乳源性生长因子对仔猪胃肠道生长发育的影响《饲料研究》2006年07期赵念 王恬 江苏南京农业大学动物科学技术学院 摘要 猪初乳中含有多种生长因子，包括胰岛素样生长因子、胰岛素和表皮生长因子等。这个些乳源性生长因子在促进新生仔猪胃肠道生长发育以及提高损伤黏膜修复等方面起着重要的调节作用。 仔猪出生早期是最关键的时期，猪出生前完全依赖胎盘供应营养的其他必须物质，而出生后则依赖母乳，其胃肠道的结构和机能必须迅速变化以适应消化吸收乳中生长发育所必须的各种物质，即由胎盘营养转变为肠道营养。猪在出生前，胃肠道已经行使一定的机能，即从吞入的羊水中吸收并溶解其中的物质，这对于胃肠道的生长发育可能很有意义。但初乳和常乳与羊水不容，因为初乳中含有初生仔猪必需的营养物质、免疫球蛋白、酶、激素、生长因子和神经内分泌肽等生物活性物质。初乳和常乳中存在大量有生物活性的多肽生长等生长因子和类固醇激素。初乳中大多数生长因子和激素的浓度超过其在血浆中的浓度。其来源一般有：1）母体经过血液循环将这些因子和激素，或不改变其结构和活性直接进入乳腺和乳中，或进入乳腺和乳中后经过糖基化和磷酸化等修饰成为有活性的成分。2）乳腺组织可以自己合成某些激素和生长因子（XU R j,1996）。这些激素和生长因子通常在初乳中浓度较高，可以通过哺乳对联仔猪产生重要作用。 1 存在于乳中的活性物质 1．1乳源性生长因子的概述 乳在于乳中的多种活性物质功能主要分为2大类：1）具有免疫保护功能的活性物质。包括免疫球蛋白IgG、IgA、IgM；非特异性蛋白质及免疫调节物质：乳铁蛋白、乳酸过氧化酶和黄嘌呤氧化酶等；富含脯氨酸的多肽（）：细胞活素：溶解酶。2）与幼畜生长有关的活性物质。包括生长因子：胰岛素样生长因子（IGFs）、神经生长因子（NGF）、表皮生长因子（EGF），转化生长因子(TGF)，纤维细胞生长因子（FGF）、促性腺激素—释放激素（GnRH）和生长激素（GH）等；激素：皮质醇和甲状腺素。 生长因子是指通过与细胞表面受体结合能够刺激细胞增殖和分化的蛋白质。多数动物的乳腺分泌物中都包含各类生长因子，这些乳源性生长因子既可通过乳腺组织从血液循环中摄取而进入乳中。文章将重点介绍与新生动物胃肠生长发育有关的几种生长因子，特别是胰岛素、表皮生长因子和胰岛素样生长因子，阐述其生理特征及其对胃肠道生长发育的影响。 1.2乳源性生长因子的受体 虽然许多研究表明，乳源性生长因子可被吮乳动物肠道吸收入血液循环，但这种吸收主要发生在肠道关闭前，肠道关闭后虽然能进行部分吸收，但吸收量有限，能否对其他组织或器官发挥生理功能仍存在疑问。普遍的观点认为，乳源性生长因子主要直接作用于吮乳动物胃肠道而发挥其生物学功能。而肠道乳源性生长因子受体的存在，是其功能发挥的必要条件。目前，多种乳源性生长因子受体在吮乳鼠和吮乳猪小肠黏膜都已经被发现。 1.21 IGF受体 IGF受体的2种类型（Ⅰ型和Ⅱ型）已经被确认。IGF—Ⅰ型受体为包含不同亚基的四聚体，它与胰岛素受体有同源性。Ⅰ型受体包含2个135 kda 胞外α亚基（含有配体结合位点），通过二硫键结合2个90 kda 过膜的β亚基（含有1个ATP结合位点，1个酪氨酸激酶链），它与IGF—Ⅰ的亲和力最高，其次是IGF—Ⅱ和胰岛素。Ⅱ型受体为220 kda 的单体蛋白，它与IGF—Ⅱ的亲和力最高，IGF—Ⅰ次之，不与胰岛素结合。通过克隆和cDNA测序表明，Ⅱ型受体与非阳离子依赖甘露糖—6—磷酸受体有同源性。