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畜禽的半胱胺促生长机理及其应用的研究进展

发布: 2009-08-28 |  作者:  |   来源:

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    饲料产业是我国的朝阳产业,特别是近几年来,我国的饲料工业取得了可喜的成就,饲料添加剂作为配合饲料的重要组成部分,开发、研制、生产新型饲料添加剂一直是近十几年来异常活跃的领域。二十世纪九十年代,随着人们对环境、生态等可持续发展认识的深入,人们对长期应用抗生素和外源性化学药物所导致的如药物在畜禽产品中的残留,动物体发生的内源感染和二重感染、人和动物的癌变和畸变等诸多负面效应逐步形成共识,与此同时,人们开始在如何通过畜禽自身的神经内分泌调控来提高其生长速度,增加产品质量和改善畜禽产品品质方面开展了深入细致的研究。
    众所周知,动物的生长发育有赖于多种激素如生长激素释放激素(GRF)、生长激素释放抑制激素(又称生长抑素 Somatostain,SS)、生长激素(GH)、甲状腺激素(T3、T4)、类胰岛素释放因子等多种激素的协调和相互作用。其中因生长激素的促生长效应在骨、肌肉、肾、肝和脂肪组织表现很明显,长骨的骨骺对其特别明感,因而,其对动物的生长起核心作用。生长激素一方面发挥直接的促生长效应,另一方面通过类胰岛素释放因子促进组织细胞生长与分化。实验证明,生长激素对软骨生长一定要有一种物质??生长素介质(Somatomedin)存在时才有效,生长素介质是肝、肾分泌的一种肽类物质,有很明显的胰岛素样作用,可加速蛋白质的形成和软骨细胞的分裂,使软骨生长。生长激素在动物体新陈代谢过程中具有调节营养分配、促进蛋白合成、减少脂肪沉积、提高动物生长速度和饲料报酬等功能。但是,其合成和分泌必受下丘脑分泌的生长激素释放激素(在禽类为促甲状腺激素,TSH)和生长抑素的双重调控。生长激素释放激素和促甲状腺激素能促进生长激素的合成,而生长抑素能抑制生长激素的分泌。Spencer在1996年报道指出,机体内的生长抑素的浓度与生长速度间存在显著的负相关,因此,如何通过降低体内生长抑素的水平来提高生长激素的浓度成为了研究的热点。Szabo等(1981)发现了半胱胺可以耗竭体内的生长抑素以来,大量研究证实了半胱胺是一种具有降低机体生长抑素水平,促进机体消化代谢,促进动物生长的较为理想的物质。可作为一种促生长剂应用于畜禽生产。
    1.半胱胺的促生长作用机理
    1.1半胱胺的理化性质
    半胱胺 (Cysteamine,cs)又称β??巯基乙胺,相当于半胱氨酸的脱羧产物。是辅酶A的组成部分,因其含有活性的巯基和氨基而具有多种生物功能,是动物体内的生物活性物质(Millad,1988),具有重要的生理作用。 半胱胺 的分子式为HSCH2CH2NH3分子量为77.15,为白色晶体,熔点是70.2?70.7℃。半胱胺可化学合成,也可从动物的毛发中提取。其合成途径有两种,一种可由乙醇胺与溴化胺反应得β?溴化乙胺,再与二硫化碳环合水解而得,二是由环乙胺与硫化氢加成反应制成。
    1.2半胱胺的促生长作用机理
    1.2.1半胱胺的促生长作用主要是通过耗竭动物体内的生长抑素实现的。生长抑素是由动物体内神经系统和胃肠道产生的肽类激素,广泛分布于动物各组织内,其存在形式在下丘脑主要是14肽(SS?14),在中枢及末梢神经、心脏、甲状腺、消化道及胰腺中主要是28肽(SS?28)及13肽(SS?13)。生长抑素在体内主要通过抑制作用控制生长激素、类胰岛素生长因子、胃泌素、胰岛素等激素的分泌及活性。还可抑制多巴胺、β?羟化酶、肾上腺皮质、11β?羟化酶。胃黏膜组织胺和组氨酸脱羧酶的活性。通过血管活性肽(VIP)介导,使肠管环行肌舒张,使消化吸收功能减弱。生长抑素的这些抑制作用在一定程度上表现为机体的代谢机能下降,对营养物质及离子的吸收能力减弱,从而抑制动物生长。大多数学者认为,半胱胺耗竭生长抑素的机制是由于半胱胺直接与体内生长抑素分子作用,当体内的SS耗竭时,SS对多种参与机体合成代谢和消化功能相关激素的抑制作用及SS对肠管的舒张作用解除,使GH、IGF、CCK、胃泌素、甲状腺素、胰岛素等激素以及胰酶、胃蛋白酶等消化酶大量分泌,肠管运动加强,使机体的消化吸收和合成代谢增强,从促进机体生长。
