学习笔记丨印遇龙院士:功能性氨基酸代谢与肠道免疫调控
- 2026-05-19 00:35:41
印院士在报告中指出，氨基酸作为蛋白质的基本组成单元，是机体生命活动不可或缺的物质；其中，非必需氨基酸对动物免疫功能具有显著正向作用。在日粮中科学添加非必需氨基酸，不仅能够增强肠道免疫力、维护肠道健康、提升动物生长性能，更在减少抗生素使用、保障肉品质量安全、降低重金属排放等方面展现出重要价值与深远意义。
思特之音（下文简称小音）将印院士的报告核心内容梳理为两大板块。
即通过研究动物的营养状况，探究其对机体免疫功能和抗病力的影响。小音理解为“吃进去的营养如何增强免疫力”。
在众多氨基酸中，有一类被称为功能性氨基酸，它们在调控仔猪肠道免疫方面发挥着独特作用，主要包括精氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、脯氨酸、芳香族氨基酸、N-乙酰半胱胺酸、支链氨基酸等。此外，氨基酸的代谢产物，如多胺、γ-氨基丁酸、褪黑素、α-酮戊二酸、乙醇胺等同样对仔猪肠道免疫有着重要影响。
谷氨酰胺：谷氨酰胺能促进肠道sIgA分泌，还能提高小肠干细胞活性，从而加速小肠上皮细胞的再生，修复小肠上皮细胞的损伤；另外，它还能通过mTOR信号通路促进I型干扰素的表达，增强猪小肠上皮细胞的抗病毒自然免疫。
谷氨酸和天冬氨酸：溶酶体中谷氨酸和天冬氨酸外排可维持V-ATP酶活性，以维持巨细胞增多和mTORC1，从而调节炎症性巨噬细胞功能。
γ-氨基丁酸：γ-氨基丁酸可通过调控巨噬细胞代谢和表观遗传状态来抑制IL-1β的产生。
丝氨酸：仔猪在氧化应激条件下，添加丝氨酸可介导mTOR信号通路抑制M1巨噬细胞IL-1β的产生，从而减轻炎症反应，改变肠道有益菌群促进肠道sIgA分泌，提高T细胞中CD4+和CD8+的比例，增强机体免疫，还能促进肠道类器官的形成和干细胞的增殖和分化，促进仔猪肠道发育；添加1%丝氨酸可有效提高氧化应激仔猪平均日增重，增加肠道表面积和线粒体的数量，促进Ser-Gly-Cys循环，从而缓解应激损伤；还能显著提高肠上皮细胞膜上水通道蛋白基因和蛋白的表达水平，保障肠道内水的吸收和转运，从而缓解应激损伤。
色氨酸：色氨酸代谢物（犬肾素、血清素和褪黑激素、吲哚、吲哚酸、粪臭素和色胺）对肠道微生物组成和功能、免疫系统和肠道微生物间存在相互作用。
免疫学角度研究功能性氨基酸的需求
即是通过动物的临床或亚临床疾病，研究动物在不同健康状态下的营养需要量，小音理解为“动物生病时对营养有哪些特殊需求”。
印院士提到，猪在不同应激阶段的营养需求不同，表现为免疫系统激活至恢复正常的过程中，营养需要量呈阶段性变化。如图所示：
那么动物在患病前后对氨基酸的需求有什么变化？
赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸和色氨酸分别是仔猪第一、二、三、四限制性氨基酸。在免疫应激条件下，体重为10 kg猪对赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸的消化率分别为100%、27%、29%、59%（正常条件下消化率分别为100%、30%、21%、61%）。由于免疫系统激活会改变含硫氨基酸的分配（如蛋氨酸），生长猪在免疫系统刺激期间对日粮中含硫氨基酸的需求会增加，以支持免疫反应。
在免疫反应的高峰期，猪对非必需氨基酸，如谷氨酰胺、精氨酸、半胱氨酸、丝氨酸等的需求增加2~3倍。
印院士还提到，非必需氨基酸是动物蛋白质利用最大化的限制性因素。如图所示：
添加非必需氨基酸是提高动物蛋白质利用效率的有效方法。如：
将仔猪日粮蛋白质水平由20%降至17.6%，同时补加非必需氨基酸，并不会影响仔猪的生长性能和免疫能力；
低蛋白日粮平衡支链氨基酸可促进肌肉生长和肠道健康，显著提高饲料原料利用率；
低蛋白日粮补充亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸等功能性氨基酸对肌肉生长和肠道健康的调节作用，特别是补充亮氨酸和缬氨酸改善了氨基酸代谢，生长性能和肠道微生物群落；
在免疫刺激下，丝氨酸的需要量会显著增加，低蛋白日粮中添加1%丝氨酸可显著提高断奶仔猪的生长性能，并有效降低仔猪腹泻率；
添加天冬氨酸可减轻氧化损伤，增强线粒体功能和细胞增殖，其介导的肠道微生物通过与RIP3-MLKL和RIP1-Nrf2-NF-κB途径相互作用，促进了二十碳五烯酸的产生；
正常能量饲喂条件下，谷氨酸和天冬氨酸能恢复断奶仔猪肠黏膜能量平衡；
当低能量饲喂时会增加仔猪对应激的敏感性，这时降低谷氨酰胺、谷氨酸和天冬氨酸可恢复肠道能量平衡。
此外，其他一些营养素也对猪肠道健康和免疫功能有益。如：
日粮添加0.1%的腐胺可通过METTL3/MMP9信号通路增加背最长肌重量和血管生成；
妊娠期添加谷氨酰胺可降低胎儿宫内生长迟缓和体重变化，改善仔猪肠道发育；
仔猪日粮中添加1%的α-酮戊二酸能够促进骨骼生长，显著提高磷的利用率，改善生长性能。
过去人们一直关注于必需氨基酸而忽视了非必需氨基酸的重要性。非必需氨基酸机体虽可以自身合成，但并不意味着非必需氨基酸不重要，它们同样在身体的各种生理过程中发挥着作用。正如印院士在报告中所提到的，在免疫应激状态下，猪对非必需氨基酸的需求量增加，其在调节炎症、维持肠道健康、提高免疫能力、促进生长性能等方面具有重要功效。此外，印院士还提到非必需氨基酸是动物蛋白质利用最大化的限制性因素，添加非必需氨基酸可提高动物蛋白质利用效率。可见，对于非必需氨基酸在动物健康和营养方面的重要性不可忽视，且非必需氨基酸同样有利于养殖业的健康发展、食品行业的发展和安全以及环境的可持续发展。
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