康國磊，王凈，王紅娜*，馮濤

（1.河北工程大學(xué)生命科學(xué)與食品工程學(xué)院，河北邯鄲 056038；2.河北北方學(xué)院動物科技學(xué)院，河北張家口 075000；3.河北省肉羊產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，河北張家口 075000；4.北京市農(nóng)林科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所，北京 100097；5.北京市農(nóng)林科學(xué)院-美國俄克拉荷馬州立大學(xué)動物科學(xué)聯(lián)合實(shí)驗室，北京 100097）

肌肽（-Carnosine）是一種存在于多數(shù)脊椎動物骨骼肌中的天然二肽，由-丙氨酸和-組氨酸組成，分子式是CHNO，相對分子量為226.24。在機(jī)體內(nèi)由-丙氨酸和-組氨酸經(jīng)肌肽合成酶合成肌肽，人工肌肽由-丙氨酸和-組氨酸鹽酸鹽縮合制成。肌肽于1900 年首次被俄國學(xué)者古列維奇在牛肉提取物中發(fā)現(xiàn)，隨后在其他物種（如馬、豬、雞、魚）中發(fā)現(xiàn)了一系列與肌肽結(jié)構(gòu)相似的化合物（如鵝肌肽和高肌肽等），且不同種動物之間以及同一種動物不同部位之間的肌肽含量存在差異。一般來說，機(jī)體不同部位的肌肽含量與該部位的運(yùn)動量呈正相關(guān)。Manhiani 等在家禽的肝臟、肺、尾部、心臟中均檢測到肌肽，其中肝臟中的肌肽含量最高，腦中肌肽含量最低。肌肽具有抗氧化、抗糖基化、維持pH 穩(wěn)定、金屬螯合等多種生理學(xué)作用；另外，肌肽具有咪唑環(huán)，使得肌肽可以與多種脂質(zhì)過氧化物結(jié)合，減弱氧化應(yīng)激對細(xì)胞的損傷，因此肌肽在改善畜禽肉品質(zhì)方面也具有一定作用。肌肽在畜禽生產(chǎn)上的應(yīng)用主要集中在豬、雞等物種，在反芻動物上鮮有報道。本文主要綜述了肌肽的生理作用以及在畜禽生產(chǎn)上的應(yīng)用效果，為肌肽在動物生產(chǎn)中的合理使用提供參考依據(jù)。

1 肌肽的合成

日糧中組氨酸和丙氨酸可經(jīng)消化道上表皮組織吸收進(jìn)體內(nèi)合成肌肽。Matthews 等研究結(jié)果表明，綿羊瓣胃上皮組織比瘤胃上皮組織具有更強(qiáng)的吸收游離氨基酸和肌肽的能力。在飼糧中添加組氨酸或者丙氨酸都會提高肉仔雞肌肉中的肌肽含量。Kai 等在14 日齡雌雞日糧中分別添加組氨酸營養(yǎng)需要量的67%、100%、200%，200%添加組氨酸使肌肉和血漿中肌肽含量顯著增加。Qi 等在肉仔雞飼糧中補(bǔ)充-丙氨酸后，肉雞胸肌中肌肽含量也有所增加。這說明機(jī)體可以通過吸收日糧中組氨酸和丙氨酸提高體內(nèi)肌肽的合成能力，繼而增加含量。

2 肌肽的生理作用

2.1 激活mTOR 信號通路 肌肽促進(jìn)生長的機(jī)制之一是激活哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（Mammalian Target of Rapamycin，mTOR）信號通路，促進(jìn)細(xì)胞增殖。mTOR是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，該酶存在于2 種完全不同的多蛋白復(fù)合體mTORC1 和mTORC2 中，在細(xì)胞生長、增殖方面發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用。已有研究表明，mTOR 信號途徑調(diào)控異常與細(xì)胞增殖密切相關(guān)。Palin 等研究結(jié)果表明，在HO誘導(dǎo)氧化應(yīng)激和自然氧化應(yīng)激（非HO誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激）條件下肌肽均能夠降低活性氧的聚集并減少氧化損傷，肌肽能夠抑制HO誘導(dǎo)的p38 MAPK 信號的活化，在自然氧化應(yīng)激誘導(dǎo)條件下通過激活mTOR 通路緩解氧化應(yīng)激對細(xì)胞的損害。鮑英慧研究結(jié)果表明，日糧中添加0.1%肌肽后，二元閹公豬血清中的胰島素樣生長因子（IGF-1）水平顯著提高，IGF-1 與受體IGFR-1 結(jié)合并激活上游信號分子PI3K、激活A(yù)kt、激活mTOR 及下游信號分子，從而促進(jìn)蛋白質(zhì)翻譯及肌肉蛋白質(zhì)的合成。