    1.2.2半胱胺的促生长作用另一途径是通过抑制多巴胺β?羟化酶的活性,多巴胺β?羟化酶可催化多巴胺转化为去甲肾上腺素,半胱胺对此酶活性的抑制必然导致多巴胺的蓄积,而多巴胺在下丘脑强烈的促进GH的合成和分泌,因此,半胱胺也可能通过这一途径影响动物的GH合成和分泌,进而促进畜禽生长。
    2.半胱胺在畜牧生产中的应用
    2.1半胱胺在家禽生产中的应用
    王艳玲等(1997)在红布罗鸡日粮中依次按剂量0(对照组),100,150,200mg/kgBW,每周添加一次半胱胺,结果表明,以添加100mg/kgBW半胱胺组的净增重最高,比对照组提高6.2%(p〈0.05〉,而其他剂量的日增重无明显变化,与对照组相比,添加100mg/kgBW半胱胺组的采食量无明显变化。但添加150和200mg/kgBW半胱胺的采食量有下降趋势。因此,饲料转化率添加半胱胺100、150和200mg/kgBW组与对照组相比分别提高5.7%、3.3%,6.3%。
    韩剑众等(2000年)研究了半胱胺对黄羽肉鸡增重及有关激素的影响,他们将480羽28日龄的黄羽肉鸡随机分成二组,每组4个重复,每个重复60羽,试验组喂以半胱胺100mg/kgBW,每周一次,至57日龄结束,结果,试验组比对照组增重提高14.7%,血液生长抑素下降65.3%,甲状腺素T3,T4则分别提高12.5%,9.7%,生长激素提高4.0%(见下表)
        半胱胺对黄羽肉鸡日增重、净增重及料重比的影响
    
                   对照组            试验组
       
    始重         436.0±61.2     435.1±62.8
    末重         1236.7±89.7    1352.4±91.1a
    日增重        28.5±2.01      32.7±1.86a  
    净增重        800.7±15.4     91.3±17.85a
    料重比        2.81±0.07      2.62±0.14a
    杨彩梅等(2000年)研究了半胱胺对AA肉用仔鸡生长性能的影响,选出刚出壳的AA肉鸡540只,随机分为5组,每组设3个重复,每个重复36羽肉鸡,第一组(对照组)饲喂基础日粮,第2、3、4、组分别在基础日粮中添加60、90、120、150mg/kg的半胱胺,试验结果表明,0?21日龄时添加90mg/kgCS组的ADG比对照组提高5.03%(p?0.05),22?42日龄时添加90mg/kgCS组的ADG比对照组提高7.82%(p?0.05),全期添加150mg/kgCS组的ADG比对照组提高5.93%(p?0.05)。添加150mg/kgCS组的ADG明显低于其他组,添加150mg/kgCS组的料重比和成活率均明显低于其他各组,其他各组之间料重比和成活率均无显著差异。
    2.2.2半胱胺在肉猪生产中的应用
    丁宏标等(1994)以剂量为70mg/kgBW的半胱胺,对45kg左右的生长猪每天饲喂一次,试验期30天,结果表明,试验期给喂半胱胺比对照组增重提高12.7%(p?0.05),料肉比降低10.54%,。同样给25?28kg的生长猪日粮中添加半胱胺,日增重也提高5.13%(p?0.05),料肉比下降6.67%,这和韩剑众等(1998)用半胱胺80mg/kgBW饲喂28日龄断奶乳猪至45日龄,每周饲喂一次,试验组比对照组增重提高21.6%的报道一致。
    刘杰(1998)选用装有长久性隔离小胃和颈静脉导管的5头雄性香猪,研究半胱胺对香猪胃液分泌,血液胃泌素和生长抑素水平的影响,他们将半胱胺由大胃导管灌注后,一周内小胃胃液分泌量比对照组有大幅度增加,胃泌素水平明显升高441.2%(p?0.01),血液生长抑素水平降低68.54%(p?0.01)。
    2.2.3半胱胺在反刍动物生产中的应用
    范自营(2000)研究了半胱胺对绵羊日增重和料重比进行了研究,发现在4个添加剂量组中,以100mg/kgBW组的增重量最佳,半胱胺使绵羊在30天增重提高25%,精料/增重下降20.2%。王月影等(1999)发现,给空怀和妊娠山羊饲喂半胱胺后,乳腺组织DNA含量明显提高,RNA/DNA值显著下降,组织学观察表明,半胱胺可明显促进奶山羊乳腺发育和导管生长,提示半胱胺不仅能促进妊娠大鼠乳腺发育也能促进反刍动物乳腺发育,半胱胺对乳腺发育的影响主要是促进乳腺细胞的增殖,而GH水平升高可能是半胱胺促进奶山羊乳腺发育的主要作用机制之一。
