第一步反應。對於哺乳動物,以蛋氨酸作為甲基供體,通過腺苷-S-蛋氨酸將甲基傳遞給磷脂酰乙醇胺,因此可以節省飼糧膽堿的需要量(12)。然而,禽類通過磷脂酰乙醇胺合成磷脂酰膽堿的能力有限,膽堿的生物合成能力受到限製,因此對飼糧中膽堿的需要量較高(3-6)。

3        膽堿的代謝與吸收

                           


膽堿在小腸的吸收需要載體蛋白的轉運,然後經門靜脈被運輸至肝髒。部分膽堿在小腸中被代謝為甜菜堿和三甲氨後被吸收。磷脂酰膽堿是食物中膽堿的主要來源形式,可以通過多種方式被吸收,但吸收部位主要在小腸(ZierenbergGrundy1982Le KimBetzing1976)。有趣的是,飼糧來源的氯化膽堿或膽堿其它形式的鹽,在小腸中約有60%被微生物轉化為三甲胺,經代謝後以三甲胺-N-氧化物的形式被排泄出體外。相反,以卵磷脂形式存在的膽堿僅有26%被小腸微生物轉化為三甲胺(De La HuerPopper1952)。

盡管動物可以從飼料中攝取膽堿,但是機體還可以通過兩種途徑從頭合成膽堿,合成部位主要在肝髒和腎髒(Conlay等,1986)。第一個途徑是通過絲氨酸脫羧形成乙醇胺,然後再甲基化形成膽堿(Zeisel等,19911994Blusztajn1998)。蛋氨酸是主要的甲基供體。由於氨基酸能與了膽堿的生物合成,因此飼糧的蛋白質水平可能會影響膽堿的需要量。第二個途徑是將磷脂酰乙醇胺轉化為磷脂酰膽堿(Zeisel等,1999)。整個過程需要三次甲基轉移反應,甲基供體為腺苷-S-蛋氨酸。腺苷-S-蛋氨酸在供出甲基後形成腺苷-S-同型半胱胺酸,後者可以甲基四氫葉酸和含維生素B12的酶的作用下再次形成蛋氨酸。因此,膽堿、蛋氨酸和葉酸的合成都是緊密相關的。

有關膽堿代謝產物在哺乳動物主要器官中的含量與分布的研究很少。機體中,絕大多數膽堿是以磷脂酰膽堿(phosphatidylcholine)的形式存在(5760)。例如,以磷脂酰膽堿形式存在的膽堿約點總膽堿的90%。溶血卵磷脂(lysophosphatidylcholine)和磷酸膽堿(phosphocholine)約占7-9%,而遊離膽堿僅點組織總膽堿含量的0.5-1%。肝髒和腦組織中的總膽堿含量約為25umol/g5760),而肌肉、心髒及腎髒組織的含量僅為肝髒和腦組織含量的20-30%。除腎髒外,各個組織中膽堿代謝物的分布很相似,而腎髒中甘油磷酸膽堿(glycerophosphocholine)的含量要顯著高於其它組織,這可能與滲透壓的控製有關。膽堿在組織中的貯存機製並不清楚。所有含膽堿的化合物要麽是代謝途徑的中間體,要麽是信息分子,要麽作為脂肪雙層結構的殘基,維護細胞膜的結構和功能特性。另外,過量的膽堿通過膽堿氧化途徑被代謝掉(見圖  甜菜堿的生物合成與代謝)。

磷脂酰膽堿也叫卵磷脂,它和磷脂酰乙醇胺是細胞膜中最豐富的脂質。膽堿在生物界中分布很廣,具有重要的生物學功能,是代謝中的甲基供體。


(生物化學第三版,王鏡岩等,2002

乙酰化的膽堿——乙酰膽堿是一種神經遞質,與神經衝動的傳導有關。卵磷脂和膽堿被認為有防止脂肪肝形成的作用。


Zempleni等,2007Handbook of vitamins, 4th


鞘磷脂即鞘氨醇磷脂,在高等動物的腦髓鞘和紅細胞膜中含量特別豐富,也存在於許多植物種子中。鞘磷脂由鞘氨醇、脂肪酸和磷酰膽堿(少數是磷酰乙醇胺)組成。

在動物體內,磷脂酰乙醇胺通過腺苷-S-蛋氨酸依賴性的甲基化作用合成磷脂酰膽堿,催化該步反應的酶為磷脂酰乙醇胺甲基轉移酶(phosphatidylethanolaminemethyltransferasePEMT)。這個酶是肝髒中的特異性酶,其催化合成的磷脂酰膽堿約占肝細胞中磷脂酰膽堿總量的30%81)。機體的其它有核細胞則完全依賴CDP-膽堿途徑來生物合成磷脂酰膽堿(見圖),而肝髒中約70%的磷脂酰膽堿是通過該途徑合成的(81)。CDP-膽堿途徑需要遊離的膽堿,並且該途徑由三個酶來催化,分別是:膽堿激酶(choline kinaseCK)、CTP:磷酸膽堿胞苷酰基轉移酶(CTP: phosphocholinecytidylyltransferase)和CDP-膽堿:12-二酰基甘油膽堿磷酸轉移酶(DDP-choline: 1, 2-diacylglycerol choline phosphotransferase)或膽堿磷酸轉移酶(choline phosphotransferaseCPT)。

膽堿的生物合成(見圖 搞自CantyZeisel1994):

 


1膽堿的生物合成(摘自CantyZeisel1994

 

4        動物的膽堿需要量

動物種類

種豬

商品豬

肉雞

蛋雞

NRC2012

1000-1200

300-600



BSAS2003

300

50-200



NSNG2010

550

0



NRC1994




470-1300

中國,2004



1000-1200

500

 

 

 



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