支链氨基酸的生物学作用研究进展
发布: 2013-09-29 | 作者: | 来源:
葛 蔚 刘汉柱
（莱阳农学院生命科学学院，山东莱阳 265200）
摘要：本文综述了支链氨基酸有关的生物学作用研究报道，支链氨基酸在营养、免疫、调节内分泌等方面都具有重要的生物学作用。
关键词：支链氨基酸 生物学作用
随着对支链氨基酸（Branched-Chain Amino Acid, BCCA）研究的日益深入，人们对BCCA的生物学作用认识更加全面，对其在动物生产中应用将起到了更为明确的指导作用。支链氨基酸是结构相似，碳链中都有分支，动物体自身不能合成的一类氨基酸，包括亮氨酸（Leu）、异亮氨酸（Ile）和缬氨酸（Val），它们必需从日粮中摄取才能满足动物的营养需要，都属于必需氨基酸。
1 支链氨基酸的营养作用
据报道：肌肉蛋白质中，支链氨基酸占必需氨基酸总量的35%，约占哺乳动物所需氨基酸总量的40%，占家畜所需必需氨基酸总量的45%（武喜林，1994）。可见，支链氨基酸在动物体内的营养作用是至关重要的。
1.1 参与蛋白质代谢
支链氨基酸作为必需氨基酸占到家畜所需的必需氨基酸的45%，其在饲粮中的合理配比必然要影响饲料中蛋白质的生物学效价，并影响到动物的正常生长和发育。同时，支链氨基酸在调节氨基酸与蛋白质代谢方面起重要作用。Goldberg和Tischler（1981）研究表明：在三种支链氨基酸中对蛋白质代谢具有调节作用的主要是亮氨酸；亮氨酸能促进骨骼肌蛋白质的合成，但对骨骼肌蛋白质的降解无影响（Tischler等，1982；Garlick等，1988）；亮氨酸对除骨骼肌以外的机体组织蛋白质的降解有抑制作用（Ferrando等，1995）。另外，有报道表明：亮氨酸的转氨基作用产物酮异己酸对蛋白质合成无影响，但能通过抑制胰高血糖素分泌和促进胰岛素分泌来抑制糖原异生，进而减缓肌肉蛋白的分解（董国忠，1994）。
1.2 参与能量代谢
支链氨基酸在体内氧化分解产生ATP的效率高于其它氨基酸（Krebs，1972），在特殊生理时期（如饥饿、泌乳、运动）时，其是体内重要的能量来源。Bender（1989）报道：动物在糖尿病和绝食时，肌肉氧化BCAA的能力提高３倍～５倍；Snitinskii等（1990）报道：仔猪饥饿时其脑与肌肉中亮氨酸氧化量增加。
1.3 参与糖异生作用
蛋白质分解产生的BCAA由肝脏经血液运往肌肉，在肌肉中与肌肉内的BCAA一起进行分解代谢，脱氨基以合成丙氨酸，丙氨酸是糖异生的主要原料。丙氨酸再由肌肉释放入血液运往肝脏进行糖异生。BCAA可以同时影响丙氨酸的生成和其由肌肉的释放，Richert（1996，1997）在哺乳母猪日粮中添加缬氨酸，研究表明：缬氨酸可使血浆中丙氨酸升高，而后降低，这表明高浓度的缬氨酸刺激丙氨酸的产生和释放。
1.4提高动物机体免疫机能
动物缺乏BCAA会导致动物免疫免疫器官发生变化，胸腺和脾脏萎缩，淋巴组织受损。Gatnau等（1995）研究表明：支链氨基酸及其转氨基作用产物对动物免疫反应的作用效果受添加形式、数量与动物的种类等因素的影响；Kulhanm等（1994）报道：绵羊饲粮中添加亮氨酸与α-酮异己酸，可调节其Ｔ 淋巴细胞亚群的免疫功能。
2 支链氨基酸的拮抗与协同作用
BCAA过量也会影响到动物生长，尤其当某一种支链氨基酸过多时，将会破坏BCAA及氨基酸之间的平衡，严重阻碍其它氨基酸的有效吸收，使动物的采食量和生长速度下降，影响生长。Harper等（1954）发现异亮氨酸可以消除大鼠由亮氨酸过量所导致的生长迟缓和采食量下降；Spolter等（1961）喂给大白鼠含3%、5%和7%亮氨酸的日粮时，大白鼠均出现生长停滞和体重下降，亮氨酸摄入量越大，恢复到正常所需时间越长；而补饲极少量的缬氨酸和异亮氨酸，则能够迅速纠正营养失调所引起的不良反应。Edmmonds和Baker（1987）在幼猪日粮中添加6%的亮氨酸，抑制了猪的生长；Farraan和Thomas（1992）研究表明：单独补饲任一种支链氨基酸均未能提高３周龄公肉仔鸡的增重，而同时添加三种支链氨基酸则可提高鸡的增重与饲粮转化率。
