動物腸道磷吸收的影響因素

山西農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院 李建慧

磷是動物必需的礦物質(zhì)元素，是日糧中繼蛋白質(zhì)和能量之后第三位影響飼料成本的營養(yǎng)素。近年來隨著育種技術(shù)的不斷發(fā)展，家禽的生長速度發(fā)生很大變化，與此同時(shí)骨骼的生長也加速，但是骨骼的增重速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于體重的增重速率，造成快速生長家禽骨骼發(fā)育不健全，勢必會影響磷的需要量；此外，隨著對環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)，過量磷的排泄引起的環(huán)境污染也備受關(guān)注，而對肉仔雞磷的需要量進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測是有效降低磷排放的方法之一。由于磷的需要量還與磷的吸收有關(guān)，磷的吸收狀況能直接影響到機(jī)體對磷需要量的高低。因此，了解影響動物腸道磷吸收的因素是精準(zhǔn)衡量肉仔雞磷需要量的前提。

1 磷的吸收方式

磷可以在小腸各段被吸收。磷的吸收量和吸收方式與磷含量之間存在顯著相關(guān)性。在動物采食過程中腸道無機(jī)磷濃度較高時(shí)，無機(jī)磷主要以易化擴(kuò)散的形式被吸收。McHardy和Parsons（1956）試驗(yàn)表明，空腸內(nèi)無機(jī)磷的濃度為12.5～100 nmol時(shí)其吸收方式是自由擴(kuò)散。隨著腸道對無機(jī)磷的吸收，腸道無機(jī)磷濃度逐漸降低，此時(shí)磷的吸收轉(zhuǎn)為以主動吸收為主。磷在小腸內(nèi)的主動轉(zhuǎn)運(yùn)依賴于 Na+的存在（Forster等，2006）。 對哺乳動物的研究表明，一個(gè)Pi在腸道內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)，至少有2個(gè)Na+與Pi協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)（孫杰等，2008）。

動物在采食之后，血清中磷的水平先升高后降低，其中除了受到腎臟的調(diào)節(jié)之外，最新研究還表明，小腸可以通過釋放一些調(diào)磷因子參與到磷的應(yīng)急反應(yīng)調(diào)控過程中（Berndt等，2007）。為了確定小腸中NaPi-IIb在磷吸收和平衡中的作用，Sabbagh等 （2009）用 NaPi-IIb基因敲除小鼠（Npt2b-/-）做模型進(jìn)行了研究，Npt2b-/-能促使腎臟代償性重吸收反應(yīng)增加，但血清鈣和磷水平保持不變。尿中磷的排泄降低導(dǎo)致血清中FGF-23的分泌降低從而使腎臟Npt2a的蛋白表達(dá)量增加，Npt2a的蛋白表達(dá)量增加與調(diào)磷因子FGF-23的分泌降低有直接關(guān)系，所以Npt2b-/-能調(diào)動腎臟調(diào)節(jié)機(jī)制維持磷在體內(nèi)的平衡。所以說小腸對磷的吸收在維持磷平衡過程中非常重要。也就是說當(dāng)小腸NaPi-Ⅱb蛋白下調(diào)時(shí)，腎臟NaPi-Ⅱa蛋白表達(dá)量增加；相反，NaPi-Ⅱa蛋白上調(diào)也能降低NaPi-Ⅱb 蛋白的表達(dá)（Reining等，2010）。

2 影響腸道磷吸收的因素

2.1 日糧因素

2.1.1 日糧磷 日糧中磷是鈉依賴式磷吸收的主要調(diào)節(jié)因子（Saddoris等，2006）。大量研究表明，在日糧處于低磷或者缺乏狀態(tài)時(shí)，小腸對磷的吸收效率增加；當(dāng)滿足了磷需要量或者過量添加時(shí)，小腸對磷的吸收降低（Anderson，1991），這是因?yàn)樾∧c刷狀緣膜中的轉(zhuǎn)運(yùn)載體蛋白對Na-Pi的最大轉(zhuǎn)運(yùn)速率增加，而與磷和NaPi協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)運(yùn)載體的親和力 Km 無關(guān)（Hattenhauer等，1999）。 Radanovic等（2005）研究表明，低磷日糧可提高小鼠十二指腸和空腸BBMV中Na+-Pi轉(zhuǎn)運(yùn)的最大速度，小腸細(xì)胞刷狀緣膜囊（BBMV）中NaPi-IIb轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白及其基因表達(dá)量是動物腸道Na+-Pi轉(zhuǎn)運(yùn)吸收效率的最終決定因素，低磷日糧能刺激小腸NaPi-IIb轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白表達(dá)，提高NaPi-IIb mRNA水平。韓進(jìn)誠 （2009）將 11d肉雞日糧非植酸磷 （Mpp）由0.13%升高到0.45%時(shí)，NaPi-Ⅱb的基因表達(dá)量隨之升高，但是在高磷（0.65%）情況下，卻降低了21 d肉雞十二指腸中NaPi-Ⅱb的基因表達(dá)量。

