谷氨酰胺二肽生物学功能及在动物营养中的应用

郑燕斌 董 娜，2 单安山*

(1.东北农业大学动物营养研究所，哈尔滨 150030;2.黑龙江畜牧兽医职业学院动科系，双城 150100)

谷氨酰胺二肽生物学功能及在动物营养中的应用

郑燕斌1董 娜1，2单安山1*

(1.东北农业大学动物营养研究所，哈尔滨 150030;2.黑龙江畜牧兽医职业学院动科系，双城 150100)

谷氨酰胺二肽主要包括丙氨酰-谷氨酰胺(Ala-Gln)和甘氨酰-谷氨酰胺(Gly-Gln)，因其具有比谷氨酰胺(Gln)单体更广泛的生物学功能，已开始应用于动物生产实践。本文综述了谷氨酰胺二肽的生物学功能与机制、利用与代谢途径及动物生中的应用，并对谷氨酰胺二肽的研究方向进行了展望。

谷氨酰胺二肽;生物学功能;利用与代谢途径;动物生产应用

谷氨酰胺二肽主要包括丙氨酰-谷氨酰胺(alanyl-glutam ine，A la-Gln)和甘氨酰 -谷氨酰胺(glycyl-glutam ine，Gly-Gln)，是人工合成的二肽，其纯度可达到100%。A la-Gln和Gly-Gln在水中的溶解度分别为586和154 g/L(20℃)，热稳定性好，在常温下能保存2年，有效地克服了谷氨酰胺(Gln)单体的不稳定和溶解度低的缺点。因此，谷氨酰胺二肽在动物生产上有很好的应用前景。本文概述了谷氨酰胺二肽的生物学功能与机制、利用与代谢途径和在动物生产上的应用，为下一步的研究提供思路。

1 生物学功能与机制

1.1 改善蛋白合成和氮平衡

谷氨酰胺二肽有利于蛋白质合成，促进氮平衡。用谷氨酰胺二肽强化的肠外营养(parenteral nutrition，PN)可有效改善术后导致的负氮平衡，提高血浆白蛋白水平［1］。丁玉林等［2］发现，谷氨酰胺二肽通过降低亮氨酸的氧化来影响支链氨基酸(branched chain am ino acids，BCAA)的代谢，从而对蛋白质代谢产生了积极作用。还有研究也证实，谷氨酰胺二肽能改善合并肝硬化结直肠癌患者的蛋白质合成代谢和营养状况［3］。烫伤大鼠应用Ala-Gln强化的肠外营养能改善机体氮平衡，促进机体蛋白质的合成［4］。据 Fuentes-Orozco 等［5］报道，对继发性的腹膜炎患者进行外科和内科处理之后，再应用A la-Gln强化的全肠外营养(total parenteral nutrition，TPN)可改善氮平衡。

目前，针对谷氨酰胺二肽改善蛋白合成和氮平衡的机理还未清楚，有待进一步的研究。

1.2 调节肠道功能

谷氨酰胺二肽具有调节肠道功能的作用。全竹富等［6］的研究表明，静脉给予A la-Gln能改善腹部手术术后病人的肠黏膜屏障的功能。Boelens等［7］通过肠内和肠外2种方法注入A la-Gln的研究发现，2种给药方式都可提高血浆中Gln的含量，而肠外给药时该值较低，可能归因于肠对二肽的利用。

谷氨酰胺二肽保护肠道功能的完整性的机制可能是:1)提供了小肠上皮细胞复制的“燃料”和氮源——Gln;2)生成可供DNA和RNA复制用的前体物，促进遗传物质和蛋白质的合成;3)提高肠黏膜中的谷氨酰胺酶mRNA的表达，促进了肠黏膜的Gln的代谢［8］;4)肠道的淋巴细胞、巨噬细胞通过自身所含的谷氨酰胺酶利用Gln来维持其增殖和发挥正常功能。

1.3 维持机体免疫功能

谷氨酰胺二肽在维持机体免疫功能中起非常重要的作用。谷氨酰胺二肽的全肠外营养可有效地改善和增强高龄胃癌患者术后免疫功能［9］，同时有助于改善脑血管意外昏迷患者［10］和胃肠道肿瘤患者［11］的免疫功能。

