唐彩琰

摘 要：乳汁是哺乳動物在哺乳期由乳腺上皮細胞合成的物質(zhì)。乳腺合成乳汁的能力在很大程度上取決于功能性乳腺上皮細胞的數(shù)量和效率。在各種激素（特別是雌激素、生長激素、胰島素樣生長因子-1、黃體酮、胎盤催乳素和催乳素等）的控制下，乳腺結(jié)構(gòu)在胎兒生長期、青春期前期和青春期后期、懷孕期和哺乳期以物種依賴性和階段依賴性的方式不斷發(fā)育。乳汁對新生幼畜的生長、發(fā)育和健康來說至關(guān)重要。氨基酸是家畜乳汁中最為豐富的有機營養(yǎng)物，它以游離態(tài)和肽結(jié)合態(tài)的形式存在。哺乳母畜動脈血液中的氨基酸是乳汁中蛋白質(zhì)（主要是β-酪蛋白和α-乳清蛋白）和生物活性氮代謝產(chǎn)生的最終來源。最新的研究結(jié)果指出，支鏈氨基酸（亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸）和精氨酸會大量分解代謝以合成谷氨酸、谷氨酰胺、丙氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸和多胺。氨基酸形成多肽不僅受激素（如催乳素、胰島素和糖皮質(zhì)激素）和流經(jīng)哺乳期乳腺的血流速度的調(diào)控，還受母體血漿中氨基酸、脂肪、葡萄糖、維生素和礦物質(zhì)濃度以及由某些氨基酸（如精氨酸、支鏈氨基酸和谷氨酰胺）機械性（哺乳動物）靶向雷帕霉素通路的活化程度的影響。掌握乳腺上皮細胞利用氨基酸（包括代謝）的相關(guān)知識將會加強我們對泌乳生物學(xué)的全面了解，并且對提高全球畜牧生產(chǎn)效率具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：發(fā)育；健康；家禽；乳腺；乳汁：新生幼畜；生產(chǎn)；母豬

中圖分類號：S814.7 文獻標志碼：C 文章編號：1001-0769（2018）03-0077-03

乳汁由水、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物（主要是乳糖）、礦物質(zhì)和維生素等組成，是哺乳動物乳腺上皮細胞（Mammary Epithelial Cells，MEC）的分泌產(chǎn)物。乳腺為一種復(fù)合、管泡狀結(jié)構(gòu)，采用局部分泌/頂漿分泌的模式。在激素（如催乳素、胰島素和糖皮質(zhì)激素）的作用下，乳腺上皮細胞可合成并分泌蛋白質(zhì)、部分氨基酸以及脂肪。腺泡與乳腺管相連，MEC分泌的乳汁經(jīng)乳腺管流入乳頭管，而乳腺管中的乳汁可通過哺乳或擠奶將其去除（圖1）。因此，乳腺是一個高度組織化的器官，母豬通過其將營養(yǎng)物質(zhì)提供給新生幼畜。

乳汁對哺乳動物新生幼畜的生長、發(fā)育和健康至關(guān)重要。對于家畜（如母豬和母牛）來說，產(chǎn)奶量是幼畜斷奶前取得最大生長速度和存活率的限制條件。值得注意的是，含氮物質(zhì)（主要是β-酪氨酸、α-乳清蛋白、其他蛋白質(zhì)和游離氨基酸）是家畜乳汁中含量最為豐富的有機營養(yǎng)物質(zhì)。盡管研究人員已經(jīng)對脂肪和乳糖在MEC中的合成進行了廣泛的研究，但是有關(guān)哺乳期的動物進行氨基酸代謝和乳蛋白合成的了解還很少。支鏈氨基酸（亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸）和精氨酸被大量分解，而谷氨酸、谷氨酰胺、丙氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸和多胺（基因轉(zhuǎn)錄和翻譯的關(guān)鍵調(diào)控因子）由泌乳的乳腺組織主動合成。氨基酸代謝在乳汁生成中具有至關(guān)重要的作用，它既可調(diào)節(jié)母體的內(nèi)分泌狀態(tài)，調(diào)控流向哺乳期乳腺中的血流速度，還能激活機械性（哺乳動物）靶向雷帕霉素（mTOR）通路。本綜述的主要目的是著重介紹我們對乳腺發(fā)育和MEC利用氨基酸進行乳汁合成方面了解的最新進展。我們預(yù)計，這些基礎(chǔ)知識將會提高全球的畜牧生產(chǎn)效率，并對人類哺乳的認識具有重要的提示作用。

1 產(chǎn)奶量對家畜生產(chǎn)效率的重要性

哺乳動物具有高度發(fā)達的大腦和復(fù)雜的身體系統(tǒng)。新生的哺乳動物通常需要很長的時間才能在解剖、生理和功能上充分發(fā)育。這一發(fā)育過程發(fā)生在妊娠期的子宮內(nèi)和出生后。出生前，胎兒生長在無菌、安全、濕潤以及溫暖的子宮環(huán)境中。胎兒由母體向其提供生長和發(fā)育所需的各種營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣。出生時，新生幼畜突然暴露在一個有多種潛在不利條件的環(huán)境中，同時還要經(jīng)歷由主要為非腸胃營養(yǎng)攝入向排他性腸內(nèi)營養(yǎng)攝入的顯著轉(zhuǎn)換。這會導(dǎo)致營養(yǎng)代謝快速變化。由于新生哺乳動物對固體食物的消化能力不足，因此它們在很大程度上依賴于由母豬提供的液態(tài)乳汁來獲得營養(yǎng)。

