二丁酰環腺苷酸的作用及其在豬生產中的應用

張光磊，歐陽富龍，王勤華，吳 信，范志勇*

（1．湖南農業大學飼料安全與高效利用教育部工程研究中心，湖南長沙 410128；2．中國科學院亞熱帶研究所，湖南 長沙 410128）

二丁酰環腺苷酸的作用及其在豬生產中的應用

張光磊1，2，歐陽富龍1，王勤華1，2，吳 信2，范志勇1*

（1．湖南農業大學飼料安全與高效利用教育部工程研究中心，湖南長沙 410128；2．中國科學院亞熱帶研究所，湖南 長沙 410128）

二丁酰環腺苷酸作為環腺苷酸衍生物，它極性小，有親脂性，可通過細胞膜在細胞內發揮作用；它克服環腺苷酸很難通過細胞膜在細胞內發揮作用只能以注射使用的缺陷，對動物生長有明顯促進作用，并可明顯改善動物的胴體組成和肉品質，是一種有良好應用前景的動物生長調節劑。

二丁酰環腺苷酸；作用；生產；豬

環腺苷酸（cAMP）是一種廣泛存在于生物體內且無特異性的小分子高生物活性物質。其結構特點是單核苷酸AMP分子中的磷酸與核糖形成 3’，5’－環式結構（如圖1）。分子量為329．2，可溶于水，對酸、堿、熱相當穩定。cAMP在細胞內外快速雙向流動，細胞內產生的cAMP可透過細胞膜進入體液中，胞外的cAMP可被細胞攝取。cAMP是生長激素、腎上腺素等多種激素作用的第二信使，是由于某些激素或其他分子信號刺激激活腺苷酸環化酶催化三磷酸腺苷（ATP）環化形成的，具有廣泛的營養代謝調節作用，是動物生長的重要調節因子。大量研究資料表明，外源cAMP對動物生長有明顯促進作用，并可明顯改善動物的胴體組成和肉品質，是一種有良好應用前景的動物生長調節劑［1］。

然而，在細胞外的cAMP很難通過細胞膜在細胞內發揮作用只能以注射使用，限制了其在動物生產領域的應用。根據cAMP這一主要生理特點，將cAMP生物合成一種極性小，有親脂性，可通過細胞膜在細胞內發揮作用的cAMP衍生物-二丁酰環腺苷酸（dbcAMP，如圖2）。cAMP和dbcAMP在結構上的差別是，在核糖2位和腺嘌呤N6位上各帶有一個丁?；?，dbcAMP是cAMP的衍生物。與cAMP具有相似的生理功能和作用機制。由于其具有親脂性，可通過細胞膜在細胞內發揮作用，因而可通過飼料添加使用，克服了cAMP使用上的缺陷。同時由于該物質在體內發揮作用之后，多余的可被磷酸二酯酶分解，不會在體內造成殘留，因此，比其他化學合成物質具有更高的安全性［2］。目前關于dbcAMP對豬生長和營養代謝調控的研究比較少，本文通過介紹dbcAMP信號通路以及在豬上的一些應用，為在動物生產領域的應用提供理論依據。

圖1 cAMP結構圖

圖2 dbcAMP結構圖

1 二丁酰環腺苷酸的信號通路

作為cAMP的衍生物，dbcAMP的信號通路和cAMP信號通路是一樣的，都是由細胞膜中的刺激型受體（Rs）、抑制型受體（Ri）、刺激型調節蛋白（Gs）、抑制型調節蛋白（Gi）及腺苷酸環化酶（AC）和cAMP依賴性蛋白激酶（PKA）組成。Rs和Ri是兩種與G蛋白結合的細胞膜受體。各有兩個結合位點，一個在質膜表面，能識別細胞外信號并與之結合，另一個位點能與Gs和Gi發生作用。研究發現，Rs總是與Gs相偶聯，而Ri則是與Gi相偶聯。在靜息狀態下即細胞沒有受到外界信號刺激，信號未能與受體結合時，受體、Gs蛋白和AC分開存在于細胞膜中，Gs的3個亞基呈結合狀態，Gsα亞基與二磷酸鳥苷（GDP）結合，AC沒有活性。但當細胞受到外界刺激時，胞外信號分子如親水性化學信號分子（包括神經遞質、激素、生長因子等）不能直接進入細胞，首先與受體結合形成激素受體復合體，之后通過Gs蛋白的介導，依次引起膜受體、Gs蛋白、AC分子的構象變化，將胞外信息沿膜受體→Gs蛋白→AC方向傳遞，從而誘導AC的活化。被激活的AC，催化ATP脫去一個焦磷酸而生成cAMP；生成的cAMP作為第二信使通過激活依賴于cAMP的蛋白激酶A （PKA），使靶細胞蛋白磷酸化，從而調節細胞反應。