2.1.2 日糧鈣磷比 在鈣磷比例恒定的情況下，添加25 μg/kg維生素D3，2～35日齡的肉仔雞日糧中鈣磷水平可以降低50% （Rao等，2009）。但任意改變?nèi)占Z中鈣或磷的濃度，均會改變血液的酸堿平衡，影響血氧運(yùn)輸效率和軟骨膠原降解代謝，從而誘導(dǎo)脛骨軟骨發(fā)育不良癥（TD），降低體增重（汪堯春等，1999），日糧 Ca∶NPP 比值對骨骼沉積與動員的影響是通過對小腸鈣和磷轉(zhuǎn)運(yùn)的調(diào)控實(shí)現(xiàn)的。Al-Masri（1995）利用同位素稀釋技術(shù)研究了磷在體內(nèi)的沉積和內(nèi)源分泌量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著Ca∶NPP比值的升高，肉仔雞對磷的吸收降低。Blahos等（1987）用32P標(biāo)記技術(shù)研究肉仔雞十二指腸和回腸磷的吸收，結(jié)果表明，低鈣或者低磷日糧都能增加十二指腸和回腸磷的吸收，這可能是因?yàn)?，25-（OH）2D3生成量補(bǔ)償性增加促進(jìn)了磷的吸收，小腸中鈣磷轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)直接受日糧鈣磷比的調(diào)控。

2.1.3 維生素D3Liang等（1993）研究指出，維生素D缺乏肉雞十二指腸對鈣的吸收依賴于日糧磷，日糧高磷能夠提高十二指腸對鈣的最大吸收速率。Lee等（1986）指出磷的轉(zhuǎn)運(yùn)作用包括促進(jìn)磷從黏膜層到漿膜層的流動J（m→s）和從漿膜層到黏膜層的流動J（s→m）兩個(gè)過程；大鼠試驗(yàn)中 當(dāng) P 濃 度 較 低 時(shí) （0.024、0.24、2.4 mmol/L），1，25-（OH）2D3能持續(xù)刺激 J（m→s）過程但不影響J（s→m）過程，所以促進(jìn)了磷的凈吸收增加；當(dāng)p濃度在 7.5 mmol/L時(shí)，J（m→s）過程沒有變化，而且 J（s→m）過程超越了 J（m→s）過程，這一現(xiàn)象在維生素D缺乏或者充足的大鼠體內(nèi)變化相同。日糧磷缺乏在維生素D缺乏大鼠體內(nèi)可以加強(qiáng)空腸磷的吸收，但在維生素D充足時(shí)低磷對空腸磷的吸收沒有促進(jìn)作用，所以說空腸對磷的適應(yīng)性調(diào)節(jié)需要維生素D的參與。

2.2 動物因素

2.2.1 日齡 大量研究表明，動物腸道BBMV中Na+-Pi轉(zhuǎn)運(yùn)的最大速度隨日齡增加而降低，親和力常數(shù)Km不變。在人與大鼠上的研究證明，小腸對鈣磷的吸收與年齡呈負(fù)相關(guān) （Xu等，2002；Armbrecht，1990），并且其受年齡的影響與其載體蛋白的基因表達(dá)相關(guān)（Xu等，2002），但非依賴鈉型的磷轉(zhuǎn)運(yùn)不受動物年齡的影響 （Borowitz和Granrud，1992）。 Xu 等（2002）比較了 2、3、6 周齡大鼠及成年鼠之間NaPi-Ⅱb基因表達(dá)差異，得出在整個(gè)生長期內(nèi)隨著日齡增長NaPi-Ⅱb基因表達(dá)量下降。Wang和Yin（2009）也認(rèn)為哺乳期的豬其NaPi轉(zhuǎn)運(yùn)活性、NaPi-Ⅱb載體蛋白以及mRNA的表達(dá)量要高于成年豬，原因是在哺乳期間小腸正處于發(fā)育階段，所以該階段小腸的吸收能力遠(yuǎn)高于成年豬，同時(shí)也可以推測Na-Pi轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)在出生之后能比較早發(fā)育成熟。并且，Na-Pi轉(zhuǎn)運(yùn)在整個(gè)腸道內(nèi)的最大吸收部位隨著年齡增長會向小腸近端回縮吸收（Borowitz和 Granrud，1992）。

