胆碱在肝脏脂肪代谢中的作用

2016/03/30 冠鹏

意大利亚士可 


        在奶牛养殖生产中,我们常常发现大多数的代谢性疾病都与一种生理状态有关,这就是能量负平衡。尤其是在奶牛妊娠期最后两周及泌乳最初一周这段时间内常发现这种负平衡状态。

        能量负平衡期间常伴随发生蛋白负平衡,这主要表现在乳中能量产生量及合成乳蛋白所需的氨基酸量,与动物采食日粮的供给或生产的瘤胃微生物生物量之间失衡。存在能量和蛋白负平衡并不一定都是疾病状态,实际上,奶牛可以通过一系列的激素和代谢调整以恢复这种动态平衡,但这需要各种营养素的大量存储:包括蛋白质(易降解蛋白)、葡萄糖(糖元)、及脂肪(脂肪组织)。

一、肝脏的脂肪代谢

有效的能量储备实际指的是在脂肪细胞中的脂肪酸存贮。随着胰岛素浓度的降低,奶牛开始出现能量负平衡,脂肪动员的速度非常剧烈。从脂肪组织中释放的非酯化脂肪酸(NEFA),进入到肝脏进行代谢,其中一部分在肝脏中被氧化以供能,还有一部分以甘油三酯形式(TAG)重新沉积在肝细胞中。在能量负平衡期间迅速消瘦以提供泌乳所需大量能量是奶牛高产遗传潜力展现的一个特征,但由此所引起的过量的甘油三酯蓄积在肝细胞中(>1%),以致奶牛出现肝脏脂肪综合症,俗称“脂肪肝”。肝脏疾病对奶牛的代谢功能、健康程度以及生产性能可以产生不同程度的影响。即使是轻微的脂肪肝综合症,肝脂肪浸润量在1~5%之间时,就会对奶牛的健康及繁殖力产生不利影响。

肝脏具有非常重要的代谢功能,例如葡萄糖的生成(糖原异生作用)、氨的解毒、清除雌激素及孕酮、及产生生长因子-1(IGF-I)。脂肪肝的预防需要酯解作用的介入,进而提高肝脏功能以氧化脂肪酸、同时摆脱甘油三酯在肝脏中蓄积的风险。在生产中我们需要尽量降低脂肪肝发生的几率,因为这对帮助产后泌乳性能稳定提升异常关键。在干奶及围产期间,我们可以创造最佳时机将肝脏中甘油三酯含量降低到1%以下。肝脏中的甘油三酯能够以更大的结构形态(脂蛋白形式)伴随血液转移出肝脏,它由甘油三酯、胆固醇、磷脂及蛋白质组成,这就是极低密度脂蛋白(VLDL)。VLDL是一种非细胞性的聚合结构,非常大,以脂肪和蛋白质方式在血液及淋巴系统中出现。奶牛的极低密度脂蛋白由60%的甘油三酯、少量的胆固醇(约5%或4%的酯化胆固醇)、25%的磷脂及6%的蛋白质组成。

动物有机体中也发现存在其他形式的脂蛋白参与脂肪酸的转运。目前研究发现,仅有少量脂肪酸随白蛋白进行转运,大多数的甘油三酯通过脂蛋白方式进行。我们发现的其他的乳糜微粒,主要功能亦是参与脂肪的转运,使它们在肠道中被吸收,这些脂蛋白包含不同含量的甘油三酯,高密度脂蛋白(HDL)富含酯化胆固醇(34%的总胆固醇)、低密度脂蛋白(LDL)总胆固醇含量也在40%左右。HDL和LDL分别含有4%及1%的甘油三酯、20%及36%的磷脂。这些脂蛋白(VLDL、HDL、LDL)因脂肪含量不同而具有不同的密度。脂肪含量越高、密度越低。每种脂蛋白都有自身独特的功能。

