腐胺在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)中的研究進(jìn)展

安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院 胡青松 李呂木

安徽省畜牧生物工程技術(shù)研究中心 錢 坤

腐胺，又名1，4-丁二胺、四亞甲基二胺或腐肉堿，是生物體內(nèi)促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)的重要物質(zhì)之一。它能直接參與生物體內(nèi)的多種生理活動(dòng)，是生物體生長(zhǎng)和細(xì)胞代謝所必需的痕量生物活性物質(zhì)。周晴（1991）研究報(bào)道，腐胺是乳源活性物質(zhì)之一，具有促進(jìn)細(xì)胞分裂分化，促進(jìn)DNA、RNA以及蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)合成和促進(jìn)炎癥修復(fù)的作用。此外，有試驗(yàn)表明，添加外源性腐胺能夠影響動(dòng)物體內(nèi)某些離子通道的活性，起到調(diào)節(jié)離子運(yùn)轉(zhuǎn)的作用。本文就目前腐胺在動(dòng)物體內(nèi)的合成與代謝、作用機(jī)理及其在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用作一綜述。

1 腐胺的理化性質(zhì)及來(lái)源

腐胺是多胺的一種，普遍存在于活的真核細(xì)胞中，常溫下為無(wú)色晶體或無(wú)色至微黃色液體。腐胺具有腐蝕性，被人體食入或經(jīng)皮吸入，對(duì)眼、鼻、咽喉及皮膚有刺激作用，可引起頭痛等癥狀。大劑量的腐胺具有毒性。

腐胺的來(lái)源包括內(nèi)源性和外源性。內(nèi)源性是指細(xì)胞內(nèi)多胺的從頭合成以及多胺之間相互轉(zhuǎn)變。外源性是指主要來(lái)源于食物中，包括奶酪、水果、肉類以及蔬菜等。另外，小腸及胰腺的分泌物、腸細(xì)胞及腸腔中微生物的分解產(chǎn)物也是腸道中腐胺的來(lái)源之一。

2 腐胺在動(dòng)物體內(nèi)的合成與代謝

Bardocz等（1995）研究證實(shí)，腐胺是亞精胺和精胺合成的前體，腐胺通過(guò)丙胺基轉(zhuǎn)移反應(yīng)生成亞精胺，亞精胺再經(jīng)過(guò)丙胺基轉(zhuǎn)移反應(yīng)生成精胺，因此腐胺是所有高等哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)多胺從頭合成途徑的第一個(gè)多胺分子。多胺合成是從鳥氨酸開始的，鳥氨酸通過(guò)鳥氨酸脫羧酶（ODC）作用脫去羧基形成腐胺。Janne和 Raina（1978）認(rèn)為，ODC活性水平作為一個(gè)限速步驟參與腐胺的合成。除了這一合成途徑外，有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)投給動(dòng)物大量的非毒性劑量的外源性精脒后，許多組織中腐胺的水平顯著增加，這可能是因?yàn)榫吲c腐胺之間存在著相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程。精脒、精胺經(jīng)精脒/精胺乙酰轉(zhuǎn)移酶的催化，將乙酰CoA的乙?；鶊F(tuán)轉(zhuǎn)移至精脒/精胺的N1原子上，形成乙酰化合物，然后再在多胺氧化酶的作用下脫去一分子的乙酰氨基丙醛，形成腐胺或精脒。

腐胺在體內(nèi)的代謝主要是經(jīng)過(guò)一次丙胺基轉(zhuǎn)移反應(yīng)生成精脒，精脒經(jīng)過(guò)一次丙胺基轉(zhuǎn)移反應(yīng)形成精胺。丙胺基來(lái)自S-腺苷蛋氨酸（SAM）脫羧后的S-腺苷甲硫丙胺（D-SAM）。同時(shí)也有研究指出，腐胺經(jīng)由氧化酶氧化生成氨基丁酸，最后生成胺離子和二氧化碳排出體外（黃益玲和王艷林，2008）。

