中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所 楊 靜 侯水生

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院 余健劍 楊 琳

硫胺素又名維生素B1和抗神經(jīng)炎素，為白色結(jié)晶或結(jié)晶性粉末，富含于豆科飼料、谷物胚芽、糠麩、細(xì)菌及酵母中，其主要在小腸內(nèi)通過載體被機(jī)體吸收，吸收后的硫胺素在肝臟經(jīng)ATP作用后被磷酸化，以硫胺素一磷酸（TMP）、焦磷酸硫胺素（TPP）、硫胺素三磷酸（TTP）三種形式存在，其中80%為TPP（楊鳳，2000）。硫胺素在體內(nèi)的需要量很少，但對(duì)機(jī)體新陳代謝卻具有調(diào)節(jié)和控制的作用，對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)、健康、發(fā)育、繁殖、免疫均具有十分重要的意義。

1 硫胺素的生理作用及吸收機(jī)制

1.1 生理作用 硫胺素主要通過TPP的形式發(fā)揮其生理功能。TPP是丙酮酸脫氫酶、α-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體和轉(zhuǎn)酮醇酶的輔酶，參與糖酵解、檸檬酸循環(huán)和磷酸戊糖途徑的非氧化分支。TPP參與糖代謝的作用機(jī)理是：帶負(fù)電荷的底物與TPP嘧啶環(huán)內(nèi)的N1’結(jié)合將負(fù)電荷轉(zhuǎn)移到TPP 4’-N原子上，4’-氨基發(fā)生強(qiáng)大的催化反應(yīng)將噻唑環(huán)內(nèi)與N和S相鄰的C-H斷裂，并使C-H上的C原子去質(zhì)子化成為親核原子。研究顯示，山羊體內(nèi)硫胺素缺乏可引起乳酸代謝異常誘發(fā)腳氣病，患病羊呈“觀星狀”（Mane 等，2010）。 此外，硫胺素還可通過抑制乙酰膽堿酯酶的活性影響神經(jīng)的傳導(dǎo)，導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂（Dreyfus，1961a；Dreyfus和 Valevski，1961b）。

1.2 吸收機(jī)制 SLC19A家族是一個(gè)編碼三個(gè)載體蛋白的基因片段，其中SLC19A2的編碼基因位于1號(hào)染色體長(zhǎng)臂第二區(qū)的第三條帶上，編碼高親和力硫胺素載體（THTR-1）（Neufeld 等，1997）；SLC19A3的編碼基因位于2號(hào)染色體長(zhǎng)臂第三區(qū)的第7條帶上，編碼低親和力硫胺素載體（THTR-2）（Rajgopal等，2001）。 兩種載體在結(jié)構(gòu)和運(yùn)載方式上相似，且在堿性電中性環(huán)境中吸收能力更強(qiáng)，但吸收機(jī)制卻相差甚遠(yuǎn)（Reidling等，2002；Rajgopal等，2001）。 硫胺素為生理濃度或較低濃度時(shí)，小腸主要通過高親和力載體（THTR-1）以飽和機(jī)制主動(dòng)運(yùn)輸；在其濃度較高時(shí)，硫胺素主要由低親和力載體（THTR-2）以不飽和機(jī)制被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)（Laforenza 等，1997；Rindi等，1994；Rindi等，1992；Hoyumpa 和 Jr，1980）。攝入后的硫胺素經(jīng)載體被十二指腸和空腸吸收。研究顯示，在十二指腸中部、空腸中部THTR-2的表達(dá)水平最高，硫胺素吸收能力最強(qiáng)（Said等，2004）。未被小腸吸收的硫胺素可經(jīng)腎皮質(zhì)以載體調(diào)控機(jī)制重吸收（Ashokkumar等，2006）。 然而，當(dāng) THTR-1 功能紊亂時(shí)，THTR-2能維持正常的機(jī)體需求。研究顯示，小鼠腸道THTR-1缺失對(duì)硫胺素的吸收量無(wú)顯著影響，而THTR-2的表達(dá)量得到上調(diào)；小鼠腸道THTR-2缺失使硫胺素的吸收量顯著低于正常組，而體內(nèi)THTR-1的表達(dá)水平?jīng)]有變化（Reidling 等，2010）。

