半胱胺在畜禽生產中的應用及研究進展

金光明　潘　娟

摘要半胱胺又稱β- 巰基乙胺，相當于半胱氨酸的脫羧產物。就半胱胺的理化性質、促生長作用機理、在動物生產中的應用、促生長作用的優勢、作為動物生長促進劑尚待解決的問題及應用前景等方面進行了探討。

關鍵詞半胱胺；促生長作用；畜禽生產；研究進展

中圖分類號S81文獻標識碼A文章編號 1007-5739（2009）04-0217-02

隨著科學技術的進步，通過神經內分泌途徑調控促進畜禽的生長已成為近年來研究的熱點。在動物生長過程中，生長激素釋放激素（GHRH）、生長抑素（SS）、生長激素（GH）、類胰島素生長因子（IGFs）、甲狀腺激素（T3、T4）、胰島素起著非常重要的作用，其中GH一方面發揮直接促生長作用；另一方面通過IGFs促進組織細胞生長與分化。GH在動物體內新陳代謝過程中具有調節營養分配、促進蛋白質合成、減少脂肪沉積、提高動物生長速度和飼料報酬等功能。生長激素的合成和分泌受下丘腦的GHRH（在禽類為促甲狀腺素（TSH））和SS的雙重調節，其中SS來源于神經系統和胃腸道產生的肽類激素，它的生理作用是對動物的GH、甲狀腺素、胰島素等起抑制性調節作用。為了提高動物的生產性能，人們曾用SS免疫中和技術（包括生長抑素基因工程疫苗）來降低體內SS水平，或外源性注射GH、GHRH等來促進動物生長，雖取得了較大突破，但由于此類技術費用高，目前尚未能在實際生產中推廣。通過其他的物質來降低或消除SS的濃度，間接促進動物生長則成為新的研究熱點。許多研究表明，半胱胺具有降低體內SS水平促進動物生長的功能，是一種比較理想的SS抑制劑，無論在體內還是在體外，均可特異地與SS結合，從而降低體內SS含量，間接提高GH濃度，促進畜禽生長。

1半胱胺的理化性質

半胱胺（Cysteamine，CS）又稱β-巰基乙胺，相當于半胱氨酸的脫羧產物，是乙酰輔酶A的組成部分，因其含有活性的巰基和氨基而具有多種生物功能，是動物體內的生物活性物質，具有重要的生理作用。其化學結構式為HSCH2CH2NH2，為白色結晶，熔點99～100℃，易溶于水及醇，呈堿性反應，在空氣中反應成為二硫化物。由于其游離堿基的不穩定特性，一般制成鹽酸鹽C2H7NS·HCl，熔點7 012～7 017℃。半胱胺可化學合成，也可從動物毛發中提取，其化學合成途徑有2種：一是可由乙醇胺與溴化氫加成反應得β-溴化乙胺，再與二硫化碳環合水解而得；二是可由環乙胺與硫化氫加成反應制得。