3 腐胺的作用機(jī)理

3.1 誘導(dǎo)DNA的合成和轉(zhuǎn)錄 腐胺能夠誘導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。研究發(fā)現(xiàn)，腐胺和亞精胺能夠促進(jìn)小鼠肝臟細(xì)胞中RNA的合成，當(dāng)細(xì)胞核染色質(zhì)或核酸組蛋白被作為引物時(shí)，腐胺能促進(jìn)DNA的合成（Schwimmer，1968）。 在 ΦW-14 噬菌體中，腐胺能夠以與DNA共價(jià)鍵結(jié)合的形式影響DNA合成的啟動(dòng)和復(fù)制叉的移動(dòng)速度（Farriol等，2001）。吳錫銘和張本跟（1988）研究指出，腐胺能夠提高肝臟核酸的含量。姚陽(yáng)等（2001）在多胺濃度對(duì)pGEM體外轉(zhuǎn)錄影響的研究中發(fā)現(xiàn)，在pGEM一定范圍內(nèi)，腐胺可促進(jìn)T7 RNA聚合酶催化的體外轉(zhuǎn)錄，表現(xiàn)為隨著腐胺濃度的增加，促進(jìn)作用增強(qiáng)，但是當(dāng)達(dá)到一定濃度后若繼續(xù)增加腐胺濃度，促進(jìn)轉(zhuǎn)錄的能力將逐漸下降，甚至出現(xiàn)抑制。在Eichlew和Corr（1992）的研究中也發(fā)現(xiàn)類似現(xiàn)象。腐胺在生理pH時(shí)，帶有正電荷，可以通過(guò)離子鍵和氫鍵的形式與核酸、蛋白質(zhì)以及含有負(fù)電荷基因的磷脂等物質(zhì)結(jié)合，調(diào)節(jié)其生物活性和功能。進(jìn)一步研究表明，在稀釋的DNA溶液中，多胺可以與單個(gè)的DNA分子發(fā)生作用，促進(jìn)DNA的濃縮和超螺旋過(guò)程（王紀(jì)防等，2004）。在哺乳動(dòng)物體內(nèi)腐胺在體外轉(zhuǎn)錄中對(duì)RNA合成具有調(diào)節(jié)作用，腐胺能夠促進(jìn)RNA的合成并且存在促進(jìn)其合成的最適濃度。研究發(fā)現(xiàn)，腐胺濃度在小于18 mol/L時(shí)隨著腐胺濃度的增大RNA合成增加，但是當(dāng)大于這一濃度時(shí)RNA合成隨著濃度的增大反而下降（聞曉非，1999）。在細(xì)胞中，腐胺可以增加DNA聚合酶的活性，促進(jìn)DNA的合成，提高蛋白質(zhì)合成的效率（張翥等，2011）。

3.2 調(diào)節(jié)體內(nèi)離子通道 腐胺離子為帶有兩個(gè)正電荷的陽(yáng)離子，因而能夠通過(guò)與受體或者通道上帶有負(fù)電荷的基團(tuán)結(jié)合從而影響其生物學(xué)效應(yīng)。Iqbal和 Koenig（1985）研究認(rèn)為，多胺是引起細(xì)胞質(zhì)中Ca2+濃度增加的信使。細(xì)胞外二價(jià)的陽(yáng)離子，如Ca2+和Mg2+是腐胺和亞精胺運(yùn)轉(zhuǎn)必不可少的離子（Shinki等，1991）。 同時(shí)，張翥等（2011）指出，腐胺能夠促進(jìn)十二指腸中鈣的流通。