2 導(dǎo)致動(dòng)物硫胺素缺乏的主要因素

硫胺素的缺乏可通過直接或間接作用影響動(dòng)物的生理機(jī)能。有三種情況會(huì)導(dǎo)致硫胺素缺乏：（1）飼糧營(yíng)養(yǎng)不均衡導(dǎo)致硫胺素?cái)z入不足；（2）載體蛋白異常表達(dá)，導(dǎo)致硫胺素吸收不充分；（3）其他因素阻礙機(jī)體對(duì)硫胺素的吸收利用。其中任何一種情況的產(chǎn)生均會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生負(fù)面影響。

2.1 飼糧營(yíng)養(yǎng)不均衡 黃葦?shù)龋?003）在對(duì)7周齡肉仔雞硫胺素需要量的研究中觀察到，硫胺素缺乏組的肉仔雞體增重顯著低于正常組；但由于卵黃囊的存在，飼糧中硫胺素缺乏對(duì)0～2周齡肉仔雞體增重影響不顯著。Huang等（2011）研究表明，硫胺素缺乏（0.25 mg/kg）導(dǎo)致建鯉厭食、生長(zhǎng)緩慢、體表充血等；而正常組（1.37 mg/kg）體增重、餌料系數(shù)、蛋白質(zhì)吸收率、肝胰腺和腸道內(nèi)脂肪酶活性、淀粉酶活性等指標(biāo)均顯著或極顯著高于缺乏組。研究顯示，飼喂低于0.1 mg/kg水平硫胺素的飼糧使鯰魚出現(xiàn)厭食、生長(zhǎng)極緩慢、皮膚表面黑斑沉積和死亡率增加等癥狀，而當(dāng)飼糧中硫胺素含量達(dá)到1 mg/kg時(shí)，鯰魚的生長(zhǎng)速度達(dá)到最大值，且未出現(xiàn)缺乏癥 （Murai和 Andrews，1978）。

從某種程度上來(lái)講，硫胺素的缺乏是相對(duì)的，因?yàn)橹究山档蜋C(jī)體對(duì)硫胺素的依賴性，而能量會(huì)增加機(jī)體對(duì)硫胺素的需要量。TPP作為糖代謝的輔酶，會(huì)隨機(jī)體能量攝入的增加而導(dǎo)致硫胺素消耗量增加。而當(dāng)攝入充足的脂肪時(shí)，肝臟可通過不斷探測(cè)門脈中血糖的含量、糖原的儲(chǔ)存量、以及糖酵解和糖異生之間的平衡，來(lái)調(diào)節(jié)脂肪的代謝。所以當(dāng)硫胺素不足時(shí)，可通過脂肪代謝來(lái)緩解能量代謝對(duì)硫胺素的依賴而減輕機(jī)體的損害。Ellis和Madsen（1943）研究表明，在無(wú)硫胺素的飼糧中分別添加2%、11%和28%的脂肪，豬出現(xiàn)缺乏癥的時(shí)間分別為25、28 d和33 d，存活時(shí)間也依次遞增；給予硫胺素后，平均日增重隨脂肪含量的增加依次遞增 （低脂肪飼糧組平均日增重為0.27 kg，而高脂肪飼糧組平均日增重為0.48 kg），說明低脂肪飼糧會(huì)增加硫胺素的需要量。黃葦?shù)龋?003）研究表明，當(dāng)攝入的硫胺素不足時(shí)，機(jī)體其他組織硫胺素含量較正常低而血清中含量恒定。硫胺素缺乏還可通過提高糖皮質(zhì)激素（GC）水平，抑制蛋白質(zhì)合成，從而導(dǎo)致肌肉、骨骼等組織中蛋白質(zhì)減少，降低骨密度（Adinoff等，2003）。