谷氨酰胺二肽如何提高机体的免疫力?研究表明，谷氨酰胺二肽可改善胃癌患者的免疫指标和T淋巴细胞亚群［12］。用A la-Gln强化的肠外营养能提高外科危重患者术后免疫球蛋白含量和淋巴细胞数［13］。贺湘等［14］的研究发现，在一定浓度范围内，A la-Gln可下调结肠癌SW 490细胞 Fast mRNA的表达，并能抑制肿瘤细胞反向攻击淋巴细胞。Fuentes-Orozco等［5］在腹膜炎进行外科和内科处理之后，再应用A la-Gln强化的肠外营养后发现血细胞数、CD4及CD8细胞亚群有增加的趋势。在早期断奶仔猪饲粮中添加Gly-Gln，可减轻由脂多糖激发的生长和免疫功能的抑制［15］。但是具体机理还未清楚，有待下一步研究。

1.4 提高机体抗氧化功能

据史英钦等［16］报道，添加谷氨酰胺二肽可以通过提高血清中的谷胱甘肽(GSH)和超过氧化物歧化酶(SOD)浓度、降低黄嘌呤氧化酶(XOD)浓度来增强机体的抗氧化能力。针对急性胰腺炎小鼠的试验也证实了这个结论［17］。Belén 等［18］同样认为添加A la-Gln可更好地保护肝脏、免受自由基的影响，但对肝脏氧化代谢无影响。Cruzat等［19］的研究表明，小鼠长期口服谷氨酰胺二肽可能会增加肌肉和肝脏的GSH的储存量，同时改善细胞的氧化还原状态。

谷氨酰胺二肽发挥作用的机制为:1)优先满足免疫系统和胃肠道对Gln需要;2)改善机体氮平衡;3)恢复细胞内Gln代谢池的正常值。在应激和严重疾病时，机体因自由基的形成增加、抗氧化能力下降，供给谷氨酰胺二肽能恢复因消耗而减少的GSH储存量，从而消除自由基对细胞的损伤［20］。

2 利用与代谢途径

谷氨酰胺二肽的转运和吸收机制可能存在3种形式:1)依赖于H+和Ca2+的电导的主动转运过程［21］;2)依赖于pH的H+/Na+交换转运体系;3)GSH转运系统［22］，此机制尚不十分清楚。同时，吸收利用的程度受制于分子结构、氨基酸残基的位置等因素。

目前的研究表明，在动物机体内，谷氨酰胺二肽很快被分解为其组成的氨基酸，半衰期很短，清除率和利用率高，体内无残留［23］。

那么对于谷氨酰胺二肽的清除机制是如何进行的?动物机体内清除谷氨酰胺二肽的器官为肝脏、血浆、肾脏、肠和骨骼肌，而不包括脑［24］。Hundle等［25］针对肝、肾衰竭患者对小肽的清除率的研究推断出肾脏是清除谷氨酰胺二肽的主要器官。肾脏主要通过分解小肽来供给其它器官利用;血浆主要通过血液循环［26］、血管壁上的酶［27］、主动运输或被动扩散进入细胞后［28］几种方式水解谷氨酰胺二肽来清除;小肠黏膜主要通过胞外水解使其被肠黏膜吸收［29］或者是胞内水解释放Gln［30］。

3 动物生产中的应用

谷氨酰胺二肽可改善断奶仔猪的生产性能、肠道结构和免疫机能。分别往21～31日龄仔猪饲粮里添加0.1%、0.3%和0.5% 的 A la-Gln，结果显示，随着添加水平的提高，平均日增重呈二次曲线，31～41和21～41日龄的仔猪平均日增重呈线性。提示A la-Gln能促进仔猪的生长［31］。饲粮中添加0.3%的Gly-Gln可显著提高断奶仔猪体重，降低腹泻率，尤其对14日龄的仔猪最为明显［32］。席鹏彬等［33］的研究表明添加合适剂量的谷氨酰胺二肽可改善断奶仔猪的生产性能。曾翠平等［34］认为，Gly-Gln可改善断奶仔猪的生产性能，但对断奶仔猪腹泻率影响不明显，可以显著提高肝脏相对重和降低肾脏相对重。袁雪波等［35］的研究结果显示，在哺乳仔猪补料中添加外源性的Ala-Gln，可改善仔猪早期肠道结构和功能，提高其生产潜力。

