畜牧人

標(biāo)題: 核苷酸的功能與用途 [打印本頁]
作者: llppaa    時間: 2010-9-3 10:06
標(biāo)題: 核苷酸的功能與用途
　　核苷酸的功能與用途

　　藥學(xué)委 杜平中

　　核苷酸具有許多重要生理功能，從編碼基因信息到信號傳導(dǎo)都扮演重要的角色。近年來動物實驗與臨床研究證實，核苷酸是“半必需”或“有條件的必需”營養(yǎng)物質(zhì)，補充核苷酸對機體產(chǎn)生有益的功效。本文主要對核苷酸的功能及其在食品、醫(yī)藥、動物飼養(yǎng)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)上的應(yīng)用作一概述。

　　一、核苷酸組成與生物合成

　　核苷酸(NT)是廣泛存在于自然界的小分子化合物，它由嘌呤或嘧啶類堿基與脫氧核糖或核糖及1個或多個磷酸基團組成。常見的核苷酸含有單、二或三磷酸基團，如腺苷一磷酸(AMP)、腺苷二磷酸(ADP)和腺苷三磷酸(ATP)、脫氧腺苷一磷酸(dAMP)、脫氧腺苷二磷酸(dADP)和脫氧腺苷三磷酸(dATP)等。

　　核苷酸在體內(nèi)有兩種合成途徑，它可在細胞內(nèi)由氨基酸前體如谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、甲酸鹽及二氧化碳進行從頭合成，也可由核苷酸和核酸水解的游離堿基與磷酸核糖基的補救途徑來合成。補救途徑比較簡單、耗能少且受堿基量調(diào)節(jié)。有些組織從頭合成核苷酸能力有限，需利用補救途徑獲得堿基如腸粘膜細胞和骨髓造血細胞。對這些快速增長組織，如內(nèi)源供應(yīng)不足時，NT可看成半必需營養(yǎng)物質(zhì)，從外部食物補充，可節(jié)約細胞能量、優(yōu)化功能。

　　二、核苷酸的生物代謝功能

　　核苷酸存在于微生物、動物和植物的各種細胞中，參與細胞代謝的許多生化反應(yīng)，其主要功能為：

　　1、核酸前體。它是構(gòu)成脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的結(jié)構(gòu)單元，DNA和RNA都含共價鍵結(jié)合的NT，在基因信號儲存、轉(zhuǎn)錄和表達上起關(guān)鍵作用。

　　2、能量代謝。作為高能前體，腺苷三磷酸(ATP)失去磷酸基團放出能量，參與重要的耗能酶反應(yīng)，并為其他NT提供磷酸基供體。

　　3、活性中間體。在生物合成途徑中，核苷酸及其衍生物作為載體參與其中，如尿苷二磷酸(UDP)是合成多糖的糖基載體，UDP-葡萄糖則是糖元合成中葡萄糖供體。

　　4、輔酶的組成部分。腺苷酸是三種重要輔酶的組分：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)、黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)和輔酶A(CoA)。

　　5、生物調(diào)節(jié)劑。環(huán)腺苷酸(cAMP)是第二信使，調(diào)節(jié)重要的生物過程，ADP是正常血小板聚集的關(guān)鍵物質(zhì)。

　　三、食源核苷酸的消化吸收和代謝

　　食物中核苷酸作為非蛋白氮化合物存在，大部分以核蛋白形式存在，在腸道內(nèi)被消化酶解成核酸混合物，在胰核酸酶和磷酸二酯酶作用下，其降解成單一NT，堿式磷酸酶或腸核苷酸酶，再將磷酸基團從核苷酸水解下來生成核苷，核苷酶繼續(xù)將核苷水解成游離的嘌呤和嘧啶堿基。

　　動物實驗表明，只有小部分NT以游離形式被吸收。食源核酸中90%以上是以核苷和堿基形式被吸收進入腸細胞，但大部分在肝和腸細胞中被降解成尿酸，只有2-5%核苷酸及其衍生物用于組織合成核酸和NT庫。

　　人母乳所含總氮量中約25-30%為非蛋白氮，其中2-5%由NT組成。母乳中NT含量隨著哺乳其延長而下降，嬰兒出生三個月時母乳中核苷酸含量為初乳的75%。除了NT外，人母乳中還含有核苷、核酸及核苷加合物，表達為潛在可利用核苷總量(TPAN)，世界上母乳TPAN平均水平大致相近，如美國(72 mg/L)、歐洲(68 mg/L)和亞洲(69mg/L)。不同哺乳期的TPAN值也幾乎無差別。因此，TPAN值作為奶粉中添加核苷酸的參照值。

