劉奕純，翟振亞，牛凱敏，吳 信，林 沖，黎觀紅 (1.江西農業(yè)大學 動物科學技術學院 江西省動物營養(yǎng)重點實驗室，江西 南昌 330045；.江西省科學院 生物資源研究所，江西 南昌 330045)

2014年7月23日，膽汁酸被批準作為飼料添加劑使用；2020年農業(yè)部第257號公告《飼料添加劑品種目錄》將膽汁酸的使用范圍從最初的肉仔雞逐漸擴展至斷奶仔豬和淡水魚。膽汁酸發(fā)揮乳化劑作用，促進脂質和脂溶性維生素的吸收[1]。另外，膽酸(cholic acid，CA)、鵝脫氧膽酸(chenodeoxycholic acid，CDCA)和熊脫氧膽酸(ursodeoxycholic acid，UDCA)及其衍生物等作為重要的信號分子，在調節(jié)糖脂代謝、保護腸道屏障、增強免疫功能和維持微生態(tài)平衡等方面發(fā)揮重要作用[2-3]。飼糧中適當添加膽汁酸有利于促進動物生長發(fā)育、維持體內膽汁酸平衡、調節(jié)代謝穩(wěn)態(tài)。本文系統(tǒng)地介紹了膽汁酸的合成、代謝以及其對機體的調控機制，綜述了膽汁酸在豬禽生產中的應用現狀，以期為相關研究提供參考依據。

1 膽汁酸的合成及代謝途徑

膽汁酸作為膽汁的主要成分，是膽汁中一類具有兩親性的烷膽酸。親水性的羥基和羧基偏向一側形成一個親水面，疏水性的烷基以及烴核聚集形成一個疏水面[4](圖1)。

A.膽汁酸的結構式；B.膽汁酸的空間填充模型(hydrophobic face.疏水面；hydrophilic face.親水面)圖1 膽汁酸的結構式及空間填充模型[4]

肝臟中的膽固醇由經典途徑在膽固醇7α羥化酶(cholesterol 7α-hydroxylase，CYP7A1)和下游酶的催化作用下生成CA；或由替代途徑在甾醇27α羥化酶(sterol 27-xylase，CY27A1)等相關酶催化下生成CDCA。在豬體內，CDCA會進一步轉化為豬膽酸(hyocholic acid，HCA)[5-7]。這些由肝細胞直接合成的膽汁酸被稱為初級膽汁酸，部分初級膽汁酸與牛磺酸和甘氨酸耦聯(lián)形成結合型膽汁酸，經膽囊-膽管釋放至十二指腸，與食糜混合并一起移動至回腸[8]。隨后在腸道微生物作用下，初級膽汁酸通過解共軛和脫氫脫羥基差向異構化形成脫氧膽酸(deoxycholic acid，DCA)和石膽酸(lithocholic acid，LCA)[5]。在豬體內，HCA轉化為豬脫氧膽酸(hyodeoxycholic acid，HDCA)[7,9](圖2)。

CYP7A1.固醇7α羥化酶;CYP27A1.甾醇27α羥化酶;CYP8B1.甾醇12α羥化酶;CA.膽酸;T(G)CA.牛磺(甘氨)膽酸;CDCA.鵝脫氧膽酸;T(G)CDCA.?；?甘氨)鵝脫氧膽酸;HCA.豬膽酸;T(G)HCA.?；?甘氨)豬膽酸;DCA.脫氧膽酸;LCA.石膽酸;HDCA.豬脫氧膽酸圖2 膽汁酸的合成與代謝[4,7-10]

膽汁酸的合成與轉運通常受到機體嚴格調控，因此，膽汁酸合成不足、淤積或組成失調可能影響動物的糖脂代謝、肝-膽-腸系統(tǒng)的正常運行及免疫功能。機體通過肝腸循環(huán)調節(jié)膽汁酸的合成和重吸收。一般機體在采食后會進行3～4次膽汁酸肝腸循環(huán)，將乳化作用發(fā)揮到最大，維持脂類的正常代謝[1]。