3.3 促進(jìn)細(xì)胞增殖和改善腸道發(fā)育 腐胺與動(dòng)物的生長(zhǎng)密切相關(guān)。Pohjanpelto和 Raina（1972）研究認(rèn)為，腐胺是哺乳動(dòng)物細(xì)胞中的生長(zhǎng)促進(jìn)因子。腐胺對(duì)消化道黏膜上皮細(xì)胞正常生長(zhǎng)發(fā)育以及當(dāng)消化道黏膜受損時(shí)在其適應(yīng)及修復(fù)過(guò)程中具有重要作用。Girdhar等（2006）研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)腸道的新陳代謝活動(dòng)增強(qiáng)時(shí)，腐胺的需要量也隨之增加，腸道結(jié)構(gòu)完整性及功能完整性需要更多腐胺來(lái)維持。小鼠出生后的前3周，小腸黏膜ODC活性及腐胺的生物合成均一定程度提高，成年鼠經(jīng)人為化療誘導(dǎo)損傷1周內(nèi)，黏膜快速恢復(fù)損傷時(shí)伴有相似的ODC活性升高和腐胺水平增加。在以大豆粕為主的小牛代乳料中添加腐胺能夠促進(jìn)小腸黏膜上皮細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育，在仔豬上的試驗(yàn)也有類似的結(jié)果，原因可能是外源性腐胺能夠抑制或降低豆粕中抗?fàn)I養(yǎng)因子對(duì)小腸黏膜的負(fù)面作用（Mogridge 等，1996）。

添加外源性腐胺可以促進(jìn)幼禽的生長(zhǎng)，并且在一定范圍內(nèi)隨著腐胺濃度的增大生長(zhǎng)速度呈線性增加。Smith（1990）研究發(fā)現(xiàn)，在雛雞日糧中添加0.4%的腐胺，雛雞生長(zhǎng)速度比添加前要明顯加快，在純化氨基酸日糧中添加0.2%的腐胺可以促進(jìn)雞的生長(zhǎng)。在以大豆蛋白為基礎(chǔ)的飼糧中添加腐胺和乙胺可以促進(jìn)犢牛和仔豬的腸上皮細(xì)胞增殖并可降低大豆蛋白在營(yíng)養(yǎng)吸收方面的不利影響，添加腐胺后可以增加小腸重量和腸密度，同時(shí)能夠增加腸絨毛的長(zhǎng)度并減少隱窩的深度（Sousadias和 Smith，1995）。腐胺已經(jīng)被證明無(wú)論是在細(xì)胞內(nèi)還是在細(xì)胞外均與細(xì)胞的增殖有著密切的關(guān)系。Ham（1964）通過(guò)細(xì)胞培養(yǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，腐胺對(duì)中國(guó)倉(cāng)鼠細(xì)胞CHD-3的生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用。同時(shí)有研究報(bào)告指出，腐胺能夠促進(jìn)鼠膀胱上皮細(xì)胞的增殖 （Pohjanpelto 和 Raina，1972）。 Gary 等（1980）猜測(cè)腐胺可能是通過(guò)先轉(zhuǎn)化成精胺和亞精胺來(lái)發(fā)揮其生長(zhǎng)促進(jìn)因子的作用，但這一假設(shè)尚未有證據(jù)能夠證明。現(xiàn)代遺傳學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠胚胎發(fā)育早期缺少鳥氨酸脫羧酶基因或腺苷甲硫氨酸脫羧酶基因，腐胺轉(zhuǎn)化成亞精胺受到抑制，這對(duì)小鼠的生長(zhǎng)是一種致命的影響。Noack等（2000）研究指出，腐胺可以能量底物的形式存在于腸腔中，并在需要的時(shí)候被腸道吸收利用。同時(shí)腐胺還具有穩(wěn)定細(xì)胞結(jié)構(gòu)，延長(zhǎng)細(xì)胞壽命的作用。大量試驗(yàn)表明，多胺在正常及腫瘤組織細(xì)胞的有絲分裂中起著重要作用。用ODC的抑制劑二氟甲基鳥氨酸（DFMO）耗盡細(xì)胞內(nèi)的多胺（腐胺為主，精脒其次，精胺無(wú)影響）可使細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖受到明顯抑制，此時(shí)細(xì)胞生長(zhǎng)絕對(duì)依賴于外源性多胺的補(bǔ)充，此時(shí)加入腐胺后迅速填充細(xì)胞內(nèi)多胺池，可完全逆轉(zhuǎn)DFMO的抗增殖生長(zhǎng)效應(yīng) （沈希強(qiáng)等，1989）。由此可見(jiàn)，腐胺能夠?qū)?dòng)物的生長(zhǎng)及腸道功能產(chǎn)生積極作用。