2.2 載體蛋白的異常表達(dá) SLC19A2基因突變使THTR-1異常表達(dá)，導(dǎo)致紅細(xì)胞內(nèi)酶異常引起紅細(xì)胞性貧血癥的出現(xiàn) （Oishi等，2002；Neufeld等，2001）。研究顯示，患紅細(xì)胞性貧血癥的機(jī)體的紅細(xì)胞硫胺素濃度和以硫胺素為輔基的酶活性比正常低（Rindi等，1992）。由于轉(zhuǎn)酮醇酶活性異常，非氧化分支產(chǎn)生的核酸前體物5磷酸核糖生成量減少，可能會(huì)影響機(jī)體的DNA和RNA的合成（Neufeld 等，2001；Boros等，1998）。

研究顯示，通過轉(zhuǎn)基因手段可提高鼠THTR-2的mRNA表達(dá)水平和蛋白質(zhì)水平，上調(diào)腸道硫胺素吸收能力（Reidling等， 2010、2006）。此外，研究發(fā)現(xiàn)，還原性葉酸載體（RFC1）具有轉(zhuǎn)運(yùn)TMP和TPP的功能，且該載體在腸道刷狀緣上有較高的表達(dá)量（Zhao 等，2002；Zhao 等，2000）。 這意味著當(dāng)體內(nèi)硫胺素缺乏時(shí)，可通過RFC1載體將血液中的TMP和TPP轉(zhuǎn)運(yùn)到所需的組織。但是要將體外試驗(yàn)成功用于實(shí)踐，還需要克服腸道堿性環(huán)境對(duì)RFC1的影響。此外，隨日齡的增加，動(dòng)物對(duì)硫胺素需要量也逐漸增加，這可能與體內(nèi)載體的表達(dá)量下調(diào)有關(guān) （Fattal和 Mha，2011；Reidling等，2006）。

2.3 其他因素 小腦是對(duì)硫胺素缺乏最敏感的組織（Mulholland等，2006）。乙醇可引起腸道對(duì)硫胺素的運(yùn)輸受阻，降低小腦對(duì)硫胺素的吸收和利用（Woodhill等，1972）；乙醇還可通過降低機(jī)體對(duì)Mg2+的吸收進(jìn)一步影響小腦對(duì)硫胺素的利用（Thomson 等，2002）。 Anetor等（2007）研究顯示，鉛能降低血清中硫胺素的含量。這可能是通過降低了機(jī)體中Mg2+的濃度而阻礙硫胺素的利用，也可能是硫胺素支鏈上的羥基和噻唑環(huán)上硫原子與鉛有較強(qiáng)的親和力，通過螯合作用減輕鉛對(duì)機(jī)體的傷害而導(dǎo)致硫胺素含量減少 （Thomson等，2002；Braton 等，1981）。 此外，硫胺素具有較高的遺傳性，當(dāng)母體硫胺素缺乏時(shí)，會(huì)影響子代的生長(zhǎng)發(fā)育（Manzardo 和 Penick，2006）。

3 小結(jié)

研究發(fā)現(xiàn)，隨著日齡的增加，動(dòng)物組織內(nèi)硫胺素含量呈下降趨勢(shì)（管守軍，2008）。因此，動(dòng)物在整個(gè)生長(zhǎng)過程中，硫胺素的需要量是變化的。目前，關(guān)于硫胺素的需要量雖然進(jìn)行了一定的相關(guān)研究，但不同動(dòng)物在不同生理、環(huán)境條件下對(duì)各種維生素的需要量及其在體內(nèi)的作用機(jī)理還需要進(jìn)一步探討，以便形成系統(tǒng)的分析機(jī)制。

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