2 膽汁酸的生物學功能

膽汁酸是調節(jié)能量代謝、免疫和器官組織發(fā)育的重要內源性信號分子，在調控脂類物質的消化吸收、調節(jié)機體免疫力、保護肝-膽健康、維持膽固醇動態(tài)平衡上具有重要作用[5,11]。

2.1 膽汁酸對糖脂代謝、脂肪沉積的影響膽汁酸作為乳化劑能將脂質乳化成小的乳糜顆粒，有利于脂質與脂肪酶接觸，促進脂質在體內的代謝，提高脂質和脂溶性維生素的吸收，減少高脂飲食對脂質異常沉積的影響，改善生長性能[5,11]。此外，膽汁酸還作為重要的信號分子與法尼醇 X 受體(farnesoid X receptor，FXR)和 G 蛋白偶聯(lián)膽汁酸膜受體(G protein-coupled bile acid receptor 1，GPBAR1，也稱為TGR5)共同調控糖脂代謝和脂肪沉積[13-14]。

膽汁酸可能通過激活FXR參與肝臟脂質代謝和葡萄糖代謝。不同種類膽汁酸對FXR的激活能力具有差異性，激活FXR的效價等級為:CDCA>CA>DCA>LCA[15]。此外FXR的激活在腸道與肝臟中產生的結果也具有差異性[5]。研究發(fā)現，膽汁酸激活肝臟FXR，能增加肝糖原的合成、減少糖異生，進而降低禁食野生型小鼠的肝葡萄糖水平[16]。然而腸道FXR受到抑制時，膽汁酸合成增加，胰島素敏感性顯著提高，米色脂肪產熱增加，高脂飲食下的葡萄糖含量降低[17-18]。有研究發(fā)現，FXR激動劑CA可通過抑制糖酵解和糖異生相關基因，如過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔助活化因子1α、磷酸烯酰丙酮酸激酶(phosphoenolpyruvate kinase，PEPCK)和葡糖-6-磷酸脫氫酶(glucose-6-phosphate dehydrogenase，G6PD)的表達，使小鼠空腹狀態(tài)下血糖降低約50%，而FXR基因缺失小鼠則無此現象[14]；相似地，CDCA也可通過FXR途徑降低肝臟中PEPCK和G6PD的轉錄水平[19]。此外，膽汁酸激活肝臟FXR會影響參與甘油三酯、脂肪酸和脂蛋白代謝的基因表達，顯著減少血漿中甘油三酯和膽固醇含量，維持機體脂質代謝正常[20-22]。

TGR5是另一種位于細胞膜表面的膽汁酸受體。膽汁酸作為配體能激活TGR5，其效價等級為:TCA>LCA>DCA>CDCA>CA[15]。腸道中的TGR5被膽汁酸激活后，胰高血糖素樣肽-1增加，促進胰腺中胰島素的分泌，增加能量消耗[13]；而TGR5基因敲除鼠有自發(fā)肥胖的趨勢，特別是在高脂作用下的雌性小鼠體質量顯著增加[23]。但經CA處理后，棕色脂肪中的TGR5激活可通過 TGR5-cAMP-PKA級聯(lián)反應誘導下游產生解偶聯(lián)蛋白、激活脂肪酶氧化相關基因，增加能量消耗，進而防止高脂飲食下脂肪增加所導致的肥胖[11]。

2.2 膽汁酸對腸道發(fā)育的影響膽汁酸除了調控糖脂代謝外，還調控腸道細胞增殖，不同膽汁酸對腸道細胞增殖調控作用差異較大。CDCA、CA、DCA和LCA會抑制永生化小鼠結腸細胞(young adult mouse colon，YAMC)、大鼠小腸細胞(rat small intestine cell，IEC-6)增殖[24]。相似地，HDCA能顯著抑制豬小腸上皮細胞(IPEC-J2)增殖[25]。但TCA處理卻促進YAMC、IEC-6細胞增殖[24]。腸內營養(yǎng)不良仔豬在十二指腸內植入導管后，用30 mg/kg體質量CDCA處理腸內營養(yǎng)不良仔豬，能顯著增加其小腸質量和回腸絨毛高度/隱窩深度比，促進其腸道發(fā)育[26]。這些結果說明，膽汁酸的添加會影響腸道細胞增殖，但不同膽汁酸對不同物種腸道細胞的影響及其作用機制具有差異。