3 支链氨基酸对母畜泌乳和仔畜生长的影响
Waghorn等（1990）发现：母羊血浆中支链氨基酸浓度与排卵率呈强正相关。Nissen等（1994）发现：产前３～４天给母猪每日补饲2ｇβ-羟基?β-甲基丁酸可使泌乳第一天的乳脂含量增加41%。Richert等（1996）研究表明：在亮氨酸含量为0.5%的高产母猪日粮中，将缬氨酸含量从0.72%增至1.42 %，可使高产母猪乳中干物质和乳脂含量都明显增加，乳糖含量降低；在日粮缬氨酸含量为0.72%或1.07%时，提高日粮中异亮氨酸含量能增加乳中干物质、粗蛋白和乳脂含量；增加日粮中支链氨基酸总量可显著增加乳中酪蛋白含量，降低乳清含量。Richert等（1996，1997）研究还表明：提高日粮缬氨酸含量会增加仔猪断奶时的窝重及从出生到断奶时的增重。Chort（1996）研究发现：缬氨酸不影响母猪的体重，但随缬氨酸的量增加，仔猪21天窝重和断奶重不断增加。而Annen等（1998）与Mackel等（1999）的结果证明：支链氨基酸并不是限制乳蛋白合成的氨基酸。
4 支链氨基酸对内分泌水平的影响
Downing等（1990）报道：给母羊连续５天注射支链氨基酸混合物可明显提高其排卵率与血液中胰岛素水平。Daniel等（1991）给泌乳母牛乳腺静脉灌注三种支链氨基酸，也使其血浆中促乳素水平升高。Chugh等（1992）报道：给泌乳大鼠补饲Ｌ?亮氨酸可显著提高血浆促乳素水平。冯杰等（2000）指出：日粮中BCAA可以影响动物机体内的激素水平，亮氨酸能提高绵羊对胰岛素的利用，其转氨基产物α?酮异己酸可抑制胰高血糖素的分泌并促进胰岛素的分泌；哺乳母猪和哺乳大鼠日粮中添加缬氨酸可提高血浆中催乳素和生长激素的浓度；奶牛乳房注射这３种氨基酸，血浆中生长激素水平都显著提高。
5 支链氨基酸对心肌的保护作用
李爱玲与高兰兴（1998）报道：给心肌缺血的大鼠补饲支链氨基酸可通过抑制心肌细胞内钙超载来减轻心肌损伤，从而对心脏缺血性损伤有一定防护作用。赵稳兴（1998）用H? Leu的实验结果表明：运动使心肌对BCAA的摄取也明显增加。有人报道牛磺酸使血浆和心肌细胞中Leu、Val水平升高，可能是其保护心脏的机理之一。
综上所述，支链氨基酸作为动物的必需氨基酸，对动物具有多方面的生物学作用。合理利用支链氨基酸对动物养殖具有现实意义，但对支链氨基酸营养生理作用的机理等问题尚需进行深入研究。
The recent advance in studies of the biological effect of the Branched-Chain Amino Acid（BCCA）
Ge Wei
（Laiyang Agricultural College Laiyang 265200）
作者简介：葛蔚 实验师 男 1971年出生 动物营养学硕士 联系电话：0535-2923057
通讯地址：山东省莱阳农学院生命科学学院 邮政编码：265200
E-mail：gewei@lyac.edu.cn
参考文献21篇
[1] 陈晓春，陈代文 动物营养与免疫 养猪 1999 2 2～4
[2] 董国忠 动物营养中肽的代谢特点和营养作用 饲料研究 1999 5 15-17
[3] 董国忠，杨晓建 畜禽的支链氨基酸营养 畜牧兽医杂志 1995 3 45-47
[4] 董晓惠 支链氨基酸营养作用与拮抗 饲料博览 1999 11 17-18
[5] 方俊 仔猪支链氨基酸营养 畜禽业 2002 12 17
[6] 冯杰，余东游 支链氨基酸在畜禽营养中的作用研究概况 饲料工业 2000 7 20-22
[7] 郭玉蓉等 含支链氨基酸饮料对高温环境下小鼠体能恢复的影响 甘肃农业大学学报 1998 4 430-433