　　四、食源核苷酸的生物學(xué)功能

　　NT為“半必需”或“有條件的必需”營養(yǎng)物質(zhì)，在食物中缺乏并不導(dǎo)致典型的臨床缺失癥狀，但在機體快速生長期，營養(yǎng)不良、某些感染疾病狀態(tài)或一些調(diào)節(jié)因素限制體內(nèi)合成時，也會變成“必需”營養(yǎng)物質(zhì)，此時攝入NT可節(jié)省機體從頭合成的消耗，補充補救途徑的不足，優(yōu)化組織功能。

　　1、 提高免疫功能。動物喂給含NT飼料，比無添加者有更大的免疫應(yīng)答，增強細胞免疫和體液免疫：移植物抗宿主反應(yīng)，同種移植物排斥反應(yīng)，遲發(fā)皮膚超敏反應(yīng)，同種抗原和有絲分裂誘導(dǎo)的淋巴增殖作用，自然殺傷細胞活性，巨噬細胞活性和吞噬能力，對微生物攻擊的抵抗，脾臟和淋巴結(jié)產(chǎn)生細胞因子。

　　動物和人體試驗都支持這一理論：攝入NT受限的小鼠抵御金黃色葡萄球菌和白色念珠菌的能力下降，其部分原因至少與細胞調(diào)節(jié)的免疫受損有關(guān)。與食用標(biāo)準(zhǔn)含量NT小鼠相比，沒有食用NT小鼠在同種異體移植時存活時間明顯延長，這表明T淋巴細胞要依靠體外NT來完善其功能。

　　有對照的雙盲實驗表明，喂食添加NT的嬰兒配方奶的2個月大的嬰兒，其NK活力與母乳喂養(yǎng)的嬰兒相似，比不加NT組的NK活力高得多。與不添加NT組相比，添加NT組嬰兒體內(nèi)，經(jīng)刺激后單核細胞產(chǎn)生的白介素-2比較高。

　　2、促進胃腸道和肝臟生長與發(fā)育。對斷乳小鼠喂給核苷(NS)兩周，腸道組織將產(chǎn)生更多粘膜蛋白質(zhì)和DNA，纖毛高度和雙糖酶活性增加。而且腸道受損后比不喂給NT飼料的動物更容易恢復(fù)。這表明NS通過雙糖酶活性來調(diào)節(jié)的。

　　當(dāng)大鼠口服NT混合物可明顯減少吲哚美辛(消炎痛)誘發(fā)胃損傷60%(P<0.05)。這表明NT在各種損傷和修復(fù)模型上具有生物活性，可防止和治療非類固醇抗炎癥藥物引起的損傷作用。

　　對實驗誘導(dǎo)慢性腹瀉的小鼠，添加NT可使小腸內(nèi)壁增加DNA濃度、乳糖酶、麥芽糖酶和蔗糖酶活力，顯示了NT的功效。輻射致使腸道受傷和腸外營養(yǎng)實驗也說明NT有很好功效。

　　斷乳小鼠食用不加NT的奶粉，其肝臟大小、功能及蛋白質(zhì)合成均受影響。注射NT、NS混合物可改善肝損傷，并促進肝部切除后功能恢復(fù)。

　　3、改變腸道菌群。在母乳喂養(yǎng)的腸道內(nèi)，雙歧桿菌占主導(dǎo)地位，而食用配方奶粉的嬰兒腸道內(nèi)占主導(dǎo)進位的是革蘭氏陰性菌。食用添加NT的配方奶粉的嬰兒雙歧桿菌明顯增多，革蘭氏陰性菌減少，其結(jié)果接近于食用母乳的嬰兒。

　　6 對早產(chǎn)新生兒以母乳和配方奶粉不同喂養(yǎng)方式研究對新生兒腸道菌群的影響。結(jié)果表明，喂養(yǎng)前腸道菌群類似，以梭狀芽孢桿菌、鏈球菌、克雷伯氏菌為主，開奶后母乳喂養(yǎng)兒以雙歧桿菌為主，奶粉喂養(yǎng)兒顯示腸道菌群類似于母乳喂養(yǎng)兒，但表現(xiàn)出明顯的多態(tài)性，有雙歧桿菌、梭狀芽孢桿菌、鏈球菌、克雷伯氏菌、韋榮氏菌、沙雷氏菌等，雙歧桿菌不占優(yōu)勢。