FXR激活不僅可以影響腸細胞增殖，還能抑制有害微生物進入腸道、緩解炎癥反應，進而維持腸道微生物穩(wěn)定和腸上皮屏障的完整性，從而保護腸道健康。研究發(fā)現，在葡聚糖硫酸鈉誘導的腸炎小鼠模型中，FXR激動劑灌胃可顯著緩解其腸炎反應、促進腸上皮恢復和減少杯狀細胞數量，但FXR敲除小鼠則無此作用[27]。此外，野生型小鼠FXR激動劑灌胃后，腸道的通透性顯著降低，腸道中白細胞介素-1、白細胞介素-6(interleukin-6，IL-6)、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α，TNF-α)、環(huán)氧合酶-1和環(huán)氧合酶-2等炎癥相關基因的表達下調[27-28]。綜合以上研究結果可知，FXR的激活有益于緩解腸道炎癥反應和維持腸道健康。

2.3 膽汁酸的抗炎殺菌作用膽汁酸具有抗炎能力，FXR的激活能抑制巨噬細胞中炎癥相關基因表達，如核轉錄因子(nuclear factor-kappa B，NF-κB)、TNF-α及激活蛋白1等的表達，進而發(fā)揮抗炎活性[27-28]。研究表明，小鼠FXR激活能減輕四氯化碳誘導的急性肝損傷；而FXR敲除鼠體內的NF-κB 被激活，炎癥水平顯著升高，對脂多糖敏感度增加[30-31]。這些試驗證實，FXR激活能抑制炎性細胞因子的產生，減緩炎癥反應。

膽汁酸具有殺菌抗菌活性，可以防止有害微生物入侵，維持腸道微生態(tài)平衡，調節(jié)腸道pH、改變細菌形態(tài)、破壞細菌細胞膜進而抑制有害菌生長，保護腸黏膜免受細菌侵害。SANNASUDDAPPA等[32]研究發(fā)現，低濃度的膽汁酸(8 mmol/L的CA和0.4 mmol/L的DCA)顯著降低金黃色葡萄球菌細胞內的pH值，影響細胞膜的滲透性，抑制其生長；高濃度的膽汁酸(20 mmol/L的CA和1 mmol/L的DCA)會破壞金黃色葡萄球菌細胞膜完整性，導致其死亡。ITOH等[33]和HERNNDEZ等[34]研究發(fā)現，膽汁酸能顯著抑制幽門螺桿菌的生長，破壞大腸桿菌、沙門菌的 DNA，使蛋白質變性，進而導致細菌死亡。THERIOT等[35]研究發(fā)現，小鼠在抗生素作用下，腸道膽汁酸代謝紊亂，膽汁酸的合成與轉化受影響，可能導致艱難梭菌感染，進而引發(fā)腸道炎癥；初級膽汁酸(如TCA)增多有利于艱難梭菌定植與生長，次級膽汁酸(如DCA)增多則抑制艱難梭菌的增殖，降低動物體感染艱難梭菌的概率。膽汁酸還通過FXR調節(jié)腸道中抗菌相關基因(如一氧化氮合酶和IL-18)的表達，抑制腸道有害微生物的存在，減少因細菌過度生長導致的回腸黏膜損傷[36]。

膽汁酸調控腸道菌群組成和多樣性。小鼠飼料中添加CA，其盲腸中厚壁菌門的相對豐度由54.1% 增加至93.4%，擬桿菌門比例由30.7%減少至6.3%，與高脂飲食誘導的變化相似[37]。KURDI等[28]在乳酸菌和雙歧桿菌的體外試驗中發(fā)現，隨著CA(>4 mmol/L)和DCA(>0.4 mmol/L)濃度的升高，細胞膜被破壞，細胞中的內容物(如鉀離子)滲出增加，引起細胞死亡。