2.2.2 腸道部位 Blahos和 Care（1981）研究指出，空腸是機(jī)體小腸磷吸收的主要部位。Fox和Care（1978）比較了4周齡肉雞十二指腸和回腸對標(biāo)記32P吸收情況，得出在任意鈣磷濃度組合下回腸吸收大于十二指腸的吸收。Radanovic等（2005）在小鼠上的研究也得出了NaPi-IIb轉(zhuǎn)運(yùn)速率為回腸中最大的結(jié)果，其原因是Pi在回腸中的停留時(shí)間較十二指腸和空腸更長。而Yan等（2007）對28日齡肉雞的研究結(jié)果顯示，NaPi-IIb mRNA表達(dá)量呈現(xiàn)為：十二指腸>空腸>回腸。另外，在對兔的研究表明，兔NaPi轉(zhuǎn)運(yùn)吸收最大部位隨日齡而不同，隨著年齡增加向小腸近端回縮（Borowitz和 Granrud，1992）。

2.2.3 pH pH對動物腸道內(nèi)鈉依賴型磷轉(zhuǎn)運(yùn)速度的影響因動物種類的不同而存在差異。不同pH對磷轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的Km沒有影響，而是改變了Na-Pi轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)與Na+的親合力（Borowitz和Granrud，1992）。大鼠、兔、山羊和人腸道刷狀緣膜囊泡中Na+-Pi轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)在酸性pH條件下對Na+親合力較高，所以對磷的轉(zhuǎn)運(yùn)速度較大 （Schroder等，1995）。而生長豬在低pH時(shí)會顯著抑制空腸刷狀緣膜對磷的主動吸收和被動吸收 （羅士津等，2008）。在雞和綿羊腸道中，Na+依賴型無機(jī)磷轉(zhuǎn)運(yùn)速度也是在堿性pH條件下較高 （Danisi和Murer，1991）。 Quamme（1985）在雞小腸上的研究也表明，當(dāng)pH為7.5時(shí)鈉與磷主要是以2Na+-HPO42-的形式結(jié)合，在pH為6.5時(shí)主要以Na+-H2PO4-的形式結(jié)合，其中H+對Na-Pi轉(zhuǎn)運(yùn)的影響主要是依賴于細(xì)胞外Nas濃度，因此，肉仔雞對低磷的適應(yīng)主要是由于每微克蛋白中鈉依賴磷轉(zhuǎn)運(yùn)載體數(shù)量增加的緣故。而在其他的動物上Pi轉(zhuǎn)運(yùn)過程中Na+與Pi結(jié)合的比例與雞不完全相同。

2.2.4 激素 成纖維細(xì)胞生長因子 （FGF-23）是體內(nèi)存在的一種重要的磷調(diào)節(jié)激素，被稱為調(diào)磷因子能夠降低腎臟NaPi-Ⅱa蛋白的表達(dá)，影響1，25-（OH）2D3的 生 成 （Bergwitz and Juppner，2010）。FGF-23作為一種新的多肽，可能與低磷酸鹽血癥性佝僂病、骨軟化癥及X染色體連鎖的低磷酸鹽血癥的發(fā)病機(jī)理有關(guān)；過量的FGF-23誘導(dǎo)這些疾病的發(fā)生，由于FGF-23的重組和過度表達(dá)導(dǎo)致血磷酸鹽過少，抑制了Na-Pi在刷狀緣膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)，從而抑制了腎臟羥化酶mRNA和蛋白的表達(dá)。FGF-23在骨細(xì)胞中產(chǎn)生，遠(yuǎn)距離調(diào)節(jié)了腎臟中的物質(zhì)代謝，其主要是調(diào)節(jié)磷和維生素D的代謝。1，25-（OH）2D3對磷的調(diào)節(jié)受FGF-23 的干擾（Antoniucci等，2006）。