2 二丁酰環腺苷酸對豬蛋白質的調控

動物體蛋白質代謝是由激素通過cAMP-蛋白激酶系統綜合調節的。cAMP作為生長因子以及細胞因子的第二信使，影響細胞內酶活性或者其他活動，從而實現激素、生長因子以及細胞因子對細胞生命活動的調節作用。cAMP對蛋白的調控作用可以分為直接和間接：cAMP能直接刺激生長激素（GH）的分泌，從而促進蛋白質合成，使體內蛋白質的沉積增加，提高生長速度［3］；cAMP通過促進脂肪分解，改變了體內能量的分配，增加了脂肪和糖的利用，減少蛋白質的分解氧化，從而提高體內蛋白的沉積［4］。

圖3 二丁酰環腺苷酸的信號通路

二丁酰cAMP作為cAMP的衍生物，它克服了cAMP的不能直接作用于機體的缺陷，在豬上面應用更為廣泛。高士爭等人的研究發現［5］，添加20 mg/kg劑量的二丁酰cAMP可顯著提高肥育豬肌肉中粗蛋白含量，說明其對蛋白質代謝的調控可促進蛋白質在體內的沉積；田允波等人的研究也證實添加20 mg/kg劑量的二丁酰cAMP可提高肥育豬肌肉中粗蛋白含量［6］。并且他們的研究結果中都發現，添加二丁酰cAMP能夠提高血清中谷丙轉氨酶（GPT）、谷草轉氨酶（GOT）活性和血清總蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、球蛋白(GLOB)的含量。而TP、ALB、GLOB含量反映了機體蛋白質的吸收和代謝狀況，GPT參與體內轉氨基過程，GPT、GOT活性高低反映了蛋白質合成和分解代謝的狀況。蛋白質代謝實際上就是氨基酸的代謝，蛋白質的合成與分解都需要有轉氨酶來參加。隨著血中蛋白質不同程度的升高，血中谷丙轉氨酶、谷草轉氨酶活性也隨著增加，保證了蛋白質的正常代謝。GPT、GOT參與體內轉氨基作用，體內轉氨酶活性升高，體內蛋白質代謝加強，氨基酸利用率提高，表現為生長速度加快。

3 二丁酰環腺苷酸對豬脂類代謝的調控

動物機體通過在脂肪組織或肝臟合成的脂肪酸，并在脂肪酶的作用下，水解成甘油和脂肪酸。動物機體脂肪的沉積量是脂肪合成代謝和分解代謝的一種平衡狀態。cAMP是影響脂肪細胞分化的重要物質，許多激素的促脂肪細胞分化作用都要通過cAMP來介導［7］。含氮類激素的受體分布在細胞膜表面，當細胞受到外界刺激時，胞外信號分子首先與受體結合形成復合體，然后激活細胞膜上的Gs蛋白，被激活的Gs蛋白再激活細胞膜上的AC，催化ATP脫去一個焦磷酸而生成cAMP，提高細胞內cAMP的水平。生成的cAMP作為第二信使通過活化下游的PKA，使靶細胞蛋白磷酸化，經級聯放大作用產生效應［8-9］。

cAMP可直接提高脂肪組織中脂肪酶的活性，加速脂肪的分解代謝，誘導生長激素的分泌，在促進蛋白質合成的同時刺激脂肪的分解［10］。而作為cAMP的衍生物，dbcAMP對脂類的調控的可能主要通過影響胰島素（INS）來實現。許多研究都證實dbcAMP能夠減少胰島素與脂肪細胞的結合，以對抗胰島素對體脂沉積的促進作用［11］。Liu等對離體的豬脂肪細胞用dbcAMP處理，結果發現dbcAMP能夠降低INS與受體結合能力，且降低的程度與INS的濃度有關［12］。Eriksson等對離體的豬脂肪組織用cAMP處理，結果顯示dbcAMP可顯著降低組織中INS的含量，從而減少了INS與脂肪細胞接觸的機會，進而降低了INS在脂肪沉積方面的促進作用［13］。此外，高士爭等人的研究發現［5］，添加dbcAMP能夠提高豬血清中甘油三脂(TG)、膽固醇(CHO)、高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)、極低密度脂蛋白(VLDL)的含量，TG、CHO含量反映脂類的吸收狀況，HDL、LDL和VLDL含量反映脂類在體內的分解與轉運以及肝臟脂肪代謝。說明使用dbcAMP后，通過血液轉運的TG、HDL和VLDL增多，肝臟和脂肪組織中脂肪代謝速率加快，脂肪的分解代謝加強，合成代謝減弱。