　　將五種NT分別加入基本培養(yǎng)基中，可緩慢而明顯促進雙歧桿菌生長，如同時加入五種NT則更大程度促進生長。

　　4、脂肪的代謝。出生四周的嬰兒分成三組，一組母乳喂養(yǎng)，一組食用添加NT奶粉，另一組食用標(biāo)準(zhǔn)的不加NT奶粉，一個月后，與食用傳統(tǒng)配方奶組相比，在母乳喂養(yǎng)組和食用添加NT組，其高密度脂蛋白含量幾乎一樣高，極低密度脂蛋白幾乎同樣低，這表明食源NT在肝或腸細胞脂蛋白的合成方面起重要作用，并可預(yù)防早期動脈硬化癥的發(fā)生。與食用常規(guī)不添加NT奶粉相比，母乳喂養(yǎng)組和食用添加NT奶粉組，其血漿中長鏈多不飽和脂肪酸(PUFA)含量明顯提高。這可能與NT改變腸道菌群和影響腸和肝細胞功能有關(guān)。

　　5、鐵的吸收。對鼠翻轉(zhuǎn)回腸的研究發(fā)現(xiàn)，肌苷、次黃嘌呤和尿酸可大大提高鐵的吸收，在母乳中含相對較多的NT成分，可解釋為什么母乳喂養(yǎng)嬰兒吸收鐵是食用配方奶的兩倍多，盡管母乳中鐵含量比配方奶中鐵含量低。

　　五、核苷酸的的用途

　　1、奶粉添加劑。人乳被認為是喂養(yǎng)嬰兒的黃金標(biāo)準(zhǔn)。為新生兒和嬰兒提供超常的自然營養(yǎng)，人乳含有眾多的對抗感染疾病的保護因子，并影響免疫系統(tǒng)的發(fā)育。人乳中潛在可利用核苷總量(TPAN)表示這些核苷酸和核酸等 物質(zhì)經(jīng)嬰兒消化后變成核苷被吸收。通常添加核苷酸來強化嬰兒配方奶粉，使之接近人母乳的TPAN含量。

　　NT對早產(chǎn)嬰兒免疫系統(tǒng)有作用。Navarro檢測了早產(chǎn)嬰兒前3個月內(nèi)NT對Ig合成的影響。16個嬰兒隨機分成對照組和加少量核苷酸(20mg/L)奶粉組，結(jié)果喂養(yǎng)20-30天和3個月時含用NT奶粉嬰兒的IgM量要比對照組高(P<0.05和P<0.01)。IgA量也比對照組高。

　　NT對順產(chǎn)兒免疫系統(tǒng)發(fā)育也產(chǎn)生有益影響。健康順產(chǎn)兒隨機分成食用不加NT奶粉(含有10mg/L固有NT)和加72mg/L(TPAN水平)NT兩組(121個與124個)，另一組用母乳喂養(yǎng)作為參照。嬰兒在2、4、6個月時用白喉類毒素、b型流感嗜血桿菌變種和口服脊髓灰質(zhì)炎病毒疫苗進行免疫，在6、7和12個月時檢測免疫反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)在7個月時喂食NT奶粉組比對照組對抗體反應(yīng)強的多(P<0.05)而對口服脊髓灰質(zhì)炎病毒疫苗無影響，另外，總IgE或牛奶蛋白特異性IgE也無差異，說明NT不引起過敏反應(yīng)。

　　同樣另一健康嬰兒隨機對照臨床試驗。分成配方奶粉NT添加組(n=98,NT33.5mg/L)和配方奶粉對照組(n=102, 固有NT10mg/L)，在7個月時，NT添加組對破傷風(fēng)類毒素的抗體反應(yīng)比對照組高(P<0.03)，對白喉類毒素的抗體兩組仍有差異，但乙型肝炎免疫后消失，對b型流感嗜血桿菌無差異。這表明在NT此劑量下的配方奶粉只能適度改善抗體反應(yīng)。

　　同樣另一健康嬰兒隨機對照臨床試驗。分成配方奶粉NT添加組(n=98,NT33.5mg/L)和配方奶粉對照組(n=102, 固有NT10mg/L)，在7個月時，NT添加組對破傷風(fēng)類毒素的抗體反應(yīng)比對照組高(P<0.03)，對白喉類毒素的抗體兩組仍有差異，但乙型肝炎免疫后消失，對b型流感嗜血桿菌無差異。這表明在NT此劑量下的配方奶粉只能適度改善抗體反應(yīng)。

　　核苷酸加強型配方奶在抵御嬰兒感染痢疾方面也有作用。380名12個月大的嬰兒進行多中心隨機對照實驗，嬰兒分成食用不加NT奶粉組(含10mg/L固有NT)和加NT組(TPAN量72mg/L)，結(jié)果336名嬰兒參與評價，NT組在8-28周的嬰兒感染痢疾風(fēng)險明顯降低(25.4%, P<0.05)，在28-48周的嬰兒感染痢疾風(fēng)險更低(14.2%, P<0.06)，并且IgA水平明顯升高(P<0.05)。

