胆汁酸在猪禽营养中的研究进展

刘奕纯，翟振亚，牛凯敏，吴 信，林 冲，黎观红 (1.江西农业大学 动物科学技术学院 江西省动物营养重点实验室，江西 南昌 330045；.江西省科学院 生物资源研究所，江西 南昌 330045)

2014年7月23日，胆汁酸被批准作为饲料添加剂使用；2020年农业部第257号公告《饲料添加剂品种目录》将胆汁酸的使用范围从最初的肉仔鸡逐渐扩展至断奶仔猪和淡水鱼。胆汁酸发挥乳化剂作用，促进脂质和脂溶性维生素的吸收[1]。另外，胆酸(cholic acid，CA)、鹅脱氧胆酸(chenodeoxycholic acid，CDCA)和熊脱氧胆酸(ursodeoxycholic acid，UDCA)及其衍生物等作为重要的信号分子，在调节糖脂代谢、保护肠道屏障、增强免疫功能和维持微生态平衡等方面发挥重要作用[2-3]。饲粮中适当添加胆汁酸有利于促进动物生长发育、维持体内胆汁酸平衡、调节代谢稳态。本文系统地介绍了胆汁酸的合成、代谢以及其对机体的调控机制，综述了胆汁酸在猪禽生产中的应用现状，以期为相关研究提供参考依据。

1 胆汁酸的合成及代谢途径

胆汁酸作为胆汁的主要成分，是胆汁中一类具有两亲性的烷胆酸。亲水性的羟基和羧基偏向一侧形成一个亲水面，疏水性的烷基以及烃核聚集形成一个疏水面[4](图1)。

A.胆汁酸的结构式；B.胆汁酸的空间填充模型(hydrophobic face.疏水面；hydrophilic face.亲水面)图1 胆汁酸的结构式及空间填充模型[4]

肝脏中的胆固醇由经典途径在胆固醇7α羟化酶(cholesterol 7α-hydroxylase，CYP7A1)和下游酶的催化作用下生成CA；或由替代途径在甾醇27α羟化酶(sterol 27-xylase，CY27A1)等相关酶催化下生成CDCA。在猪体内，CDCA会进一步转化为猪胆酸(hyocholic acid，HCA)[5-7]。这些由肝细胞直接合成的胆汁酸被称为初级胆汁酸，部分初级胆汁酸与牛磺酸和甘氨酸耦联形成结合型胆汁酸，经胆囊-胆管释放至十二指肠，与食糜混合并一起移动至回肠[8]。随后在肠道微生物作用下，初级胆汁酸通过解共轭和脱氢脱羟基差向异构化形成脱氧胆酸(deoxycholic acid，DCA)和石胆酸(lithocholic acid，LCA)[5]。在猪体内，HCA转化为猪脱氧胆酸(hyodeoxycholic acid，HDCA)[7,9](图2)。

CYP7A1.固醇7α羟化酶;CYP27A1.甾醇27α羟化酶;CYP8B1.甾醇12α羟化酶;CA.胆酸;T(G)CA.牛磺(甘氨)胆酸;CDCA.鹅脱氧胆酸;T(G)CDCA.牛磺(甘氨)鹅脱氧胆酸;HCA.猪胆酸;T(G)HCA.牛磺(甘氨)猪胆酸;DCA.脱氧胆酸;LCA.石胆酸;HDCA.猪脱氧胆酸图2 胆汁酸的合成与代谢[4,7-10]

胆汁酸的合成与转运通常受到机体严格调控，因此，胆汁酸合成不足、淤积或组成失调可能影响动物的糖脂代谢、肝-胆-肠系统的正常运行及免疫功能。机体通过肝肠循环调节胆汁酸的合成和重吸收。一般机体在采食后会进行3～4次胆汁酸肝肠循环，将乳化作用发挥到最大，维持脂类的正常代谢[1]。

2 胆汁酸的生物学功能

胆汁酸是调节能量代谢、免疫和器官组织发育的重要内源性信号分子，在调控脂类物质的消化吸收、调节机体免疫力、保护肝-胆健康、维持胆固醇动态平衡上具有重要作用[5,11]。

2.1 胆汁酸对糖脂代谢、脂肪沉积的影响胆汁酸作为乳化剂能将脂质乳化成小的乳糜颗粒，有利于脂质与脂肪酶接触，促进脂质在体内的代谢，提高脂质和脂溶性维生素的吸收，减少高脂饮食对脂质异常沉积的影响，改善生长性能[5,11]。此外，胆汁酸还作为重要的信号分子与法尼醇 X 受体(farnesoid X receptor，FXR)和 G 蛋白偶联胆汁酸膜受体(G protein-coupled bile acid receptor 1，GPBAR1，也称为TGR5)共同调控糖脂代谢和脂肪沉积[13-14]。