Ⅱ型受体蛋白有一个长的胞外链，大约有15个重复序列，每个序列含147个氨基酸残基，接着是含有23个残基的过膜链和164个残基的胞内链。最近的研究表明，IGF—Ⅱ结合到Ⅱ型受体上会即或钙阳离子通道。Schober（1990）和Morgan（1996）用免疫组化的方法证实，IGF—Ⅰ型受体位于小肠上皮细胞的顶部和基底部，暗示IGF—Ⅰ可在肠管内直接作用于小肠黏膜或通过血液循环见解作用于小肠黏膜。Young（1990）发现，吮乳鼠肠道IGF—Ⅰ型受体含量是成年鼠的2~6倍，且隐窝细胞表面IGF—Ⅰ型受体密度是绒毛顶部细胞的5倍。Schober（1990）发现，新生仔猪开始吮乳后，肠道IGF—Ⅰ型受体数量会有暂时的下降，随后又开始升高，且肠道IGF—Ⅰ型受体数量的变化与小肠的生长模式一致。Baumrucker（1994）报道，口饲IGF—Ⅰ给新生犊牛，7 d 后分离小肠黏膜，发现其结合IGF—Ⅰ的能力增强，说明肠腔内IGF—Ⅰ的含量能够影响小肠IGF—Ⅰ型受体的表达。 1.2.2 EGF受体 EGF受体为172 kda单链膜结合糖蛋白，当EGF与其结合后能激活膜内的酪氨酸激酶，从而引发细胞内的一系列反应。在1~28 d 猪的胃肠道，都已发现EGF受体的存在，且新生仔猪小肠上皮细胞EGF受体数量大于吮乳仔猪。Playford（1992）发现，在成人的胃肠道，EGF受体定位于胃肠道上皮细胞的基底部，而刷状缘表面没有。Kelly（1992）发现，在仔猪的胃肠道，EGF受体主要分布于绒毛底部和隐窝处，且定位于小肠上皮细胞刷状缘表面和基底部。 1.2.3 胰岛素受体 由2个125000 kda 的α型亚基和2个90000 kda的β亚基组成的四聚体，2个α亚基完全裸露在细胞膜外，是受体结合胰岛素的主要部位。α与α亚基，α与β亚基通过二硫键结合。Β亚基由620个氨基酸组合，分为3个结构域。N端194个氨基酸残基伸出膜外，中间含有23个氨基酸残基的跨膜结构域，C端伸向膜内侧为蛋白激酶结构域。胰岛素受体本身具有氨基酸蛋白激酶活性，胰岛素与受体结合能激活该酶，使受体内酪氨酸残基发生磷酸化，再进一步调节细胞的功能。Bergeron等（1980）和Sodoyez等（1985）在大鼠、小鼠和犬的刷状缘中发现有胰岛素受体存在。Buts（1997）对小鼠肠道研究发现，胰岛素与隐窝处受体的结合能力高于小肠绒毛5倍，切不随年龄而改变。 2 乳源性生长因子对仔猪胃肠道生长发育的影响 乳源性生长因子影响哺乳仔猪胃肠道发育和成熟尚缺乏直接证据，但许多研究显示，外源性生长因子尤其是口服生理量或大剂量EGF、IGF—Ⅰ与胰岛素，能够影响肠胃道组织生长与上皮细胞成熟。 2.1 IGFs和胰岛素 IGF—Ⅰ和IGF—Ⅱ均为与胰岛素结构相似的单链多肽。其中IGF—Ⅰ由70个氨基酸片段组成，相对分子质量约为7600；IGF—Ⅱ由67个氨基酸组成,相对分子质量约为7500。其主要结构种间差异很小，而且分别与胰岛素有75%和45%的同源性。胰岛素则由51个氨基酸组成，相对分子质量约为5800。 乳中的IGF是以与1种或多种特异性蛋白（IGF结合蛋白）相结合的形式存在的，后者起到保护IGF免遭水解及延长半衰期的作用。现已在猪乳中发现了6种IGF结合蛋白，这些结合蛋白可能起调节IGF与靶组织相互作用的效果。最近研究发现，人乳中含有一种蛋白水解酶，能够特异性得裂解乳中IGF结合蛋白，这种水解作用仅出现在产后前4周分泌的乳中（ELming等，1999）。据此推测，早期乳中的特异水中解作用可以提高IGF的生物学利用率，继而促进哺乳期仔胃肠道的成熟。 