　　由于NT促進嬰兒免疫系統(tǒng)的發(fā)育成熟，降低細菌感染風(fēng)險，無論對早產(chǎn)嬰兒還是順產(chǎn)嬰兒都非常有益，目前30多個國家的嬰兒奶粉已加入TPAN水平的核苷酸。日本1965年允許嬰兒奶粉中添加NT。隨后西班牙1983年，美國1988年先后允許添加。歐共體和美國對TPAN的添加水平進行建議，一般為33.5-72mg/L，最高為107mg/L。

　　2、魚蝦類飼料的添加劑

　　核苷酸作為一種新型飼料添加劑，在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中的研究不超過25年，近年研究表明外源性NT在魚類和甲殼類發(fā)育的早期階段可促進生長，通過孵育良種，強化幼魚品質(zhì)，改變腸結(jié)構(gòu)，增加應(yīng)激耐受以及調(diào)節(jié)先天性和獲得性免疫反應(yīng)。魚類喂給添加NT的飼料普遍增強對病毒、細菌和寄生蟲感染的抵抗力，一般對各種不同魚種都產(chǎn)生相當(dāng)一致的有益作用。

　　對產(chǎn)卵期鱈魚，飼料中添加NT后，添加NT組的鱈魚卵的存活率比未添加組高30%，且幼魚內(nèi)臟發(fā)育好、個體也更大。對飼料中添加NT和不添加NT的兩組石斑魚，分別注入經(jīng)福爾馬林滅活的病原體海豚鏈球菌(S.iniae)，發(fā)現(xiàn)添加NT組的石斑魚產(chǎn)生抗體是未添加組的3倍。

　　水產(chǎn)養(yǎng)殖中添加NT的最大優(yōu)點是增強魚類對養(yǎng)殖環(huán)境的適應(yīng)性，如水體質(zhì)量、養(yǎng)殖密度與方式等耐受性，這可能與NT抑制魚類體內(nèi)皮質(zhì)醇激素釋放有關(guān)。對虹鱒魚投喂日糧NT90-120天，能降低虹鱒魚血漿皮質(zhì)醇水平和魚胰腺壞死病毒的感染性，NT使魚應(yīng)激減少，增強魚類疾病抵抗力。

　　對飼料添加NT和不添加NT的兩組鮭魚，注入傳染性鮭魚貧血癥病毒(ISA)，結(jié)果添加NT組鮭魚死亡率35.7%，未添加NT組為48%，兩者差異顯著。對虹鱒魚以胰腺壞死病毒感染，分別投喂添加NT和未添加NT的日糧60天，結(jié)果添加NT組仍然存活，未添加NT組全部死亡。

　　對魚類養(yǎng)殖中NT最佳添加劑量仍在研究探索之中，添加過量會導(dǎo)致體內(nèi)尿酸偏高，影響其他營養(yǎng)攝入，并產(chǎn)生毒性。如在虹鱒魚飼料中添加0.6、2.5、5.0g/kg 外源NT，飼用37天后，0.6g/kg和2.5g/kg組魚體生長速度快，飼料利用率高，而5.0g/kg組生長受阻。

　　以0.2%NT添加入對蝦飼料中，投喂斑節(jié)對蝦6周，結(jié)果發(fā)現(xiàn)無論大蝦還是小蝦，添加NT組的血球總數(shù)增加，與對照組相比，年幼小蝦組超過100%，大蝦組大于30%，促進對蝦生長發(fā)育。

　　3、在動物飼養(yǎng)中的營養(yǎng)作用。NT作為半必需營養(yǎng)物質(zhì)，當(dāng)機體在快速生長期或者一些器官與組織內(nèi)源性NT不能滿足需要時，適當(dāng)添加NT，對于維持動物免疫系統(tǒng)正常功能，促進胃腸道發(fā)育，改善肝功能與脂類代謝等有重要影響。在豬或禽類的飼料中添加核苷酸可達到促進生長，提高飼料利用率，增強抗病能力和改善肉質(zhì)的目的。