胆汁酸可能通过激活FXR参与肝脏脂质代谢和葡萄糖代谢。不同种类胆汁酸对FXR的激活能力具有差异性，激活FXR的效价等级为:CDCA>CA>DCA>LCA[15]。此外FXR的激活在肠道与肝脏中产生的结果也具有差异性[5]。研究发现，胆汁酸激活肝脏FXR，能增加肝糖原的合成、减少糖异生，进而降低禁食野生型小鼠的肝葡萄糖水平[16]。然而肠道FXR受到抑制时，胆汁酸合成增加，胰岛素敏感性显著提高，米色脂肪产热增加，高脂饮食下的葡萄糖含量降低[17-18]。有研究发现，FXR激动剂CA可通过抑制糖酵解和糖异生相关基因，如过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅助活化因子1α、磷酸烯酰丙酮酸激酶(phosphoenolpyruvate kinase，PEPCK)和葡糖-6-磷酸脱氢酶(glucose-6-phosphate dehydrogenase，G6PD)的表达，使小鼠空腹状态下血糖降低约50%，而FXR基因缺失小鼠则无此现象[14]；相似地，CDCA也可通过FXR途径降低肝脏中PEPCK和G6PD的转录水平[19]。此外，胆汁酸激活肝脏FXR会影响参与甘油三酯、脂肪酸和脂蛋白代谢的基因表达，显著减少血浆中甘油三酯和胆固醇含量，维持机体脂质代谢正常[20-22]。

TGR5是另一种位于细胞膜表面的胆汁酸受体。胆汁酸作为配体能激活TGR5，其效价等级为:TCA>LCA>DCA>CDCA>CA[15]。肠道中的TGR5被胆汁酸激活后，胰高血糖素样肽-1增加，促进胰腺中胰岛素的分泌，增加能量消耗[13]；而TGR5基因敲除鼠有自发肥胖的趋势，特别是在高脂作用下的雌性小鼠体质量显著增加[23]。但经CA处理后，棕色脂肪中的TGR5激活可通过 TGR5-cAMP-PKA级联反应诱导下游产生解偶联蛋白、激活脂肪酶氧化相关基因，增加能量消耗，进而防止高脂饮食下脂肪增加所导致的肥胖[11]。

2.2 胆汁酸对肠道发育的影响胆汁酸除了调控糖脂代谢外，还调控肠道细胞增殖，不同胆汁酸对肠道细胞增殖调控作用差异较大。CDCA、CA、DCA和LCA会抑制永生化小鼠结肠细胞(young adult mouse colon，YAMC)、大鼠小肠细胞(rat small intestine cell，IEC-6)增殖[24]。相似地，HDCA能显著抑制猪小肠上皮细胞(IPEC-J2)增殖[25]。但TCA处理却促进YAMC、IEC-6细胞增殖[24]。肠内营养不良仔猪在十二指肠内植入导管后，用30 mg/kg体质量CDCA处理肠内营养不良仔猪，能显著增加其小肠质量和回肠绒毛高度/隐窝深度比，促进其肠道发育[26]。这些结果说明，胆汁酸的添加会影响肠道细胞增殖，但不同胆汁酸对不同物种肠道细胞的影响及其作用机制具有差异。

FXR激活不仅可以影响肠细胞增殖，还能抑制有害微生物进入肠道、缓解炎症反应，进而维持肠道微生物稳定和肠上皮屏障的完整性，从而保护肠道健康。研究发现，在葡聚糖硫酸钠诱导的肠炎小鼠模型中，FXR激动剂灌胃可显著缓解其肠炎反应、促进肠上皮恢复和减少杯状细胞数量，但FXR敲除小鼠则无此作用[27]。此外，野生型小鼠FXR激动剂灌胃后，肠道的通透性显著降低，肠道中白细胞介素-1、白细胞介素-6(interleukin-6，IL-6)、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor α，TNF-α)、环氧合酶-1和环氧合酶-2等炎症相关基因的表达下调[27-28]。综合以上研究结果可知，FXR的激活有益于缓解肠道炎症反应和维持肠道健康。

2.3 胆汁酸的抗炎杀菌作用胆汁酸具有抗炎能力，FXR的激活能抑制巨噬细胞中炎症相关基因表达，如核转录因子(nuclear factor-kappa B，NF-κB)、TNF-α及激活蛋白1等的表达，进而发挥抗炎活性[27-28]。研究表明，小鼠FXR激活能减轻四氯化碳诱导的急性肝损伤；而FXR敲除鼠体内的NF-κB 被激活，炎症水平显著升高，对脂多糖敏感度增加[30-31]。这些试验证实，FXR激活能抑制炎性细胞因子的产生，减缓炎症反应。