2半胱胺促生長作用機理

ＣＳ的促生長作用主要是通過耗竭體內的ＳＳ來實現的（劉均利，1990）。SS是廣泛存在于動物各種組織中的一種調節多肽，其氨基酸序列在各種動物中都是相同的，無種屬特異性。SS由神經系統和胃腸產生，存在有SS-14（14肽）、SS-28（28肽）和生長抑素原等多種分子形式，在中樞通過抑制ＧＨ的基礎分泌（Bonneau，1991），對動物的生長激素、甲狀腺激素、胰島素等代謝激素起抑制性調節作用。SS的作用方式多種多樣：純激素、神經激素、神經遞質、旁分泌及胃腸腔分泌等。其生理作用主要可以抑制內分泌系統及胃腸道系統的功能。如SS可抑制機體內GH、IGF-Ⅰ、胃泌素、促胰液素、胰島素和促甲狀腺素等激素的分泌，通過前列腺素（PGE）的介導，或者通過抑制胃泌素，或者直接作用于壁細胞抑制胃酸的分泌。Suzuki（1990）報道，ＳＳ能夠抑制促腎上腺皮質激素和促腎上腺皮質激素釋放激素的分泌。Leblanc（1975）研究SS對人胰腺和垂體激素分泌的抑制作用發現，SS可顯著抑制胰島素和胰高血糖素的釋放。Janice等（1978）在大鼠胰島細胞培養液中加入生長抑素，結果表明，生長抑素可使葡萄糖誘發的胰島素分泌減少。Guan等給大鼠靜脈滴注生長抑素，發現可使胰液分泌量減少64%，胰蛋白分泌減少84%。SS也可抑制胰酶、胃蛋白酶、多巴胺β-羥化酶、腎上腺皮質11β-羥化酶、胃黏膜組織胺和組氨酸脫羧酶的活性；也可通過血管活性肽（VIP）介導，使腸管環形肌舒張，從而抑制消化道對營養物質及離子的吸收。SS上述的抑制作用最終表現為機體代謝降低，動物的生長受到一定程度抑制。研究表明，CS是通過降低機體內SS的濃度，削弱或消除SS對消化系統的抑制作用而達到促生長效果；更重要的是解除SS對內分泌系統，尤其是對GH、IGF-Ｉ的抑制作用，使GH、IGF-Ｉ等的分泌加強，促進動物生長。劉均利（1990）研究表明，半胱胺對離體及體內各種組織內ＳＳ免疫活性均有特異的耗竭作用。王艷玲等（1997）對12只Ｗｉｓｔａｒ受孕大鼠進行配對試驗，結果表明，ＣＳ明顯提高仔鼠出生重，降低仔鼠血漿ＳＳ含量，并使母鼠血漿ＳＳ含量明顯下降，ＧＨ水平顯著提高，并證實了ＣＳ能促進胎兒的宮內發育，而這種作用與ＣＳ耗竭ＳＳ有關。大多數學者認為，耗竭機制是ＣＳ直接與ＳＳ分子作用，使其分子構型（二硫鍵）改變，引起其免疫活性和生物活性的變化。Ｓｚａｂｏ等（1986）研究了半胱胺及其結構類似物在離體條件下對生長抑素的作用效果，發現半胱胺對生長抑素的耗竭作用具有劑量、時間依賴性和可逆性，一般1周后生長抑素水平恢復正常，并發現能有效耗竭生長抑素的化合物結構上具有間隔2～3個碳原子的-ＳＨ和-ＮＨ2。故一般認為，半胱胺耗竭生長抑素的機制是由于半胱胺的活性基團（與-ＮＨ2相鄰的游離-ＳＨ）對生長抑素進行化學修飾而使其失去免疫活性和生物活性。研究證實，給予ＣＳ后，體內ＳＳ耗竭，ＳＳ對多種參與調節機體合成代謝和消化功能相關激素的抑制作用以及ＳＳ對腸管的舒張作用解除，ＧＨ、ＩＧＦ-Ｉ、ＣＣＫ、胃泌素、甲狀腺素、胰島素等激素以及胰酶、胃蛋白酶等消化酶分泌量增加，腸管活動加強，從而使機體的消化吸收作用和合成代謝增強，促進了機體生長。Ｓｚａｂｏ等（1981）報道，口服半胱胺能迅速降低大鼠下丘腦、胃和十二指腸的ＳＳ免疫活性。林玲等（1991）對大鼠的試驗表明，口服半胱胺100ｍｇ/ｋｇ ＢＷ的大鼠體重比對照組提高19.6%。同時，大鼠的血清、胰腺、胃、十二指腸的生長抑素測定結果比對照組顯著降低。給大鼠皮下注射300ｍｇ/ｋｇ ＢＷ的半胱胺，24ｈ后再連續注射5ｄ半胱胺維持，胰腺組織中的ＳＳ含量基本消失。Ｃｏｏｋ等（1989）也發現，大鼠側腦室及海馬背部給予半胱胺可大幅度降低下丘腦生長抑素的含量。Ｌｅｅ（1999）報道，半胱胺能夠增強胰腺的分泌作用。Ｔｅｒｒｙ等（1985）發現，ＣＳ除有耗竭體內ＳＳ的作用外，還是較強的多巴胺β-羥化酶活性抑制劑，導致組織中多巴胺的蓄積，從而強烈促進ＧＨ的合成和分泌，而且多巴胺能增加胰腺細胞內起介導淀粉酶釋放作用的環腺苷酸（ｃＡＭＰ）的含量。因此，ＣＳ可降低動物體內的ＳＳ水平，促進動物生長。