3.4 腐胺與機(jī)體免疫的關(guān)系 腐胺作為細(xì)胞因子可參與炎癥反應(yīng)調(diào)節(jié)、促進(jìn)損傷組織修復(fù)。腐胺一般是以結(jié)合態(tài)的形式存在于細(xì)胞組織中，體液中含量很少，這與腐胺帶正電荷有關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，在炎癥部位腐胺的濃度偏高，因?yàn)槟承┭装Y細(xì)胞 （如巨噬細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞）本身也能誘導(dǎo)ODC，因此，從這一點(diǎn)來(lái)看，腐胺與炎癥反應(yīng)有著密切的關(guān)系。ODC是多胺代謝通路中合成腐胺的酶，該酶半衰期較短，酶活性較低。當(dāng)受到炎癥刺激時(shí)，ODC活性迅速增強(qiáng)，在炎癥部位產(chǎn)生較高水平的腐胺。在正常細(xì)胞中ODC的表達(dá)受到嚴(yán)格調(diào)控，而在腫瘤細(xì)胞中ODC持續(xù)高表達(dá)，導(dǎo)致腐胺生物合成增加，細(xì)胞內(nèi)腐胺水平異常。DFMO是ODC的不可逆抑制劑，賀俊崎和曹淑蘭（1997）研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用一定量的DFMO處理人早幼粒白血病細(xì)胞并從細(xì)胞形態(tài)、FCM及DNA梯形圖譜觀察到誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡現(xiàn)象，但是用一定量外源性腐胺與DFMO同時(shí)處理細(xì)胞時(shí)細(xì)胞不受影響，說(shuō)明腐胺對(duì)人早幼粒白血病細(xì)胞具有維持作用。蘭曉煦和武進(jìn)峰（2006）在膀胱癌EJ細(xì)胞上的試驗(yàn)中也得到相似的結(jié)論。S-腺苷甲硫氨酸脫羧酶受腐胺活化，但被精脒抑制，這就表現(xiàn)出炎癥的初期腐胺水平較高，隨后精脒持續(xù)高水平，而精胺水平始終較低。另外，腐胺還具有誘導(dǎo)抗炎蛋白、促進(jìn)組織修復(fù)的作用。20世紀(jì)80年代初，有研究發(fā)現(xiàn)，地塞米松必需在內(nèi)源性腐胺合成通路正常時(shí)才能抑制大鼠足角叉菜膠性水腫。Bird和 Hidir（1983）在研究多胺阻抑大鼠佐劑性關(guān)節(jié)炎作用時(shí)指出，多胺的抗炎機(jī)制在于誘導(dǎo)磷脂酶A2阻抑蛋白。另外，用外源性腐胺治療大鼠模型，用藥組肝臟組織中核酸含量顯著增加，損傷組織修復(fù)加快。腐胺在肝臟再生的過(guò)程中以抗炎因子的身份起著促進(jìn)作用。Iqbal和Koenig（1985）認(rèn)為，損傷肝細(xì)胞的再生與修復(fù)需要外源性的腐胺參與，是由于外源性腐胺對(duì)ODC具有反饋?zhàn)饔?，抑制其活性，影響?nèi)源性腐胺的生物合成而發(fā)揮其治療作用。