2.4 膽汁酸對免疫功能的調節(jié)作用膽汁酸能調節(jié)機體的免疫功能，提高機體免疫力。研究表明，LCA的代謝產物可以在小鼠腸道固有層中抑制輔助性T細胞17(T helper cells 17，Th-17)、促進調節(jié)性T細胞(regulatory T cells，Tregs)的分化，調控Th-17細胞和Treg細胞的比例[38]。顏珊玲等[39]發(fā)現，日糧中添加2 g/kg HDCA能顯著提高仔豬血清中免疫球蛋白A和免疫球蛋白G含量，緩解斷奶應激引起的免疫損傷。

3 膽汁酸在畜牧業(yè)中的應用

20世紀80年代，膽汁酸作為一種高活性的飼料乳化劑進入市場。2014年7月農業(yè)部2131號公告將其正式納入飼料添加劑的行列。在飼料中添加適宜劑量的膽汁酸有助于維持腸道和肝臟的健康，解決動物幼仔因肝臟發(fā)育不全，導致膽汁酸分泌不足的問題，有利于動物對脂肪吸收，促進飼料中脂質乳化為乳糜顆粒，進而促進動物生長發(fā)育。此外，膽汁酸的添加還能活化脂肪酶，促進膽汁的分泌，增強機體免疫。

3.1 膽汁酸在養(yǎng)豬生產中的應用近年來，隨著集約化養(yǎng)殖的發(fā)展，對母豬的繁殖效率提出了更高要求，早期及超早期仔豬斷奶的方案被廣泛應用。哺乳期間仔豬主要通過母豬乳汁獲取營養(yǎng)和建立免疫。斷奶后，仔豬的營養(yǎng)來源由母乳轉變?yōu)轭w粒飼料，但因仔豬早期肝臟、腸道及免疫系統(tǒng)發(fā)育不完善，不能及時適應飼料、環(huán)境等因素的變化，極易造成斷奶應激[40]。斷奶應激會加劇膽汁酸分泌不足問題，影響仔豬對脂肪的消化和吸收，造成仔豬腹瀉、發(fā)育不良等問題[41-43]。添加外源性膽汁酸能緩解仔豬內源性膽汁酸分泌不足，增強仔豬對脂肪的消化吸收能力，激活脂肪酶，促進膽汁的分泌和排出，減少營養(yǎng)性腹瀉。

研究表明，早期斷奶仔豬按60 mg/kg體質量灌胃給予CDCA后，能促進GLP-1和GLP-2的分泌及抑制小腸細胞的凋亡，但不影響小腸的長度和質量[44]。李翠梅等[45]研究發(fā)現，仔豬飼糧中添加膽汁酸能顯著增加仔豬機體免疫球蛋白含量，提高仔豬免疫，代替金霉素等抗菌促生長劑，防止仔豬腹瀉，促進仔豬生長。SONG等[25]研究發(fā)現，飼糧中添加1 000 mg/kg的HDCA，顯著提高了斷奶仔豬飼料轉化率，上調回腸FXR的表達，抑制回腸組織中的增殖標記物PCNA和Cyclin D1的表達，改變糞便和血清中膽汁酸的代謝譜，間接影響腸上皮細胞的增殖。LIN等[46]研究發(fā)現，斷奶仔豬營養(yǎng)不良會導致次級膽汁酸(LCA和DCA)升高；體外試驗證實一定濃度的LCA(≥5 μmol/L)和 DCA(≥25 μmol/L)對豬腸道細胞增殖有抑制作用，同時會抑制緊密連接蛋白相關基因和蛋白的表達，影響腸道屏障功能。以上研究表明，膽汁酸在仔豬生產中的應用效果差異較大。一方面，膽汁酸被發(fā)現能緩解仔豬早期膽汁酸分泌不足所導致的脂肪消化吸收障礙，增強脂肪酶活性，提高飼料轉化率，加強仔豬免疫功能，進而提高養(yǎng)殖生產中的經濟效益；另一方面，有的膽汁酸增加能夠抑制豬腸道細胞增殖，損傷腸道屏障。因此在使用膽汁酸前需對其種類及劑量進行深入研究，以保證其有益作用的基礎上增加經濟效益。