此外，谷氨酰胺二肽还对动物有其它积极作用。朱青等［36］的研究认为，饲粮中添加一定量(0.25% ～1.50%)的 Ala-Gln能够显著促进镜鲤幼鱼营养代谢，提高全鱼蛋白质含量。徐奇友等［37］报道，饲料添加A la-Gln可提高哲罗鱼仔鱼的生长性能和抗氧化功能，适宜的添加水平为0.75%。杨杰等［38］在新西兰仔兔的饲粮里添加0.05%的Ala-Gln，改善了其生产性能和腹泻率。黄晓亮等［39］在黄羽肉鸡饲粮中添加0.2%的Gly-Gln，发现可提高7日龄内的平均日增重。束刚等［40］研究表明，Gly-Gln能够降低粤黄鸡的肌肉嫩度，增加肌肉的保水性能，改善肉色。

4 小结

生产过程中，添加谷氨酰胺二肽可以改善动物的生产性能和肉品质，但是其在各种动物饲料中的适宜添加量及其作用机制还有待进一步的探讨。畜牧业集约化程度的提高要求研究者增加对营养调控的重视。深入系统研究谷氨酰胺二肽营养需要及其功能，对实际生产具有重要的经济意义。

［1］李金茂，赖大年，何显力.贲门癌根治术后丙氨酰-谷氨酰胺双肽强化的肠外营养的支持作用［J］.腹部外科，2006，19(4):226-228.

［2］丁玉林，许激扬.丙氨酰谷氨酰胺对辐射照射大鼠蛋白质代谢的影响［J］.中国新药杂志，2005，14(6):714-716.

［3］陈卫民，曹建明，梁盛佳.丙氨酰谷氨酰胺对合并肝硬化结直肠癌患者术后蛋白质代谢和营养状况的影响［J］.结直肠肛门外科，2009，15(1):10-13.

［4］桑剑锋，吴文溪，许勤，等.添加丙氨酰谷氨酰胺胃肠外营养对烫伤大鼠的作用［J］.徐州医学学报，2009，29(11):713-717.

［5］FUENTES-OROZCO C，ANAYA-PRADO K，GONZÁLEZ-OJEDA A，et al.L-A lanyl-L-glutam ine-supplemented parenteral nutrition improves infectious morbidity in secondary peritonitis［J］.Clinical Nutrition，2004，23:13-21.

［6］全竹富，袁志超，黎介寿.丙氨酰-谷氨酰胺双胎对术后肠道通透性和全身炎症反应的影响［J］.肠外与肠内营养，2010，17(1):13-16.

［7］BOELENS PG，VAN DER SIJP JR M，DEUTZ N E P，et al.Plasma glutam ine response to enteral and parenteralL-alanyl-L-glutam ine in pre-operative patients［J］.Clinical Nutrition，2003，22(Suppl.1):S27-S28.

［8］W INDMUELER H G.Glutam ine utilization by the small intestine［J］.Advances in Enzymology and Related Areas of Molecular Biology，1982，53:202-216.

［9］张彬，郭小刚.TPN添加丙氨酰谷氨酰胺在高龄胃癌患者术后治疗的应用［J］.医学信息内:外科版，2009，22(1):43-45.

［10］曹烈祥，许国斌.丙氨酰-谷氨酰胺对脑血管意外昏迷患者免疫功能的影响［J］.临床医学，2008，28(12):47-48.

［11］彭亦良，龚茜芬，王自强.丙氨酰谷氨酰胺双肽肠外营养在胃肠道肿瘤化疗中应用的前瞻性研究［J］.肿瘤，2006，26(7):682-684.

［12］陈志宏，林万隆.丙氨酰谷氨酰胺双肽对胃癌化疗患者免疫功能的影响［J］.中国药师，2007，10(7):677-679.