乳糜微粒具有特殊性能。极低密度脂蛋白(VLDL)主要负责将肝脏中的甘油三酯转运出来并扩散到机体其他组织中去。在处理完甘油三酯以后,VLDL转变成为中密度脂蛋白(IDL),进而变为低密度脂蛋白(LDL),LDL和HDL的作用是转运血流中的胆固醇进入到组织中备用,例如进入内分泌腺,用于类固醇激素的合成。HDL比LDL还多一种功能,即绑定具有适宜受体的细胞,并镶嵌在多余的胆固醇中流会肝脏。正是因为HDL具备这种功能,这种减少的过量胆固醇,在人类药物中被称为“好胆固醇”,LDL携带的称为“坏胆固醇”。我们所说的血液中总胆固醇含量,指的是HDL及LDL中的总量。

在兽医药物生产中我们关注更多的是VLDL,这种脂蛋白所携带的胆固醇大多是在牛体内内源合成的,反刍动物日粮中胆固醇的含量很低,在动物源性日粮中含量很高,但它在反刍动物日粮中被禁用。脂蛋白的另一个功能是运输类固醇激素和酯化胆固醇。经过很长的研究证实影响极低密度脂蛋白(VLDL)产量的关键性限制因子是载脂蛋白,血浆脂蛋白中的蛋白质,它主要功能是用于脂蛋白的形成,用于调整酶活力、脂肪代谢以及为组织受体形成配体。脂蛋白常常以外面一层蛋白质壳包裹内层脂肪的形式呈现。最主要的载脂蛋白是B100、C和E。载脂蛋白在肝脏中的合成受到膳食组成(高碳水化合物日粮)、激素(胰岛素、雌激素、糖皮质激素)及某些药物的调节。另一种影响VLDL的因子是蛋白质MTP(微粒体甘油三酯转运蛋白),是一种参与TG转运及VLDL组装内质网腔内蛋白,一种水溶性蛋白质,在肝细胞(VLDL)及肠上皮细胞(乳糜微粒)中均存在。肝脏MTP的活性、基因表达状态影响控制极低密度脂蛋白合成、装配和分泌速率,在动物脂肪肝等能量代谢障碍性疾病发生的主要环节——VLDL组装和转运过程中,MTP活性可能是泌乳奶牛和严重脂肪肝奶牛VLDL限制分泌速率的一种重要因子。另外一种限制VLDL组装的关键因子是磷脂(约占VLDL的25%的比例)。磷脂是细胞膜的重要组成部分,是一种生命基础物质,由磷脂酰胆碱(卵磷脂)、肌醇磷脂、脑磷脂等组成。这些磷脂分别对机体的各部位和各器官起着相应的功能。磷脂对活化细胞、维持新陈代谢、基础代谢及激素的均衡分泌、增强机体的免疫力和再生力,都能发挥重大的作用。磷脂肩负细胞内外物质交换的重任,如果机体每天所消耗的磷脂得不到补充,细胞就会处于营养缺乏状态,失去活力。

二、胆碱的作用

胆碱是一种强有机碱,是磷脂酰胆碱(卵磷脂)的重要组成部分,也是机体可变甲基的重要来源,同时又是乙酰胆碱的前体,这是一种非常重要的神经递质,由胆碱和乙酰辅酶A在神经细胞中合成。胆碱常被认为是一种水溶性类维生素,但它不是体内酶系统的一部分,其需要量以克为计量单位而不是毫克。天然的胆碱在植物或动物组织中普遍存在。在饲料或未加工的脂类原料中,大多数胆碱是以磷脂酰胆碱(卵磷脂)的形式存在;在配合饲料中,氯化胆碱常常被用来作为自然添加的胆碱来源,但氯化胆碱吸湿性强、这对维生素矿物元素预混料中的其他养分容易产生不利影响。胆碱是机体必需的一种营养素,体内胆碱供应不足时,可通过甲基代谢途径进行转化,一种来源自S-腺苷蛋氨酸(SAM),这是一种参与甲基转移反应的辅酶,通过ATP和蛋氨酸合成;另一部分通过四氢叶酸途径重新合成,在此循环中这些官能团的出现需要维生素B12的参与。对反刍动物而言,体内大约30%的游离蛋氨酸被用来合成胆碱,进而用来转化合成肉毒碱,允许脂肪酸进入肝细胞线粒体氧化燃烧。