[8] 韩天成，宋慈芸 氨基酸水平和相互比率可影响母猪的采食量 国外畜牧兽医 1995 5 30-31
[9] 李爱玲，高兰兴 支链氨基酸对心肌缺血大鼠线粒体损伤的保护作用 中国应用生理杂志 1999 4 326-328
[10] 李秀霞，许丽 畜禽支链氨基酸的营养 中国饲料 2002 4 2-22
[11] 史清河 支链氨基酸营养 饲料博览 2000 1 22-26
[12] 史清河，于俊生 猪的支链氨基酸营养研究进展 当代畜牧 2001 3 40-42
[13] 王艳华，许梓荣 支链氨基酸对泌乳母猪的营养研究进展 中国畜牧杂志 2002 1 43-45
[14] 杨育才，董国忠 泌乳母猪支链氨基酸的营养生理作用及需要量 国外畜牧科技 1999 2 7-10
[15] 张钧等 支链氨基酸对运动力竭大鼠心肌损伤的保护作用 天津体育学院学报 1999 3 30～33
[16] 赵稳兴等 运动小鼠心肌和骨骼肌对支链氨基酸的摄取及其对蛋白质合成的作用 中国应用生理学杂志1999 2 127-128
[17] 赵稳兴等 支链氨基酸对运动大鼠心肌能源物质代谢的影响 营养学报1998 3 266-271
[18] 郑春田，李德发 支链氨基酸营养研究进展 中国饲料 1999 7 6-7
[19] 郑春田，李德发 支链氨基酸营养研究进展（续） 中国饲料 1999 8 6-7
[20] 郑子新等 富含谷氨酰胺和支链氨基酸的肠外制剂对创伤大鼠的效用 氨基酸和生物资源2002 2 58-61
[21] 周勃，李德发 泌乳母猪支链氨基酸营养 养猪 2000 (2) 5～6
（莱阳农学院生命科学学院，山东莱阳 265200）
摘要：本文综述了支链氨基酸有关的生物学作用研究报道，支链氨基酸在营养、免疫、调节内分泌等方面都具有重要的生物学作用。
关键词：支链氨基酸 生物学作用
随着对支链氨基酸（Branched-Chain Amino Acid, BCCA）研究的日益深入，人们对BCCA的生物学作用认识更加全面，对其在动物生产中应用将起到了更为明确的指导作用。支链氨基酸是结构相似，碳链中都有分支，动物体自身不能合成的一类氨基酸，包括亮氨酸（Leu）、异亮氨酸（Ile）和缬氨酸（Val），它们必需从日粮中摄取才能满足动物的营养需要，都属于必需氨基酸。
1 支链氨基酸的营养作用
据报道：肌肉蛋白质中，支链氨基酸占必需氨基酸总量的35%，约占哺乳动物所需氨基酸总量的40%，占家畜所需必需氨基酸总量的45%（武喜林，1994）。可见，支链氨基酸在动物体内的营养作用是至关重要的。
1.1 参与蛋白质代谢
支链氨基酸作为必需氨基酸占到家畜所需的必需氨基酸的45%，其在饲粮中的合理配比必然要影响饲料中蛋白质的生物学效价，并影响到动物的正常生长和发育。同时，支链氨基酸在调节氨基酸与蛋白质代谢方面起重要作用。Goldberg和Tischler（1981）研究表明：在三种支链氨基酸中对蛋白质代谢具有调节作用的主要是亮氨酸；亮氨酸能促进骨骼肌蛋白质的合成，但对骨骼肌蛋白质的降解无影响（Tischler等，1982；Garlick等，1988）；亮氨酸对除骨骼肌以外的机体组织蛋白质的降解有抑制作用（Ferrando等，1995）。另外，有报道表明：亮氨酸的转氨基作用产物酮异己酸对蛋白质合成无影响，但能通过抑制胰高血糖素分泌和促进胰岛素分泌来抑制糖原异生，进而减缓肌肉蛋白的分解（董国忠，1994）。
1.2 参与能量代谢
支链氨基酸在体内氧化分解产生ATP的效率高于其它氨基酸（Krebs，1972），在特殊生理时期（如饥饿、泌乳、运动）时，其是体内重要的能量来源。Bender（1989）报道：动物在糖尿病和绝食时，肌肉氧化BCAA的能力提高３倍～５倍；Snitinskii等（1990）报道：仔猪饥饿时其脑与肌肉中亮氨酸氧化量增加。
1.3 参与糖异生作用