3.2 在家禽上的應用隨著集約化養(yǎng)殖的發(fā)展，飼料中添加油脂有助于促進家禽生長，增加飼糧能量水平。而幼年家禽早期胃腸道功能發(fā)育不全，膽汁酸和脂肪酶分泌不足，日糧中添加油脂常出現乳化不全、消化吸收不良等問題。當攝入的能量大于需求時，機體脂肪沉積增多，會降低飼料轉化率，影響胴體品質，嚴重時會導致營養(yǎng)性腹瀉、脂肪肝、肝炎。膽汁酸是常用的脂肪乳化劑，添加外源性膽汁酸能乳化飼料中的油脂，促進家禽對飼糧中油脂的利用，提高飼料轉化率，降低飼養(yǎng)成本。

程偉偉等[47]和劉國成[48]的研究表明，日糧中添加的膽汁酸能顯著增加肉雞采食量、體質量、升高腿肌比重，改善肉雞胴體品質；顯著提高血漿中總蛋白、總膽固醇和高密度脂蛋白的含量，此外還能提高熱應激下肉雞的免疫力，增強脂肪的分解代謝。李祥林等[49]的研究證明，膽汁酸能協(xié)同脂肪酶起作用，增強脂肪酶活性，提高白羽肉雞的采食量和生長速度，降低料重比，改善脂肪吸收利用率和糞便顏色。LAI等[50]研究表明，飼糧中添加60、80 mg/kg的膽汁酸均能增強肉雞的脂肪酶活性，增加脂肪吸收，改善其生產性能；此外還發(fā)現，膽汁酸能破壞細菌細胞膜，發(fā)揮殺菌作用。GE等[51]研究發(fā)現，AA肉雞在高脂飲食的基礎上飼喂膽汁酸(含70.67% HDCA、19.61%CDCA和8.00%HCA)，21 d 時，體質量顯著提高，料重比降低；42 d時，腹脂率顯著降低，胸肌率和脂蛋白脂肪酶活性均有所提高。李元鳳等[52]研究發(fā)現，飼糧中添加300 mg/kg的膽汁酸不能促進櫻桃谷鴨生長發(fā)育，但能輔助脂肪酶作用，增強脂肪酶活性，降低料重比，改善胴體品質。PIEKARSKI等[53]研究發(fā)現，添加0.5%的CDCA可減少3周齡雞的采食量和體質量。以上研究表明，膽汁酸可能增強家禽脂肪酶活性，改善生長性能和胴體品質，提高熱應激下肉雞的免疫能力，也可能會降低幼仔雞采食量和體質量。故膽汁酸在不同種類以及不同時期對家禽的作用存在差異，需要對其進行深入研究，以保證膽汁酸的使用效益。

4 展望

膽汁酸在豬禽中的研究表明，膽汁酸具有調節(jié)機體免疫力、促進脂質和脂溶性維生素的吸收、維持膽固醇動態(tài)平衡、減少高脂飲食脂質異常沉積、改善生長性能的作用，對機體抗菌、抗炎等功能也發(fā)揮著作用。在動物機體、體外試驗中均取得了顯著的效果，在畜牧業(yè)中已有一定的應用，但目前存在膽汁酸的適宜添加量不確定、在機體的代謝機制研究不透徹、不同膽汁酸對不同時期、不同動物的影響不明確等問題。因此，仍需要對其進一步研究，探尋不同膽汁酸在不同動物機體的合理使用及其潛在機制，以期為膽汁酸在養(yǎng)殖生產中的應用提供新的理論依據。