反刍动物从日粮中获取的胆碱,包括饲料中天然的胆碱或单独添加的未被保护的胆碱(氯化胆碱)绝大多数都会在瘤胃内被快速降解,仅有极少数能够到达小肠被吸收利用。Sharma 和Erdman(1988)证实日粮中添加23~326g/天/头氯化胆碱,仅有1.2~2.5g能够到达小肠。因而,反刍动物利用外源性胆碱必须预先采用特殊的处理方式。

尽管目前的研究尚未证实奶牛对胆碱的真实需要量,但胆碱缺乏可能通过诊断的不同综合症被证明;奶牛对胆碱的缺乏将降低体内蛋氨酸、甜菜碱、磷脂酰胆碱、S-腺苷蛋氨酸的含量,进而增加脂肪肝的发生率,且胆碱缺乏与采食量不佳、生产性能降低、组织脂肪含量过高、健康和繁殖性能受到直接或者间接影响等状态均有密切相关。

胆碱缺乏很容易影响奶牛产奶量,其中一个原因在于本应在乳腺中合成酪蛋白的蛋氨酸发生了转移,尤其是在奶牛泌乳初期,这种蛋氨酸的转化是一种优先作用,而蛋氨酸被认为是奶牛泌乳初期的一种限制性氨基酸,蛋氨酸的进一步缺乏影响了奶牛的生产性能。另外,如上所述,胆碱是一种非常重要的可变甲基官能团来源,当体内胆碱供应不足时,通过四氢叶酸途径进行合成,而四氢叶酸途径需要消耗大量的葡萄糖前体物质,泌乳早期的葡萄糖不平衡等症状的由此发生。大量研究表明添加胆碱(过瘤胃胆碱)对提升泌乳有积极作用,奶牛获得12~20g/d胆碱(以瘤胃保护方式)可表现出非常好的泌乳效果。综合各种数据表明围产期奶牛使用过瘤胃胆碱在产后30~90天内日均泌乳量可达2.1~2.9kg,但这受到胆碱的包被方式、添加剂量、及日粮类型等因素的影响。

乳中胆碱含量是评估反刍动物体内胆碱状态的非常有效的方法。Pinotti 等(2003)研究了过渡期奶牛乳中胆碱分泌情况,在使用过瘤胃胆碱后,乳中胆碱含量为138.5 mg/kg,比对照组的99.66mg/kg提升了39%,且总胆碱分泌量由2.53g/d提升到3.81g/d。

总之,奶牛受能量负平衡(NEBAL)的不利影响或者脂肪肝的侵害,可以通过在干奶、围产期日粮中添加过瘤胃胆碱的方法来做到最大程度的避免,因为包被成功的过瘤胃胆碱可以保证至少75%的比例可以到达小肠被吸收利用。使用过瘤胃胆碱可以带来很多积极的效果,包括改善肝细胞功能,减少肝脏甘油三酯沉积,更多输入脂肪酸进入线粒体中燃烧以供给更多能量。使用过瘤胃胆碱可有效改善奶牛采食量、生产性能及繁殖性能,尤其在奶牛围产期这一特殊的重要阶段,过瘤胃胆碱的使用对降低围产期代谢疾病的发生率、改善机体健康状态、提高机体免疫能力起到巨大功效。

然而市场上的胆碱鱼目混杂,大量概念化的产品涌入牧场,我们认为满足以下几个条件的才是合格的过瘤胃胆碱:一要工艺先进:意大利亚士可化工大药厂成立于1969年,以其独特的包被工艺闻名全球,至今已经有40多年的先进经验,其包被的过瘤胃胆碱活性物质高达50%,是世界上活性物质含量最高的过瘤胃胆碱产品。二要生物利用度高,斯多利的体外试验证明,其过瘤胃率高于75%。三要包被物无毒副作用,四要效果可确定性。

 

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