蛋白质分解产生的BCAA由肝脏经血液运往肌肉，在肌肉中与肌肉内的BCAA一起进行分解代谢，脱氨基以合成丙氨酸，丙氨酸是糖异生的主要原料。丙氨酸再由肌肉释放入血液运往肝脏进行糖异生。BCAA可以同时影响丙氨酸的生成和其由肌肉的释放，Richert（1996，1997）在哺乳母猪日粮中添加缬氨酸，研究表明：缬氨酸可使血浆中丙氨酸升高，而后降低，这表明高浓度的缬氨酸刺激丙氨酸的产生和释放。
1.4提高动物机体免疫机能
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2 支链氨基酸的拮抗与协同作用
BCAA过量也会影响到动物生长，尤其当某一种支链氨基酸过多时，将会破坏BCAA及氨基酸之间的平衡，严重阻碍其它氨基酸的有效吸收，使动物的采食量和生长速度下降，影响生长。Harper等（1954）发现异亮氨酸可以消除大鼠由亮氨酸过量所导致的生长迟缓和采食量下降；Spolter等（1961）喂给大白鼠含3%、5%和7%亮氨酸的日粮时，大白鼠均出现生长停滞和体重下降，亮氨酸摄入量越大，恢复到正常所需时间越长；而补饲极少量的缬氨酸和异亮氨酸，则能够迅速纠正营养失调所引起的不良反应。Edmmonds和Baker（1987）在幼猪日粮中添加6%的亮氨酸，抑制了猪的生长；Farraan和Thomas（1992）研究表明：单独补饲任一种支链氨基酸均未能提高３周龄公肉仔鸡的增重，而同时添加三种支链氨基酸则可提高鸡的增重与饲粮转化率。
3 支链氨基酸对母畜泌乳和仔畜生长的影响
Waghorn等（1990）发现：母羊血浆中支链氨基酸浓度与排卵率呈强正相关。Nissen等（1994）发现：产前３～４天给母猪每日补饲2ｇβ-羟基?β-甲基丁酸可使泌乳第一天的乳脂含量增加41%。Richert等（1996）研究表明：在亮氨酸含量为0.5%的高产母猪日粮中，将缬氨酸含量从0.72%增至1.42 %，可使高产母猪乳中干物质和乳脂含量都明显增加，乳糖含量降低；在日粮缬氨酸含量为0.72%或1.07%时，提高日粮中异亮氨酸含量能增加乳中干物质、粗蛋白和乳脂含量；增加日粮中支链氨基酸总量可显著增加乳中酪蛋白含量，降低乳清含量。Richert等（1996，1997）研究还表明：提高日粮缬氨酸含量会增加仔猪断奶时的窝重及从出生到断奶时的增重。Chort（1996）研究发现：缬氨酸不影响母猪的体重，但随缬氨酸的量增加，仔猪21天窝重和断奶重不断增加。而Annen等（1998）与Mackel等（1999）的结果证明：支链氨基酸并不是限制乳蛋白合成的氨基酸。
4 支链氨基酸对内分泌水平的影响
Downing等（1990）报道：给母羊连续５天注射支链氨基酸混合物可明显提高其排卵率与血液中胰岛素水平。Daniel等（1991）给泌乳母牛乳腺静脉灌注三种支链氨基酸，也使其血浆中促乳素水平升高。Chugh等（1992）报道：给泌乳大鼠补饲Ｌ?亮氨酸可显著提高血浆促乳素水平。冯杰等（2000）指出：日粮中BCAA可以影响动物机体内的激素水平，亮氨酸能提高绵羊对胰岛素的利用，其转氨基产物α?酮异己酸可抑制胰高血糖素的分泌并促进胰岛素的分泌；哺乳母猪和哺乳大鼠日粮中添加缬氨酸可提高血浆中催乳素和生长激素的浓度；奶牛乳房注射这３种氨基酸，血浆中生长激素水平都显著提高。
5 支链氨基酸对心肌的保护作用
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综上所述，支链氨基酸作为动物的必需氨基酸，对动物具有多方面的生物学作用。合理利用支链氨基酸对动物养殖具有现实意义，但对支链氨基酸营养生理作用的机理等问题尚需进行深入研究。
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作者简介：葛蔚 实验师 男 1971年出生 动物营养学硕士 联系电话：0535-2923057
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