　　在無核苷酸飼料中添中單一NT(如AMP，GMP或UMP)可增加免疫球蛋白水平。添加NT飼料代替牛奶喂養(yǎng)新生牛犢，用脂多糖(LPS)攻擊，結(jié)果與未添加者相比，有更高的水平。對斷奶的小豬，添加NT可分別增加淋巴細胞對植物血凝素和刀豆蛋白A攻擊的刺激作用達50%和30%。對于用致病性大腸桿菌感染的豬，喂養(yǎng)添加NuPro(一種富含約5%核苷酸的酵母抽提物)，作為NT來源，與對照組相比，減少腹瀉，增加體重，提高飼料轉(zhuǎn)化率。這些結(jié)果表明，核苷酸在免疫系統(tǒng)的發(fā)育、維持和增強方面起作用。

　　在牛犢牛奶替代物中添加來自酵母抽提物NT，與未添加對照組相比，改善腸道衛(wèi)生，提高糞便記分。在小豬，對缺血-再灌注引發(fā)的炎癥反應(yīng)，與人奶中相類似量的NT喂給后，對腸腔有保護作用。

　　對于新生斷奶小豬，處于快速生長期，面臨刺激和免疫損傷時，NT需求上升。剛斷奶小豬因NT合成耗能和谷氨酰胺不足，不可能合成足夠的NT，因此，在斷奶小豬的標(biāo)準(zhǔn)飼料中，必須補充NT，因為標(biāo)準(zhǔn)飼料中，除胞苷酸水平接近豬母奶外，其他核苷酸(AMP,GMP,IMP和UMP)含量要低得多。

　　4、新型苦味封阻劑。在罐頭食品加工過程中會產(chǎn)生苦味，一般添加甜味劑如阿斯巴甜并不能壓倒苦味的感覺，腺苷酸(AMP)是通過封阻苦味感覺受體本身而不是用其他物質(zhì)掩蓋苦味的一種苦味阻封劑。AMP能封阻味覺蛋白(gustducin)，一種口腔中味覺受體釋放的蛋白質(zhì)，為354個氨基酸蛋白，在苦、甜、鮮味信號傳導(dǎo)中發(fā)揮作用，通過味覺蛋白將舌上味蕾受體與效應(yīng)子連接起來。當(dāng)小鼠敲掉味覺蛋白基因，就對甜味劑的敏感性下降。美國FDA批準(zhǔn)AMP作為苦味封阻劑，預(yù)計在食品飲料和醫(yī)藥方面有廣泛的應(yīng)用前景，如咖啡飲料中添加后減少苦味，對特別苦的藥物如用于治療艾滋病或兒童的液體藥物，加入AMP將生產(chǎn)出更適口的劑型。

　　5、強力增鮮劑。肌苷酸鈉(IMP)和鳥苷酸鈉(GMP)混合物作為增鮮劑用于食品加工和家庭烹調(diào)食品。當(dāng)2--5%的IMP和GMP與不同比例谷氨酸鈉混合制成高級調(diào)味品，稱為強力味精。其鮮味比一般味精高出40-100倍，且風(fēng)味更好，它可直接加入魚、肉、海產(chǎn)品和方便面等到食品中，也可作為特鮮醬油、雞精調(diào)味品的主要成分。市場銷售量很大。

　　6、醫(yī)藥應(yīng)用。 核苷酸具有許多生理功能，它可直接作為治療藥如腺苷三磷酸(ATP)和胞苷三磷酸(CTP)用于治療心臟功能不全，腦動脈化及肌肉萎縮等癥，或作為能量合劑補充機體的不足。NT也可作為藥物中間體制造治療腦外傷的胞二磷膽堿，抗癌藥物阿糖胞苷等。

　　人體感染皰疹病毒，腺苷酸(AMP)血象水平持續(xù)低下，給予AMP可減少復(fù)發(fā)率。人體感染皰疹病人，每隔日肌注AMP，共9-12次。治療前唇皰疹平均每年復(fù)發(fā)率為6.3，其中20例經(jīng)歷5年以上的復(fù)發(fā)。治療后損害迅速治愈，在隨訪的1-2年中，23例仍無復(fù)發(fā)(63.9%)，其余13例只有1次輕度發(fā)作，損害部位局限且持續(xù)時間只有2-3天。對10例單純皰疹病人肌肉注射AMP，連續(xù)10次，大多數(shù)病人復(fù)發(fā)頻度減少，其作用機制還不清楚。
作者: 海綿    時間: 2010-9-3 10:36
很專業(yè)學(xué)習(xí)
作者: fengjinchen    時間: 2010-9-3 10:36
呵呵，學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)
作者: liamou    時間: 2010-10-21 09:16
人用的核苷酸，有人吃過嗎？
作者: donghaijun2009    時間: 2010-10-21 09:25
是個好東西。
作者: songjs2101    時間: 2010-10-21 10:59
的確是個好東西，非常專業(yè)，下載收藏并好好學(xué)習(xí)，在此謝過樓主免費分享。



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