乳汁組成因物種或品種和同一品種個體、哺乳階段和不同泌乳間隔的不同而不同。初乳是母豬分娩后立即和幾天內(nèi)最先分泌的物質(zhì)，其特點是含有高濃度的免疫球蛋白，可以傳遞被動免疫力以支持免疫系統(tǒng)未發(fā)育的新生幼畜。除免疫球蛋白和低聚糖外，初乳和常乳還含有對新生幼畜的生長、發(fā)育、健康和存活來說至關(guān)重要的非營養(yǎng)性物質(zhì)[如骨橋蛋白、胰島素樣生長因子-1（Insulin-like Growth Factor 1，IGF-1）和其他生物活性因子]。因此，充足的產(chǎn)奶量對獲得高效的畜牧生產(chǎn)極為重要。這可以以圖解的方式用養(yǎng)豬業(yè)來說明。在養(yǎng)豬行業(yè)中，經(jīng)濟壓力驅(qū)動生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模擴大。養(yǎng)豬生產(chǎn)的盈利能力主要取決于每頭母豬每年提供的仔豬數(shù)和仔豬大小。然而，較高的窩產(chǎn)仔數(shù)會導(dǎo)致每頭仔豬的初生重較低。在商品豬生產(chǎn)中，最高的死亡率發(fā)生在斷奶前，活產(chǎn)仔豬的斷奶前死亡率介于10%～20%。例如，2008年美國商品豬場仔豬斷奶前的死亡率為12.8%。

各種因素，包括初生重低和乳汁供應(yīng)不足，會引發(fā)新生幼畜斷奶前的高死亡率和低生產(chǎn)性能。例如，乳汁是哺乳仔豬營養(yǎng)的唯一來源，仔豬要取得最大的生長性能和最高的存活率在很大程度上取決于母豬是否能夠分泌充足的乳汁。反過來，仔豬斷奶時的體重決定了仔豬對保育的適應(yīng)性以及它們達到上市體重的速度。的確，乳腺分泌的乳汁是新生幼畜生長速度的主要決定因素，因此，高產(chǎn)母豬的產(chǎn)奶量對確保新生幼畜獲得最大的生長速度是非常重要的。例如，母豬乳汁中精氨酸（新生仔豬營養(yǎng)的一種必需氨基酸）含量不足，將會限制仔豬取得最大的生長性能。此外，在哺乳期的第8天后，母豬的產(chǎn)奶量不能滿足新生仔豬（每窩9～10頭仔豬）對能量和蛋白質(zhì)的需求。這種缺口在整個哺乳期會逐漸加大，因此，對于要獲得最大生長速度的仔豬來說，至21日齡時母豬提供的乳汁只能滿足其50%的營養(yǎng)需求。

一頭母豬如要喂養(yǎng)一窩9頭的仔豬，其每天必須產(chǎn)18 kg～20 kg的乳汁，這樣新生仔豬將能夠獲得足夠的能量和蛋白質(zhì)，以達到可以與人工飼喂的同齡仔豬一樣的生長速度。對豬而言，如果營養(yǎng)供給充足，從出生至21日齡其平均生長速度至少可達450 g/d（母豬喂養(yǎng)仔豬的平均生長速度為230 g/d）。同樣，哺乳母牛喂養(yǎng)的犢牛也不會以最大的速度生長。哺乳動物（如母豬和母牛）泌乳不足的生物學(xué)基礎(chǔ)目前還不甚了解。這可能是由于乳腺組織的營養(yǎng)供給不足、乳汁合成所需的內(nèi)分泌刺激不到位以及乳腺外組織（如脂肪、骨骼肌和小腸）的代謝缺乏協(xié)作進而不能給乳汁合成提供多余的營養(yǎng)等原因。

豬是一種被大量用于泌乳生物學(xué)研究的動物模型。母豬能夠充分利用動脈循環(huán)中的營養(yǎng)進行產(chǎn)乳。然而，由于哺乳母豬采食量不足，它們無法滿足最大產(chǎn)奶量所需的生理要求，進而導(dǎo)致身體處于分解代謝狀態(tài)，動員身體儲備為哺乳期的產(chǎn)奶提供營養(yǎng)和能量。目前，養(yǎng)豬企業(yè)用于母豬的傳統(tǒng)飼喂策略無法為新生仔豬實現(xiàn)最佳的生長速度和存活率提供充足的乳汁。很多研究表明，新生幼畜的高死亡率和斷奶仔豬較差的生長速度與母豬產(chǎn)奶量不足高度相關(guān)。大部分研究已將重點放在哺乳期的激素調(diào)節(jié)上，然而鮮有關(guān)于能夠增強母豬泌乳或哺乳仔豬生長的營養(yǎng)策略研究?！酢?/p>

未完，待續(xù)。

原題名：Amino acids and mammary gland development： nutritional implications for milk production and neonatal growth（英文）

原作者：Reza Rezaei1、Zhenlong Wu和Yongqing Hou等