4 腐胺在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

4.1 腐胺對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)性能的影響 腐胺對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)性能的影響主要是通過(guò)促進(jìn)腸道發(fā)育及改善腸道環(huán)境來(lái)實(shí)現(xiàn)的。Mogridge等（1996）研究發(fā)現(xiàn)，在斷奶仔豬飼糧中添加腐胺可顯著增加結(jié)腸內(nèi)容物中乳酸桿菌數(shù)量，顯著減少結(jié)腸內(nèi)容物中大腸桿菌數(shù)量，顯著降低仔豬斷奶后腹瀉的發(fā)生率。說(shuō)明腐胺具有改善斷奶仔豬結(jié)腸微生物區(qū)系的作用。當(dāng)動(dòng)物腸道功能受到抑制時(shí)，添加外源性腐胺對(duì)腸道的新陳代謝可起促進(jìn)作用。生大豆中含有抗?fàn)I養(yǎng)因子凝集素，凝集素會(huì)抑制腸道的生長(zhǎng)和功能的表達(dá)。在含有生大豆的雞飼糧中添加腐胺可以有效地抑制凝集素的毒性。Mogridge等（1996）試驗(yàn)指出，飼料中添加0.3%的腐胺可以消除由飼喂生大豆導(dǎo)致的生長(zhǎng)抑制現(xiàn)象。Smith（1990）在仔雞日糧中添加0.2% ～0.4%的腐胺能夠極大程度地克服生大豆對(duì)生長(zhǎng)性能的不良影響。Sanjay（2006）在含有生大豆的雛雞飼糧中添加0.3 g/100 g的腐胺，體增重、采食量、飼料轉(zhuǎn)化率、空腸的蛋白含量，以及十二指腸、空腸和回腸的形態(tài)學(xué)指數(shù)均明顯高于對(duì)照組。Peng等（2010）研究表明，斷奶仔豬飼糧中添加腐胺使結(jié)腸內(nèi)容物乳酸桿菌含量提高26.60%（P＜0.01），大腸桿菌含量降低92.61%（P＜0.01），仔豬腹瀉指數(shù)降低36.94%（P＜0.05），仔豬對(duì)粗灰分和鈣的消化率分別提高30.37%和71.30%（P＜0.05）。同時(shí)有提高干物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)和磷消化率的趨勢(shì)。腐胺已經(jīng)被證明可以增加十二指腸絨毛高度并且能夠促進(jìn)胃腸道黏膜細(xì)胞的生長(zhǎng)，促進(jìn)小腸黏膜的生長(zhǎng)、發(fā)育、成熟和損傷后的恢復(fù)，且對(duì)炎癥具有修復(fù)作用（Gilbert等，1981）。

4.2 腐胺對(duì)蛋品質(zhì)和產(chǎn)蛋性能的影響 Chowdhury和Smith（2002）對(duì)產(chǎn)蛋雞的研究表明，當(dāng)產(chǎn)蛋雞缺鈣時(shí)其蛋殼重量比正常的蛋殼低50%～60%，直接導(dǎo)致蛋品質(zhì)的下降。對(duì)于產(chǎn)蛋家禽來(lái)說(shuō)，對(duì)鈣添加量的增加要與其腸道吸收鈣的能力相適應(yīng),同時(shí)應(yīng)減少腎臟中鈣的排泄。哺乳動(dòng)物體內(nèi)的多胺（包括腐胺、精胺和亞精胺）能夠調(diào)節(jié)體內(nèi)某些細(xì)胞中細(xì)胞基質(zhì)鈣離子的平衡。研究發(fā)現(xiàn)，腐胺的代謝產(chǎn)物亞精胺和精胺對(duì)從小鼠肝臟中分離出來(lái)的線粒體內(nèi)鈣離子的運(yùn)轉(zhuǎn)具有重要的調(diào)節(jié)作用。有研究將多胺視為細(xì)胞內(nèi)的信使，它可以使細(xì)胞質(zhì)內(nèi)鈣離子的濃度增加。細(xì)胞外二價(jià)的陽(yáng)離子如Ca2+和Mg2+，是腐胺和精胺運(yùn)轉(zhuǎn)的必要物質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)蛋雞飼喂添加了3.5%鈣和0.10%的腐胺的日糧后，其蛋殼質(zhì)量明顯提高，原因可能是添加了腐胺后，提高了產(chǎn)蛋雞固鈣的能力，Ca2+濃度提高，促使鈣在體內(nèi)的運(yùn)轉(zhuǎn)平衡。