    3.半胱胺的促生长作用的优势
    ①近年来人们曾利用激素免疫中和技术(包括生长抑素基因工程疫苗)来降低体内SS水平,或外源性注射GH、GHRH来促进动物生长,虽已取得了较大的突破,但由于此类技术需费用高,试验步骤烦琐,在实际生产中难以推广。而半胱胺是一种简单的化合物,可以通过化学合成,也可由动物毛发中提取,其化学合成途径有两种,一种是可由乙醇胺与溴化氢加成反应得β?溴化乙胺,再与二硫化碳环合水解而得。另一种是可由环乙胺与硫化氢加成反应制得,这种化学合成途径所需费用较低,在实际生产中可得到广泛的应用。
    ②由于组成生长抑素的氨基酸序列在各种动物体内都是相同的,无种属特异性,故半胱胺的增加不存在种属特异性,可拌在饲料中添加,适宜与生产应用。但如果通过注射GH来促进动物生长时,GH有明显的种属特异性,注射GH在程序上烦琐。
    ③半胱胺可以拌在饲料中,适宜于生产应用,给药方便,而GH为蛋白类激素,、GHRF为肽类激素,在消化道内会被分解破坏,达不到应用效果。已有研究均已注射给药来促进生长,但操作麻烦,难以在生产中推广应用。
    4.半胱胺在使用中的问题
    以上诸多研究表明,半胱胺作为饲料添加剂在畜禽生产中均不同程度的提高了畜禽增重,降低了料重比,提高了经济效益,但半胱胺在实际操作中仍存在着一些尚待解决的问题,有待于我们进一步的研究。
    4.1半胱胺的使用剂量、使用时间和效应的关系问题。
    王艳玲等(1997),范自营等(2000)研究都表明了半胱胺对生长抑素的作用具有剂量和时间依赖性,随着使用时间的延长,其效应逐渐减弱。一般使用半胱胺一周后,机体生长抑素水平恢复正常。不同种类动物半胱胺的使用剂量和使用时间不同。丁宏标等试验研究发现,70?80mg/kgBW是半胱胺用做猪生长促进剂的有效剂量,肉鸡等肉禽饲料中半胱胺的添加剂量为100mg/kgBW,反刍动物为100mg/kgBW。通常每5?7天使用一次,连续在2?3周内使用效果明显。因此,应认真研究半胱胺的使用剂量和使用时间,确定饲喂的最佳添加方案。
    4.2半胱胺使用剂量与使用毒副作用的问题
    在使用半胱胺作生长促进剂时,选择适当的剂量十分重要。杨彩梅等(2002)研究发现,高剂量的半胱胺对心脏和消化道黏膜有一定的损伤,而低剂量的半胱胺对消化道却有保护作用。皮下注射300mg/kgBW的半胱胺可诱发大鼠十二指肠溃疡,皮下注射90mg/kgBW的半胱胺则不会诱发溃疡。皮下注射150mg/kgBW的半胱胺对消化道黏膜损伤有保护作用。但连续注射4天则加重溃疡。美国密西根大学研究表明,高密度的半胱胺能比正常情况下增加患心脏病和内出血的几率。还有研究表明,给予半胱胺后,随着体内生长抑素免疫活性的下降,可出现体温下降,催乳素耗竭,多巴胺β?羟化酶和肾上腺皮质、11β?羟化酶被抑制,胃排空延缓,小肠过度运行、十二指肠酸度及胃蛋白酶水平升高、胃黏膜组织胺和组胺酸脱羧酶活性抑制等现象。因此,在使用半胱胺时,要结合添加效果,在使用时严格控制剂量和时间,最大限度减少半胱胺使用的毒副作用。
    4.3半胱胺使用的持续性问题
    前面已经提到,半胱胺的促生长机理主要是特异性的与生长抑素进行化学结合,但机体的内分泌系统相当复杂,各个激素之间相互影响,特别是由于激素的负反馈机制的存在。杨彩梅等(2002)研究表明,以饲料添加剂形式在饲料中连续添加不同剂量的半胱胺对不同生长阶段的AA肉鸡有不同的促生长作用。日粮中添加60mg/kgBW和90mg/kgBW半胱胺可促进肉鸡的生长,添加90mg/kgBW的半胱胺在22?24日龄和全期却对AA肉鸡具有明显的促生长作用。因此,以饲料形式添加剂形式在饲料中持续添加的安全性还需作进一步的研究。
    5.结语
    半胱胺无种属特异性,适用范围广,可以拌在饲料中使用,适宜于生产应用,且应用方便,成本低廉。作为生长抑素的抑制剂,可有效的降低生长抑素,是促进动物生长的一种较好的通过神经内分泌途径调节动物生长的生理调节剂。在生产实践中发现,半胱胺还存在一些具体的需要解决的问题,所以半胱胺能否更为广泛的被生产实践所应用,需要我们开展进一步的研究,对半胱胺所存在的问题给予解决。为半胱胺作为一种饲料添加剂在畜禽生产中的应用提供广阔的前景。
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