胆汁酸具有杀菌抗菌活性，可以防止有害微生物入侵，维持肠道微生态平衡，调节肠道pH、改变细菌形态、破坏细菌细胞膜进而抑制有害菌生长，保护肠黏膜免受细菌侵害。SANNASUDDAPPA等[32]研究发现，低浓度的胆汁酸(8 mmol/L的CA和0.4 mmol/L的DCA)显著降低金黄色葡萄球菌细胞内的pH值，影响细胞膜的渗透性，抑制其生长；高浓度的胆汁酸(20 mmol/L的CA和1 mmol/L的DCA)会破坏金黄色葡萄球菌细胞膜完整性，导致其死亡。ITOH等[33]和HERNNDEZ等[34]研究发现，胆汁酸能显著抑制幽门螺杆菌的生长，破坏大肠杆菌、沙门菌的 DNA，使蛋白质变性，进而导致细菌死亡。THERIOT等[35]研究发现，小鼠在抗生素作用下，肠道胆汁酸代谢紊乱，胆汁酸的合成与转化受影响，可能导致艰难梭菌感染，进而引发肠道炎症；初级胆汁酸(如TCA)增多有利于艰难梭菌定植与生长，次级胆汁酸(如DCA)增多则抑制艰难梭菌的增殖，降低动物体感染艰难梭菌的概率。胆汁酸还通过FXR调节肠道中抗菌相关基因(如一氧化氮合酶和IL-18)的表达，抑制肠道有害微生物的存在，减少因细菌过度生长导致的回肠黏膜损伤[36]。

胆汁酸调控肠道菌群组成和多样性。小鼠饲料中添加CA，其盲肠中厚壁菌门的相对丰度由54.1% 增加至93.4%，拟杆菌门比例由30.7%减少至6.3%，与高脂饮食诱导的变化相似[37]。KURDI等[28]在乳酸菌和双歧杆菌的体外试验中发现，随着CA(>4 mmol/L)和DCA(>0.4 mmol/L)浓度的升高，细胞膜被破坏，细胞中的内容物(如钾离子)渗出增加，引起细胞死亡。

2.4 胆汁酸对免疫功能的调节作用胆汁酸能调节机体的免疫功能，提高机体免疫力。研究表明，LCA的代谢产物可以在小鼠肠道固有层中抑制辅助性T细胞17(T helper cells 17，Th-17)、促进调节性T细胞(regulatory T cells，Tregs)的分化，调控Th-17细胞和Treg细胞的比例[38]。颜珊玲等[39]发现，日粮中添加2 g/kg HDCA能显著提高仔猪血清中免疫球蛋白A和免疫球蛋白G含量，缓解断奶应激引起的免疫损伤。

3 胆汁酸在畜牧业中的应用

20世纪80年代，胆汁酸作为一种高活性的饲料乳化剂进入市场。2014年7月农业部2131号公告将其正式纳入饲料添加剂的行列。在饲料中添加适宜剂量的胆汁酸有助于维持肠道和肝脏的健康，解决动物幼仔因肝脏发育不全，导致胆汁酸分泌不足的问题，有利于动物对脂肪吸收，促进饲料中脂质乳化为乳糜颗粒，进而促进动物生长发育。此外，胆汁酸的添加还能活化脂肪酶，促进胆汁的分泌，增强机体免疫。

3.1 胆汁酸在养猪生产中的应用近年来，随着集约化养殖的发展，对母猪的繁殖效率提出了更高要求，早期及超早期仔猪断奶的方案被广泛应用。哺乳期间仔猪主要通过母猪乳汁获取营养和建立免疫。断奶后，仔猪的营养来源由母乳转变为颗粒饲料，但因仔猪早期肝脏、肠道及免疫系统发育不完善，不能及时适应饲料、环境等因素的变化，极易造成断奶应激[40]。断奶应激会加剧胆汁酸分泌不足问题，影响仔猪对脂肪的消化和吸收，造成仔猪腹泻、发育不良等问题[41-43]。添加外源性胆汁酸能缓解仔猪内源性胆汁酸分泌不足，增强仔猪对脂肪的消化吸收能力，激活脂肪酶，促进胆汁的分泌和排出，减少营养性腹泻。