［13］叶吉云，黄洁，田大广，等.丙氨酰-谷氨酰胺双肽对外科危重病患者术后免疫功能的临床研究［J］.昆明医学院学报，2010，6:93-95.

［14］贺湘，吴志刚.丙氨酰-谷氨酰胺对结肠癌细胞功能性FasL基因表达的影响［J］.现代肿瘤医学，2009，17(12):2277-2279.

［15］JIANG Z Y，SUN L H，LIN Y C，et al.Effects of dietary glycyl-glutam ine on growth performance，small intestinal integrity，and immune responses of weaning piglets challenged with lipopolysaccharide［J］.Journal of Animal Science，2009，87(8):4050-4056.

［16］史英钦，张文洁，王青，等.丙氨酰-谷氨酰胺二肽对烧伤大鼠血清谷胱甘肽浓度及抗氧化作用的影响［J］.肠外与肠内营养，2002，9(1):40-41.

［17］余晓明，陈纪伟，周雪峰，等.谷氨酰胺二肽对急性胰腺炎大鼠自由基代谢的影响［J］.武汉大学学报:医学版，2003，24(3):251-253.

［18］BELÉN M，JUAN O，PAQUITA G，et al.Effects of parenteral nutrition supplemented with glutam ine or glutam ine dipeptides on liver antioxidantand detoxication system in rats［J］.Nutrition，2000，16:125-128.

［19］CRUZAT V F，TIRAPEGUIJ.Effectof oral supplementation with glutam ine and alanyl-glutam ine on glutam ine，glutamate，and glutathione status in trained rats and subjected to long-duration exercise［J］.Nutrition，2009，25:428-435.

［20］郎淑妮，雷奇.谷氨酰胺二肽在动物营养中的生理作用及其在仔猪生产中的应用前景［J］.国外畜牧学:猪与禽，2009，29(3):68-70.

［21］VINCENZINIM T，IANTOMASI T，FAVILLI F.Glutathione transport across intestinal brush border membranes:effect of ions，pH，deltapsi，and inhibitors［J］.Biochim ica et Biophysica Acta-Biomembranes，1989，987(1):29-37.

［22］VINCENZINIM T，FAVILLI F，IANTOMASI T.Glutathione transport across intestinal brush-border membranes［J］.Biochim ica et Biophysica Acta-Bi-omembranes，1988，942(1):107-114.

［23］FÜRST P.Effect of supplemental parenteralL-alanyl-L-glutam ine(A la-Gln)follow ing elective operation:an Europeanmulticenter study［J］.Clinical Nutrition，1999，18:516.(Abstr.)

［24］HIMMELSEHER S， PFENNINGER E， HERRMANN P.Cerebrospinal and plasma am ino acid concentrations after adm inistration ofⅣglycyl-glutam ine and glycyl-tyrosine containing am ino acid solutions in humans［J］.Journal of Parenteral and Enteral Nutrition，1996，20(4):281-286.

［25］HUNDLE H S，RENNIEM J.Skeletalmuscle tissue contains extracellular am inopeptidase activity against A la-Gln but no peptide transporter［J］.European Journal of Clinical Investigation，1988，18(2):A34.

［26］LOCHSH，MORSE E L，ADBISA.Mechanism of hepatic assim ilation of dipeptides:transportversus hydrolysis［J］.Journal of Biological Chem istry，1986，261(32):14976-14981.

［27］RAGHUNATH M，MORSE E L，ADIBI S A.Mechanism of clearance of dipeptides of perfused hindquarters:sarcolemmal hydrolysis of peptides［J］.American Journal of Physiology:Endocrinology and Metabolism，1990，259(4):E463-E469.

［28］DANIEL H，MORSE E L，ADIBI S A.The high and low affinity transport systems for dipeptides in kidney brush border membrane respond differently to alterations in pH gradient and membrane potential［J］.Journal of Biological Chem istry，1991，266(30):19917-19924.

［29］RENNIE M J，HUNDAL H S，BRBJI P，et al.Characteristics of a glutam ine carrier in skeletal muscle have important consequences for nitrogen loss in injury，infection and chronic disease［J］.Lancet，1986，328(8514):1008-1012.