表皮生長因子（EGF）是一種能促進(jìn)表皮細(xì)胞生長的人體內(nèi)小分子蛋白。受體存在與小腸中，對細(xì)胞分裂、DNA合成、細(xì)胞增殖分化、信號傳導(dǎo)和營養(yǎng)物質(zhì)吸收均有影響，有降血磷的作用，并且通過調(diào)控腎臟和小腸磷的吸收調(diào)控磷的平衡。已有研究報(bào)道，用EGF處理后的大鼠小腸的NaPi-IIb mRNA表達(dá)豐度顯著下降，EGF能在基因水平上降低NaPi-IIb基因啟動子的活性。當(dāng)血磷異常升高時(shí)，EGF的分泌量增加，從而抑制NaPi-Ⅱb的表達(dá)，減少腸道對磷的吸收（Xu等，2001）。

甲狀腺激素通過調(diào)節(jié)其受體的基因表達(dá)參與調(diào)控小腸Pi吸收，提高轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白含量，促進(jìn)跨膜Na+-Pi轉(zhuǎn)運(yùn)（Cross等，1990）。

糖皮質(zhì)激素屬于腎上腺皮質(zhì)激素的一種。糖皮質(zhì)激素能抑制小鼠腸道中IIb型鈉依賴式磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白及其基因的表達(dá)（Arima等，2002），降低動物體內(nèi)鈉依賴式Pi轉(zhuǎn)運(yùn)從而抑制無機(jī)磷的吸收(Borowitz和 Granrud，1992)。

雌二醇可以激活大鼠腸道NaPi-IIb mRNA和蛋白的表達(dá)水平，提高腸道Na+-Pi轉(zhuǎn)運(yùn)效率（Xu 等，2003）。

[1]韓進(jìn)誠.1-OH-D3和植酸酶對肉雞磷代謝的影響及腸道NaPi-IIb基因表達(dá)調(diào)控：[博士學(xué)位論文][D].陜西：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2009.

[2]羅士津，韓進(jìn)誠，張鐵鷹，等.豬無機(jī)磷吸收機(jī)制研究進(jìn)展[J].飼料博覽(技術(shù)版)，2008，3：19 ～ 22.

[3]孫杰，張鐵鷹，陳志偉，等.生長豬小腸鈉依賴型磷攝入特性的研究[J].畜牧獸醫(yī)學(xué)報(bào)，2008，39（1）：108 ～ 112.

[4]汪堯春，周毓平，咼于明，等.日糧不同陰陽離子對21日齡肉仔雞血液酸堿平衡和脛骨軟骨發(fā)育不良的影響[J].畜牧獸醫(yī)學(xué)報(bào)，1999，30：211～216.

[5]Al-Masri M R.Absorption and endogenous excretion of phosphorus in growing broiler chicks，as influenced by calcium and phosphorus ratios in feed[J].British Journal of Nutrition，1995，74（3）：407 ～ 415.

[6]Anderson J J B.Nutritional biochemistry of calcium and phosphorus[J].J Nutr Biochem，1991，2（6）：300 ～ 307.

[7]Antoniucci M，Takeyoshi Y，Portale A.Dietary Phosphorus Regulates Serum Fibroblast Growth Factor-23 Concentrations in Healthy Men[J].J Clin Endocrinol Metab，2006，91：3144 ～ 3149.

[8]Arima K，Hines E R，Kiela P R，et al.Glucocorticoid regulation and glycosylation of mouse intestinal type II b Na-P （i）cotransporter during ontogeny[J].Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol，2002，283（2）：G426 ～ G434.

[9]Armbrecht H J.Effect of age on calcium and phosphate absorption.Role of 1，25-dihydroxyvitamin D[J].Mineral and Electrolyte Metabolism，1990，16（2 ～3）：159 ～ 166.

[10]Bergwitz C，Juppner H.Regulation of phosphate homeostasis by PTH，vitamin D，and FGF23[J].Annu Rev Med，2010，61：91 ～ 104.

[11]Berndt T，Thomas L F，Craig T A，et al.Evidence for a signaling axis by which intestinal phosphate rapidly modulates renal phosphate reabsorption[J].Proc Natl Acad Sci USA，2007，104：2085 ～ 2090.

[12]Blahos J，Care A D，Sommerville B S.Effect of low calcium and low phosphorus diets on duodenal and ileal absorption of phosphate in chick[J].Endocrinologia experimentalis，1987，21（1）：59 ～ 64.

[13]Blahos J，Care A D.Alternate-day betamethasone treatment does not affect intestinal absorption of calcium and phosphate and growth rate of chicks[J].Endocrinol Exp，1981，15（3）：199 ～ 204.