研究表明，早期断奶仔猪按60 mg/kg体质量灌胃给予CDCA后，能促进GLP-1和GLP-2的分泌及抑制小肠细胞的凋亡，但不影响小肠的长度和质量[44]。李翠梅等[45]研究发现，仔猪饲粮中添加胆汁酸能显著增加仔猪机体免疫球蛋白含量，提高仔猪免疫，代替金霉素等抗菌促生长剂，防止仔猪腹泻，促进仔猪生长。SONG等[25]研究发现，饲粮中添加1 000 mg/kg的HDCA，显著提高了断奶仔猪饲料转化率，上调回肠FXR的表达，抑制回肠组织中的增殖标记物PCNA和Cyclin D1的表达，改变粪便和血清中胆汁酸的代谢谱，间接影响肠上皮细胞的增殖。LIN等[46]研究发现，断奶仔猪营养不良会导致次级胆汁酸(LCA和DCA)升高；体外试验证实一定浓度的LCA(≥5 μmol/L)和 DCA(≥25 μmol/L)对猪肠道细胞增殖有抑制作用，同时会抑制紧密连接蛋白相关基因和蛋白的表达，影响肠道屏障功能。以上研究表明，胆汁酸在仔猪生产中的应用效果差异较大。一方面，胆汁酸被发现能缓解仔猪早期胆汁酸分泌不足所导致的脂肪消化吸收障碍，增强脂肪酶活性，提高饲料转化率，加强仔猪免疫功能，进而提高养殖生产中的经济效益；另一方面，有的胆汁酸增加能够抑制猪肠道细胞增殖，损伤肠道屏障。因此在使用胆汁酸前需对其种类及剂量进行深入研究，以保证其有益作用的基础上增加经济效益。

3.2 在家禽上的应用随着集约化养殖的发展，饲料中添加油脂有助于促进家禽生长，增加饲粮能量水平。而幼年家禽早期胃肠道功能发育不全，胆汁酸和脂肪酶分泌不足，日粮中添加油脂常出现乳化不全、消化吸收不良等问题。当摄入的能量大于需求时，机体脂肪沉积增多，会降低饲料转化率，影响胴体品质，严重时会导致营养性腹泻、脂肪肝、肝炎。胆汁酸是常用的脂肪乳化剂，添加外源性胆汁酸能乳化饲料中的油脂，促进家禽对饲粮中油脂的利用，提高饲料转化率，降低饲养成本。

程伟伟等[47]和刘国成[48]的研究表明，日粮中添加的胆汁酸能显著增加肉鸡采食量、体质量、升高腿肌比重，改善肉鸡胴体品质；显著提高血浆中总蛋白、总胆固醇和高密度脂蛋白的含量，此外还能提高热应激下肉鸡的免疫力，增强脂肪的分解代谢。李祥林等[49]的研究证明，胆汁酸能协同脂肪酶起作用，增强脂肪酶活性，提高白羽肉鸡的采食量和生长速度，降低料重比，改善脂肪吸收利用率和粪便颜色。LAI等[50]研究表明，饲粮中添加60、80 mg/kg的胆汁酸均能增强肉鸡的脂肪酶活性，增加脂肪吸收，改善其生产性能；此外还发现，胆汁酸能破坏细菌细胞膜，发挥杀菌作用。GE等[51]研究发现，AA肉鸡在高脂饮食的基础上饲喂胆汁酸(含70.67% HDCA、19.61%CDCA和8.00%HCA)，21 d 时，体质量显著提高，料重比降低；42 d时，腹脂率显著降低，胸肌率和脂蛋白脂肪酶活性均有所提高。李元凤等[52]研究发现，饲粮中添加300 mg/kg的胆汁酸不能促进樱桃谷鸭生长发育，但能辅助脂肪酶作用，增强脂肪酶活性，降低料重比，改善胴体品质。PIEKARSKI等[53]研究发现，添加0.5%的CDCA可减少3周龄鸡的采食量和体质量。以上研究表明，胆汁酸可能增强家禽脂肪酶活性，改善生长性能和胴体品质，提高热应激下肉鸡的免疫能力，也可能会降低幼仔鸡采食量和体质量。故胆汁酸在不同种类以及不同时期对家禽的作用存在差异，需要对其进行深入研究，以保证胆汁酸的使用效益。

4 展望

胆汁酸在猪禽中的研究表明，胆汁酸具有调节机体免疫力、促进脂质和脂溶性维生素的吸收、维持胆固醇动态平衡、减少高脂饮食脂质异常沉积、改善生长性能的作用，对机体抗菌、抗炎等功能也发挥着作用。在动物机体、体外试验中均取得了显著的效果，在畜牧业中已有一定的应用，但目前存在胆汁酸的适宜添加量不确定、在机体的代谢机制研究不透彻、不同胆汁酸对不同时期、不同动物的影响不明确等问题。因此，仍需要对其进一步研究，探寻不同胆汁酸在不同动物机体的合理使用及其潜在机制，以期为胆汁酸在养殖生产中的应用提供新的理论依据。