［30］M INAM IH，MORSE E L，ADIBIS A.Characteristic and mecham ism of glutam ine dipeptide absorption in human intestine［J］.Gastroenterology，1992，103(1):3-11.

［31］黄冠庆，黄晓亮，李嘉嘉.丙氨酰谷氨酰胺对断奶仔猪生长和血清抗氧化能力的影响［J］.动物营养学报，2008，20(6):706-711.

［32］杨彩梅，徐卫丹，陈安国.甘氨酰-L-谷氨酰胺对断奶仔猪生长性能及肠道吸收功能的影响［J］.中国畜牧杂志，2005，41(8):6-8.

［33］席鹏彬，林映才，蒋宗勇，等.谷氨酰胺二肽对断奶仔猪生长、免疫、抗氧化力和小肠粘膜形态的影响［J］.动物营养学报，2007，19(2):135-141.

［34］曾翠平，傅伟龙，高萍，等.谷氨酰胺和甘氨酰谷氨酰胺对早期断奶仔猪生长性能的影响［C］//第四届全国猪营养学术研讨会论文集.北京:中国农业科学技术出版社，2003:205-209.

［35］袁雪波，马黎，陈克嶙，等.丙氨酰谷氨酰胺二肽对哺乳仔猪生长性能、小肠形态学和血清生化指标的影响［J］.动物营养学报，2011，23(1):94-101.

［36］朱青，徐奇友，王长安，等.丙氨酰-谷氨酰胺对德国镜鲤幼鱼(Cyprinus carpioL.)血清生化指标及体组成的影响［J］.水产学杂志，2009，22(4):12-15.

［37］徐奇友，王常安，许红，等.丙氨酰-谷氨酰胺对哲罗鱼仔鱼生产和抗氧化能力的影响［J］.动物营养学报，2009，21(6):1012-1017.

［38］杨杰，翟频，白文霞.丙氨酰谷氨酰胺二肽对仔兔生长性能、小肠粘膜形态及抗氧化性能的影响［J］.江苏农业学报，2009，25(3):583-586.

［39］黄晓亮，黄冠庆，黄银姬.谷氨酰胺、甘氨酰甘氨酰胺对肉鸡日增重和免疫器官发育的影响［J］.中国畜牧兽医，2007，34(6):9-11.

［40］束刚，高萍，朱晓彤.甘氨酰谷氨酰胺对粤黄鸡肉品质的影响［J］.华南农业大学学报，2006，27(1):92-95.

*Corresponding author，professor，E-mail:asshan@mail.neau.edu.cn

(编辑 王智航)

G lutam ine Dipeptides:Biological Function and Its App lication in Animal Production

ZHENG Yanbin1DONG Na1，2SHAN Anshan1*
(1.Institute of Animal Nutrition，Northeast Agricultural University，Harbin150030，China;
2.Heilongjiang Vocational College of Animal Husbandry and Veterinary Science，Shuangcheng150100，China)

Glutam ine dipeptidesmainly include glycyl-glutam ine(Gly-Gln)and alanyl-glutam ine(Ala-Gln).With more biological functions than themonomer of glutamine，glutam ine dipeptides have been applied in animal production.This papermainly reviewed the biological function and mechanism，utilization and metabolic pathway and application in animal production of glutam ine dipeptides，and made a perspective on their research direction.［Chinese Journal of Animal Nutrition，2011，23(8):1264-1268］

glutam ine dipeptides;biological function;utilization and metabolic pathway;application in animal production

S816.7

A

1006-267X(2011)08-1264-05

10.3969/j.issn.1006-267x.2011.08.002

2011-03-04

国家生猪产业技术体系项目资助(nycytx-009)及黑龙江省科技攻关重大项目资助(GA07B201)

郑燕斌(1983—)，男，福建仙游人，博士研究生，从事动物营养与饲料科学研究。E-mail:leodinas0711@yahoo.com.cn

*通讯作者:单安山，教授，博士生导师，E-mail:asshan@mail.neau.edu.cn