研究表明，口服IGFI能刺激仔畜消化道组织的生长和机能成熟。新生仔猪常乳日粮中按2mg/L添加IGF-I，仅24h就能明显提高胰腺DNA的含量以及绒毛的高度（Burrin D G等，1996）。Houle(1997)在配方乳中添加低剂量IGF-I（200ug/kg）饲喂新生仔猪发现，添加IGF-I组仔猪小肠重、小肠长度、小肠蛋白质及DNA含量与仅饲喂配方乳组的仔猪相似，但小肠绒毛状缘二糖酶的活性显著提高。 乳源性状胰岛素通过与其受体及IGF-I型受体结合而成刺激哺乳期仔猪消化道的发育。郑春田等（1999）试验证实，口饲胰岛素可显著增加新生仔猪小肠黏膜的质量和蛋白含量，且增加主要在回肠后段；同时刺激小肠内容物中乳糖酶和麦牙糖酶活性（比活性和总活性）的升高。 EGF是由53个氨基酸组成的单链体多肽，相对成分子质量约为6000。其结构种间差异极小，作用也相似，都是通过与靶细胞膜上糖蛋白受体结合而发挥作用。EGF受体的相对分子质量约为170000，具有内源性酪氨酸激活性。在1-28日龄仔回肠以上的消化道睥皮以及成年猪胃膜细胞上都发现存在着该受体。Kklly等（1992）进一步发现，小肠上皮细胞中EGF受体以断奶仔猪最丰富，哺乳性EGF造成受体下调的缘故。利用放射自显影术还发现，EGF受体主要位于小肠绒毛和隐窝的基部，定位于上皮肠腔内的EGF均能影响新生仔猪肠上皮细胞的发育。Berseth(1987)报道，在小鼠的配方乳中添加EGF，5d后发现，度验组小鼠较对照组小鼠的体质量、小肠质量及小肠DNA含量有显著增加。James等（1987）和Jaeger等（1990）通过给新生仔猪和断奶仔猪静脉和蔗糖酶活性。Ulshen(1986)通过导管将EGF（5ug/48h）灌入成年鼠回肠，发现导管显著增加回肠后段；同时刺激小肠内容物中乳糖酶和麦糖酶活性（比活性和总活性）的升高。 2．2 EGF EGF是由53个氨基酸组成的单链多肽，相对成分子质量约为6000。其结构种间差异极小，作用也相似，都是通过与靶细胞膜上糖蛋白受体结合而发挥作用。EGF受体的相对分子质量约为170000，具有内源性酪氨酸激酶活性。在1-28日龄仔猪回肠以上的消化道上皮以及成年猪胃肠膜细胞上都发现存在着该受体。Kelly等（1992）进一步发现，小肠上皮细胞中EGF受体以断奶仔猪最丰富，哺乳仔猪最少，推测可能因哺乳仔猪接触了乳源性EGF造成受体主要下调的缘故。利用放射自显术还发现，EGF受体主要位于小肠绒毛和隐窝的基部，定位于上皮细胞基底外侧和刷状顶部，认为血循环与肠腔内的EGF均能影响新生仔猪肠上皮细胞的发育。Berseth(1987)报道，在小鼠较对照配方乳中添加EGF，5d后发现，度试验组小鼠较对照组小鼠的体质量、小肠绒毛及小肠DNA含量有显著增加。James等（1987）和Jaeger等（1990）通过给新生仔猪和断奶仔猪静脉注射酶活性。Ulshen（1986）通过导管将EGF（5ug/48h）灌入成年鼠回肠，发现能显著增加回肠黏膜鸟氨基脱羧酸的比活性。 3 结论 猪出生与断奶阶断是仔猪最易发病的时期，主要是仔猪胃肠道而面临众多挑战与应激性变化。在养猪业中这一阶断不仅决定了仔猪八戒的成活率，同时对其生长肥育阶断都有决定性的影响，所以，畜牧业工作者对仔猪的研究较多。乳源性生长因子对仔猪营养作用的研究已经比较成熟，但在以下方面还有待进一步深入研究：肠中生长因子受体的分布和发育；初乳对肠道生长和细胞增殖的具体制；生长因子的连接方式与生理功能之间的相互关系。