酶制剂对营养吸收转运载体基因表达的调控

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1、1前言酶制剂在饲料中添加的研究和应用是目前生物技术在饲料工业中应用最受关注的领域，许多研究表明饲用酶制剂，特别是非淀粉多糖酶能提高畜禽生产性能，进一步的研究发现，非淀粉多糖酶可以提高营养物质的消化率，例如提高回肠氨基酸表观消化率，而且肠系膜静脉血清总氨基酸的含量显著上升。但是，非淀粉多糖酶在提高肠道可利用氨基酸的同时，是否能提高氨基酸转运蛋白的基因表达？这是饲用酶制剂发挥作用的分子生物学基础。Kaput等(2004)指出，日粮的化学组成可以直接或间接影响动物的基因表达。动物组织对于饲料成分以及营养水平变化的适应性反应在其对于这些营养物质转运的载体的类型和数量的变化(Hump

2、hrey等，2004)。因此，开展添加饲用酶制剂对营养吸收转运载体的基因表达影响的研究，将开拓酶制剂研究的新领域--酶制剂的分子营养学。另外，饲用酶制剂的应用，对传统的动物营养学说提出了挑战，如饲料配方、原料选择和营养需要量等方面需要重新研究或修正。为此，冯定远和沈水宝（2005）提出了饲料酶制剂的新理念“加酶日粮ENIV系统的建立和应用”1前言酶制剂在饲料中添加的研究和应用是目前生物技术在饲料工业中应用最受关注的领域，许多研究表明饲用酶制剂，特别是非淀粉多糖酶能提高畜禽生产性能，进一步的研究发现，非淀粉多糖酶可以提高营养物质的消化率，例如提高回肠氨基酸表观消化率，而且肠系

3、膜静脉血清总氨基酸的含量显著上升。但是，非淀粉多糖酶在提高肠道可利用氨基酸的同时，是否能提高氨基酸转运蛋白的基因表达？这是饲用酶制剂发挥作用的分子生物学基础。Kaput等(2004)指出，日粮的化学组成可以直接或间接影响动物的基因表达。动物组织对于饲料成分以及营养水平变化的适应性反应在其对于这些营养物质转运的载体的类型和数量的变化(Humphrey等，2004)。因此，开展添加饲用酶制剂对营养吸收转运载体的基因表达影响的研究，将开拓酶制剂研究的新领域--酶制剂的分子营养学。另外，饲用酶制剂的应用，对传统的动物营养学说提出了挑战，如饲料配方、原料选择和营养需要量等方面需要重新

4、研究或修正。为此，冯定远和沈水宝（2005）提出了饲料酶制剂的新理念“加酶日粮ENIV系统的建立和应用”，添加酶制剂时，饲料营养成分数据库在原有的营养成分的基础上，增加有效营养改进值，使酶制剂提高有效营养供应可以具体量化，可操作性更强。作为一种理论与实践的新理念和思路的探讨，是否有其基础和依据？最近几年，我们在酶制剂的分子营养学这一方面进行了一些初步的研究（谭会泽2006；谭会泽等2007）。本文以饲用非淀粉多糖酶在小麦型日粮中的应用，重点讨论添加非淀粉多糖酶对氨基酸吸收转运载体的mRNA表达的影响，并试图分析我们提出的加酶日粮ENIV系统的分子生物学基础。2非淀粉多糖酶对

5、肠道氨基酸吸收的影响饲粮添加非淀粉多糖酶可以降低水溶性NSP所导致的食糜粘性，从而提高消化酶对底物的作用效率；还可作用于非可溶性NSP，破碎植物细胞壁，释放出营养物质；此外非淀粉多糖酶可以消除由于食糜粘性的增加而造成的肠道粘膜表面水层厚度增加。木聚糖酶的作用结果表现为提高了小麦型饲粮营养物质的消化率，即提高了肠道食糜中可被吸收的营养物质的量。高粘性的NSP可以使肠道粘膜细胞的分裂加速（Southon等，1985），而木聚糖酶在小麦型肉鸡饲粮中添加，可减少肉鸡消化系统的代偿性增生，改善肠道绒毛形态（于旭华，2004）。底物浓度的提高和消化道形态的改善有可能会影响到肠道上皮细胞

6、营养物质转运蛋白的表达，因为在细胞的生长、发育和分化过程中，遗传信息的表达随着细胞内外环境条件的改变会加以调整，这就是适应性调控（adaptiveregulation）。我们的研究结果可以发现，木聚糖酶提高显著提高第三周的生产性能，提高了16日龄岭南黄肉鸡小麦型饲粮的回肠氨基酸表观消化率，且肠系膜静脉血清总氨基酸的含量显著提高，对碱性氨基酸赖氨酸、精氨酸和组氨酸的含量都有较大幅度的提高。但是，木聚糖酶在提高肉鸡肠道可利用氨基酸的同时，是否还能上调氨基酸转运蛋白的表达。在细胞适应性调控的过程中，转录水平的调控是关键，因此mRNA的表达丰度决定了动物及细胞对内外环境条件改变的适

7、应能力。特定mRNA是由细胞在应答它所处的环境中合成的，细胞由此控制它所产生蛋白质的种类和数量。mRNA表达的水平在一定程度上可以衡量其相关蛋白的表达量。对于饲粮因素影响肠道氨基酸转运载体表达的研究还未见报道。但是Humphrey等（2004)试验得出，动物组织对于饲料成分以及营养水平变化的适应性反应主要表现在对于这些营养物质转运的载体的类型和数量的变化。通过体外培养人肠道上皮细胞试验得出：在营养缺乏的情况下，细胞对谷氨酰胺和亮氨酸的转运降低，降低了Vmas而不影响Km值，结果说明营养缺乏降低了细胞膜上活性转运载体