4.3 腐胺與機(jī)體疾病的關(guān)系 腐胺與腫瘤的發(fā)生和維持腫瘤細(xì)胞惡性表型有著密切的關(guān)系。細(xì)胞內(nèi)腐胺含量過(guò)多時(shí)就可能導(dǎo)致細(xì)胞過(guò)度增殖，導(dǎo)致增殖異常性疾病。早期研究發(fā)現(xiàn)，病毒誘導(dǎo)原代成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化時(shí)，腐胺和精脒的含量增多。腐胺在維持腫瘤細(xì)胞惡性表型中也起著重要作用，抑制腐胺合成可抑制腫瘤細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)其分化凋亡，引起腫瘤惡性表型逆轉(zhuǎn)（Wingo，1995）。ODC為腐胺合成的限速酶，當(dāng)ODC的活性受到抑制時(shí)，細(xì)胞內(nèi)腐胺的含量降低，使腫瘤細(xì)胞停滯在G1期，從而抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng) （Wallace和Fraser，2004）。抑制ODC的活性就有可能在一定程度上抑制腫瘤的生長(zhǎng)（Wallace等，2003）。腐胺能夠通過(guò)反饋機(jī)制抑制ODC的活性。DFMO是ODC的特異性外源抑制劑，已經(jīng)被證實(shí)能抑制多種腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)，機(jī)制可能是能耗竭腫瘤細(xì)胞快速生長(zhǎng)所需的多胺成分，誘導(dǎo)細(xì)胞快速凋亡。蘭曉煦和武進(jìn)峰（2006）有研究發(fā)現(xiàn)，DFMO，可以抑制膀胱癌EJ細(xì)胞的增生并誘導(dǎo)其凋亡。馬騰驤和韓瑞發(fā)（1992）研究指出，多種惡性腫瘤患者的體液、尿液中腐胺含量明顯增高。腐胺可以影響哺乳動(dòng)物的S-腺苷甲硫氨酸脫羧酶的活性與生長(zhǎng)，并通過(guò)胰蛋白酶來(lái)延緩S-腺苷甲硫氨酸脫羧酶的衰老速度，同時(shí)對(duì)S-腺苷甲硫氨酸脫羧酶構(gòu)象的穩(wěn)定具有促進(jìn)作用 （Wada和 Shirahata，2010）。Shirahata等（1985）報(bào)道，S-腺苷甲硫氨酸脫羧酶通過(guò)促進(jìn)腐胺轉(zhuǎn)化為精脒和精胺，刺激腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)，S-腺苷甲硫氨酸較鳥氨酸脫羧酶是更為有效的細(xì)胞轉(zhuǎn)化的誘導(dǎo)因子。研究發(fā)現(xiàn),高含量多胺是腫瘤細(xì)胞快速生長(zhǎng)所必需物質(zhì)，因此,腐胺的代謝途徑也已逐漸成為治療腫瘤的潛在靶點(diǎn)（Casero 和 Marton，2007）。 同時(shí) Seiler（2000）研究發(fā)現(xiàn)，腐胺與脊椎動(dòng)物腦損傷有著密切的關(guān)系，當(dāng)出現(xiàn)腦部缺血時(shí)鳥氨酸脫羧酶的活性增加，腐胺的濃度也隨之增加，腐胺造成缺血部位細(xì)胞毒性的增加。

5 小結(jié)

腐胺廣泛存在于生物組織和體液中，可直接或間接地影響細(xì)胞的生命活動(dòng)，對(duì)動(dòng)物腸道功能具有重要的促進(jìn)作用。因此，研究腐胺能否作為一種飼料添加劑來(lái)提高動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力，可作為動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)研究的一個(gè)新方向。

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