3半胱胺在畜禽生產中的應用

3.1半胱胺對單胃動物的影響

半胱胺能促進動物的生長，提高飼料轉化率，并使血液中ＳＳ的含量明顯降低、ＧＨ水平顯著提高。韓劍眾等（2000）用半胱胺100mg/kg BW飼喂黃羽肉雞，試驗組雞增重提高14.7%，血液生長抑素下降65.3%，甲狀腺素Ｔ3、Ｔ4分別提高12.5%、9.7%，生長激素提高4.5%。王艷玲等（1997）對80只30日齡的紅布羅雞飼喂半胱胺的試驗結果表明，與對照組相比，飼喂半胱胺100mg/kg BW顯著提高了血液生長激素的水平，生長抑素的含量下降70.7%，試驗雞凈增重提高6.2%，飼料轉化率提高5.7%。王艷紅等（1993）對30日齡的雄性星布羅肉雞進行試驗結果表明，口服半胱胺的肉雞，58日齡增重比對照組提高11.5%，而試驗組肉雞的血液、肌胃、十二指腸的生長抑素含量分別下降69.2%、63.8%、45.7%，β-內啡肽含量升高30.5%。劉皙潔等（1998）在制備長久性隔離小胃和頸靜脈導管的5頭雄性香豬試驗表明，大胃瘺管灌注半胱胺180mg/kg BW，1周內試驗組小胃胃液分泌量較對照組顯著增加（Ｐ<0.05），胃泌素水平明顯提高（Ｐ<0.01），血液生長激素水平降低（Ｐ<0.01）。丁宏標（1994）指出，日糧按70 mg/kg BW添加半胱胺，二元雜交豬日增重提高12.7%，料重比降低10.52%。韓劍眾等（2000）對45日齡的杜×長×大三元雜交仔豬的試驗表明，喂以半胱胺80mg/kg BW，與對照組相比，試驗組增重12.59%，料重比下降7.67%，生長抑素水平下降56.45%，生長激素水平上升136.95%，Ｔ3、Ｔ4分別上升26.53%、17.71%。

3.2半胱胺在反芻動物中的應用

雖然半胱胺具有異味，對于反芻動物的適口性差，需要較長的過渡期，但一旦適應后，可提高反芻動物日增重、飼料轉化率和生產性能等指標。王艷玲等（1997）對雄性小尾寒羊進行試驗，23d半胱胺使其增重提高26.1%，其中以10～15ｄ時增重最快。范自營等（2000）以40只平均始重21kg的小尾寒羊（公母各半）為試驗對象，研究了半胱胺對其增重和飼料轉化率的影響。結果表明，每千克體重添加半胱胺100ｍｇ的綿羊30d增重提高25%（Ｐ<0.01），其中以前20ｄ最為明顯，以后隨時間延長促生長效果逐漸減弱。這表明，半胱胺的促生長作用在反芻動物中呈現明顯的劑量依賴。此外，半胱胺也能通過抑制體內生長抑素提高內源性生長激素而明顯提高奶牛的產奶量。王艷玲等（1999）研究了半胱胺對泌乳中期荷斯坦奶牛產奶量及血漿生長抑素、生長激素水平的影響。結果表明，與對照期相比，試驗期奶牛血漿生長抑素水平明顯下降，對照期1.21±0.34ng/mL，試驗期0.14±0.05ng/mL（Ｐ<0.01），生長激素含量則顯著提高，對照期1.33±0.26ng/mL，試驗期1.77±0.29ng/mL。奶牛日產奶量提高7.6%（Ｐ<0.05），但采食量、牛乳脂率無明顯變化，因而飼料轉化率得到了顯著提高（Ｐ<0.01）。