4 二丁酰環腺苷酸對豬胴體的影響

眼肌面積、瘦肉率和背膘厚是反映豬胴體性狀的主要指標，眼肌面積與瘦肉率呈正相關［14］?，F有的研究資料表明，外源cAMP可明顯改善動物的胴體組成。皮下注射cAMP，豬的瘦肉率提高8．73%，眼肌面積增加29．58%，背膘厚降低24．76%。張曦等人的研究結果發現dbcAMP可顯著提高豬的眼肌面積和瘦肉率，背膘厚明顯降低［15］，嚴偉達等人的研究也證實了同樣的結果［16］。dbcAMP對豬胴體的影響可能主要是通過其對蛋白和脂類的調控，從而達到改善胴體的作用。人為增加靶細胞中dbcAMP的濃度，垂體前葉細胞釋放生長激素的量會增加， dbcAMP可促進肝中基因的轉錄，加強肝中蛋白質的合成，從而使生長速度加快；可改變體內能量的分配，增加糖和脂肪的利用率，減少蛋白質的分解，從而使體內蛋白質沉積增加，改善胴體組成；肝臟和脂肪組織中脂肪代謝速率加快，脂肪的分解代謝加強，合成代謝減弱，從而使胴體背膘厚度降低，瘦肉率增加。

5 小結

在當前抗生素使用越來越受到限制的狀況下，dbcAMP作為一種動物生長的調節劑，在調節蛋白代謝、脂質代謝以及改善肉品質等方面發揮著越來越重要的作用。dbcAMP無毒無害，但其生產工藝復雜，這大大限制了其在畜禽飼料中的應用。因此，探究的dbcAMP最適宜添加量，改進其生產方法，降低經濟成本，可為dbcAMP的開發利用以及集約化養殖業的可持續發展奠定基礎，具有相當可觀的發展前景。

［1］ 王麗．二丁酰環腺苷酸對肥育豬胴體品質和肉質的影響及機理研究［D］．哈爾濱：東北農業大學，2009．

［2］ 高士爭，張曦，劉勇，等．二丁酰環腺苷酸的合成與性質研究［J］．中國畜牧雜志，2004，40（2）：16-18．

［3］ SARTIN J L， COLEMAN E S，STEELE B． Interaction of cyclic AMP calcium dependent mechanisms in the regulation of growth hormone releasefrom ovine pituitary cells［J］．Domest Anim Endocrinol，1996，13(3)： 229-238．

［4］ 楊在清，甘莉．環腺苷酸對豚鼠生長和脂代謝的影響［J］．動物營養學報，1997，9(2)：35-40

［5］ 高士爭，任曉慧，劉松財，等．二丁酰環腺苷酸(dbcAMP)對豬脂肪和蛋白質代謝的調控［J］．中國獸醫學報，2004，24（1）：62-65．

［6］ 田允波，李煥友，田萍．二丁酰cAMP對育肥豬蛋白質代謝的調控［J］．飼料研究，2003（10）：8-10．

［7］ 方偉．二丁酰環腺苷酸對肥育豬脂肪沉積調控的機理研究［D］．廣州：中山大學，2010．

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［9］ CARMEN G Y， VICTOR S M．Signalling mechanisms regulating lipolysis［J］．Cell Signal，2006，18(4)：401-408．

［10］ HIV C Y， MILLS S E． Decreas ed insulin binding to porcine adipocy tes in vi tro by beta-ad renergic agonists ［J］． Journal of animal science，1990，68（6）：1603-1608．

［11］ 張恩平， 王倩． cAMP對不同品種雞生產性能的影響［A］ ．CNT促長劑研制及提高畜禽生產性能的研究論文集［C］．1997．

［12］ ERIKSSON J W， L NNROTH P，SMITH U． Cyclic AMP impairs the rapid effect of insulin to enhance cellsurface insulin-binding capacity in rat adipocytes［J］． Biochem．1992，288(2)：625-629

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［14］ 高士爭，程美玲，劉勇，等．二丁酰環腺苷酸制劑的研制［J］．飼料工業，2003（3）：40-45．

［15］ 張曦，高士爭，程美玲，等．二丁酰環腺苷酸對豬胴體組成和肉品質的影響［J］．中國畜牧雜志，2004，40（5）：22-24．

［16］ 嚴達偉，張曦，程美玲，等．二丁酰環腺苷酸制劑對豬生長及胴體組成的調控［J］．飼料工業，2004，25（2）：14-18．

2015-12-09）

張光磊（1990-），男，漢族，山西太原人，碩士研究生，從事動物營養生理與代謝調控研究。

范志勇(1973-)，男，漢族，山西晉中人，湖南農大教授，主要研究方向：動物營養生理代謝調控和營養生物技術。