[14]Borowitz S M，Granrud G S.Ontogeny of intestinal phosphate absorption in rabbits[J].Am J Physiol，1992，262（5 pt 1）：G847 ～ G853.

[15]Cross H S，Debiec H，Peterlik M.Mechanism and regulation of intestinal phosphate absorption[J].Miner Electrolyte Metab，1990，16（2 ～ 3）：115 ～ 124.

[16]Forster I C，Virkki L，Bossi E，et al.Electrogenic kinetics of a mammalian intestinal type IIb Na+/Pi cotransporter[J].Journal of Membrane Biology，2006，212（3）：177 ～ 190.

[17]Fox J，Care A D.Stimulation of Duodenal and Ileal Absorption of Phosphate in the Chick[J].Calcif Tissue Res，1978，26（3）：243 ～ 245.

[18]Hattenhauer O，Traebert M，Murer H，et al.Regulation of small intestinal Na-Pi type IIb cotransporter by dietary phosphate intake[J].Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol，1999，277：G756 ～ G762.

[19]Lee D B N，Walling M W，Brautbar N.Intestinal phosphate absorption:Influence of vitamin D and non-vitamin D factors[J].American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology，1986，250（3）：13 ～ 15.

[20]Liang C T，Barnes J，Sacktor B，et al.Characterization of dietary phosphorus-dependent duodenal calcium uptake in vitamin D-deficient chicks[J].Journal of Membrane Biology，1993，134（3）：189 ～ 196.

[21]McHardy G J R，Parsons D S.The Absorption of Inorganic Phosphate from the Small Intestine of the Rat[J].Q J Exp Physiol Cogn Med Sci，1956，41：398 ～ 409.

[22]Quamme G A.Phosphate transport in intestinal brush-border membrane vesicles:Effect of pH and dietary phosphate[J].American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology，1985，12（2）：G168 ～ G176.

[23]Radanovic T，Wagner C A，Murer H，et al.Regulation of Intestinal Phosphate Transport I.Segmental expression and adaptation to low-Pi diet of the type II b Na+-P i cotransporter in mouse small intestine[J].American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology，2005，288 （351 ～3）：G496 ～ G500.

[24]Rao S V R，Raju M V L N，Panda A K，et al.Performance and bone mineralisation in broiler chicks fed on diets with different concentrations of cholecalciferol at a constant ratio of calcium to non-phytate phosphorus[J].British Poultry Science，2009，50（4）：528 ～ 535.

[25]Reining S C，Liesegang A，Betz H，et al.Expression of renal and intestinal Na/Picotransportersin theabsenceofGABARAP [J].PflügersArch，2010，460：201 ～ 217.

[26]Sabbagh Y，Brien S P O，Song W，et al.Intestinal Npt 2b Plays a Major Role in Phosphate Absorption and Homeostasis[J].Journal of the American Society of Nephrology，2009，20（11）：2348 ～ 2358.

[27]Saddoris K，Walsh M，Radcliffe J S.The effect of dietary P level and the Ca：available P on Na-dependent phosphate transport in the small intestine of weanling pigs[J].FASEB Journal，2006，20（5）：A1053.

[28]Schroder B，Kappner H，F(xiàn)ailing K，et al.Mechanisms of intestinal phosphate transport in small ruminants[J].British Journal of Nutrition，1995，74（5）：635～648.

[29]Wang B，Yin Y.Regulation of the type II b sodium-dependent phosphate cotransporter expression in the intestine[J].Frontiers of Agriculture in China，2009，3（2）：226 ～ 230.

[30]Xu H，Collins J F，Bai L，et al.Regulation of the human sodium-phosphate cotransporter NaPi-IIb gene promoter by epidermal growth factor[J].American Journal of Physiology-Cell Physiology，2001，280：628 ～ 636.

[31]Xu H，Bai L，Collins J F，et al.Age-dependent regulation of rat intestinal type IIb sodium-phosphate cotransporter by 1，25-（OH）2vitamin D3[J].Am J Physiol Cell Physiol，2002，282：C487 ～ C493.

[32]Xu H，Inouye M，Hines E R，et al.Transcriptional regulation of the human NaPi-II b cotransporter by EGF in Caco-2 cells involves c-myb[J].American Journal of Physiology-Cell Physiology，2003，284 （553 ～ 5）：C1262～C1271.

[33]Yan F，Angel R，Ashwell C M.Characterization of the Chicken Small Intestine Type II b Sodium Phosphate Cotransporter[J].Poult Sci，2007，86：67 ～ 76.