4半胱胺促生長作用的優勢

近年來，人們利用激素免疫中和技術，中和體內SS，降低SS水平，從而解除抑制，使GH及其他正向調節的激素整體水平提高，促進機體生長。但由于試驗步驟繁瑣，技術耗資大，在實際生產中難以推廣。半胱胺作為生長抑素的抑制劑，是一種簡單化合物，不存在種屬特異性，可以拌在飼料中添加，適宜于生產應用。因此，半胱胺具有適用范圍廣、價格低廉、使用方便等優點。

5半胱胺作為動物生長促進劑尚需解決的問題

5.1半胱胺的使用劑量和時間

許多研究表明，ＣＳ對ＳＳ的作用具有劑量和時間依賴性，一般使用ＣＳ 1周后機體ＳＳ水平恢復正常。對大鼠、肉雞、綿羊等的研究結果表明，畜禽口服ＣＳ的理想劑量在１００ mg/kg BW左右。每５～７d使用1次，連續使用２～３周效果較好。因此，應認真研究半胱胺的使用量和使用時間，確定不同動物飼喂的最佳添加方案。

5.2半胱胺的負作用及毒性研究

給予半胱胺后，隨著體內ＳＳ免疫活性下降，機體可出現體溫下降、催乳素耗竭、多巴胺-β-羥化酶和腎上腺皮質Ⅱ-β-羥化酶被抑制、胃排空延緩、小腸過度運行、十二指腸酸度及胃蛋白酶水平升高及胃黏膜組織胺和組氨酸脫羧酶活性抑制等現象，甚至誘發胃腸潰瘍，另外，ＣＳ還具有較強的毒性。因此，要結合添加效果，在使用時嚴格控制劑量和時間，以防ＣＳ的負作用發生，以及ＣＳ的殘留可能帶來的毒性效應。

5.3半胱胺添加劑的生產

半胱胺可化學合成，作為一種化學試劑可普遍應用。另外，各種動物毛發中含有大量的胱氨酸和半胱氨酸，也是提取半胱胺的重要原料，在開發利用各種動物的毛纖維（羽絨）資源的同時，可以從中提取半胱胺原料，以降低生產成本。為防止半胱胺氧化應生產半胱胺鹽酸鹽，作為飼料添加劑推廣，在飼料生產中可考慮生產半胱胺顆粒料。

5.4半胱胺作用機制

半胱胺作用機制較為復雜，目前還不清楚其為什么不耗竭其他含二硫鍵的肽等問題，需進一步研究。

6半胱胺的應用前景

由于生長抑素廣泛地分布在各種動物的中樞神經內系統、腎上腺髓質、胰腺和消化道中，并且可以抑制生長激素分泌、組織內分泌和外分泌、細胞再生、營養素吸收等多種生理過程，此外，它還具有免疫反應性和受體作用，所以近年來，人們試圖以各種方法，如免疫中和技術（包括生長抑素基因工程疫苗）（Ｌａａｒｖｅｌｄ等，1986）、外源性注射激素來消除生長抑素的抑制作用，促進動物生長。雖然取得較大突破，但由于技術費用高及操作煩瑣，目前尚未能應用于實際生產中。而用半胱胺飼喂畜禽，均可有效降低中樞及外周的生長抑素免疫活性，提高生長激素水平，從而大幅度促進畜禽生長，提高養殖經濟效益。綜上所述，半胱胺是調節內源性生長激素水平的有效制劑，能提高畜禽生產性能，應用效果明顯，且具有無種屬特異性、投資少、使用方法簡便（口服）、生產成本相對低廉、不受制粒瞬時高溫影響等優點，因此，半胱胺在畜牧業中起著重要作用。目前已有相關產品推廣，主要是將半胱胺用生物活性材料進行胃囊處理，這種產品能根據需要在腸道內延時緩慢釋放半胱胺，可直接添加在飼料中使用?？梢灶A測，半胱胺作為一種信息調控神經內分泌系統生長抑素抑制劑，將會在飼料添加劑及畜牧生產中得到更廣泛地應用。

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