2.2 Ca調(diào)節(jié)劑 肌肽會結(jié)合到肌漿網(wǎng)上的對應(yīng)位點(diǎn)，激活肌漿網(wǎng)上的鈣離子通道來釋放Ca，從而調(diào)節(jié)Ca水平。Zaloga 等試驗發(fā)現(xiàn)，肌肽可以改善離體大鼠心臟的收縮能力并且增加游離鈣的水平，刺激鈣釋放通道的鈣釋放，調(diào)節(jié)肌漿網(wǎng)鈣泵對鈣的吸收，從而調(diào)節(jié)鈣的水平。Jones 等研究結(jié)果表明，對人體補(bǔ)充肌肽的前體物-丙氨酸會導(dǎo)致肌肉半松弛時間下降，H的積累會影響肌肉收縮過程中的Ca信號傳導(dǎo)，而肌肽有可能作為Ca和H耦合調(diào)節(jié)劑，通過直接或者間接機(jī)制攝取Ca，發(fā)揮調(diào)節(jié)Ca水平的作用。

2.3 抗氧化 肌肽具有的抗氧化作用依賴于肌肽咪唑環(huán)部分與氧化因子的結(jié)合，并通過促進(jìn)抗氧化基因表達(dá)、淬滅醛、螯合金屬、抗糖基來共同實(shí)現(xiàn)。Zhou 等研究結(jié)果表明，脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（DON）誘導(dǎo)小鼠腸氧化應(yīng)激，而肌肽可緩解DON 誘導(dǎo)的空腸二胺氧化酶活性降低，維持腸上皮完整性；另外，肌肽與Kelch 樣ECH 關(guān)聯(lián)蛋白1（Keap1）結(jié)合，解離轉(zhuǎn)錄因子NF-E2相關(guān)因子2（Nrf2）進(jìn)入細(xì)胞核激活下游基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯，從而加速抗氧化劑的合成以中和過量的活性氧。Caruso 等使用肌肽預(yù)處理巨噬細(xì)胞之后暴露于-淀粉樣多肽1-42（A1-42）中，發(fā)現(xiàn)肌肽通過降低細(xì)胞內(nèi)一氧化氮和活性氧的水平，減少了過氧亞硝酸鹽的產(chǎn)生，降低了氧化應(yīng)激，從而抑制了A1-42 寡聚體誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡和凋亡。

2.3.1 清除醛 不飽和醛是膜脂質(zhì)過氧化的典型副產(chǎn)物，被認(rèn)為是氧化應(yīng)激的第二信使，肌肽則是不飽和醛的強(qiáng)力清除劑，肌肽通過咪唑部分與低分子量的醛類及由不飽和脂肪酸形成的醛類反應(yīng)，從而保護(hù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)免受活性物質(zhì)的影響。Zhao 等使用肌肽預(yù)處理心肌細(xì)胞后將其暴露于丙烯醛中，發(fā)現(xiàn)肌肽中咪唑環(huán)的N和醛可形成共軛物，從而發(fā)揮淬滅醛的能力，即肌肽的咪唑部分與醛羰基之間形成共軛物從而降低醛對心肌細(xì)胞的損傷。

2.3.2 金屬螯合作用 肌肽可以通過肌肽分子中的咪唑基與催化油脂氧化的金屬離子螯合，從而避免金屬離子催化油脂氧化。銅會增加人紅細(xì)胞中活性氧和活性氮的生成，抑制抗氧化劑和膜結(jié)合的酶，降低抗氧化酶能力，抑制代謝，并損傷質(zhì)膜，而肌肽會以濃度依賴性的方式減弱銅的損害。Kang 等將銅鋅超氧化物歧化酶（Cu,Zn-SOD）、偶氮二異丁脒鹽酸鹽（AAPH）混合置于磷酸鉀緩沖液中，并加入肌肽孵育，發(fā)現(xiàn)肌肽抑制Cu,Zn-SOD 中的銅離子釋放以及Cu,Zn-SOD 中羰基化合物的形成，抑制Cu,Zn-SOD 裂解和失活，防止其蛋白質(zhì)片段化，并抑制其對Cu,Zn-SOD 氨基酸殘基的修飾，進(jìn)而防止銅離子的釋放對細(xì)胞蛋白質(zhì)的損傷。Arnal 等研究結(jié)果表明，人肝和肺細(xì)胞經(jīng)銅處理后明顯增強(qiáng)了蛋白質(zhì)羰基、硫代巴比妥酸反應(yīng)性物質(zhì)的形成，降低了細(xì)胞存活率；肌肽可與銅離子形成絡(luò)合物，發(fā)揮保護(hù)細(xì)胞免受銅離子損傷和維持細(xì)胞存活的作用。

2.3.3 抗糖基化 糖基化是機(jī)體內(nèi)蛋白質(zhì)或脂質(zhì)等生物大分子上附加在糖類的過程，并且在脂質(zhì)過氧化和非酶糖基化過程中會產(chǎn)生對細(xì)胞有害的物質(zhì)。肌肽可以與蛋白質(zhì)羰基發(fā)生被稱為肌肽?；磻?yīng)，防止蛋白質(zhì)形成剛性交聯(lián)鍵而損害細(xì)胞功能，組氨酸的-氨基的乙?；?，或肌肽的咪唑基團(tuán)的甲基化，都表現(xiàn)出了強(qiáng)烈的抗交聯(lián)作用。Hipkiss 等研究結(jié)果表明，肌肽可與氧化蛋白質(zhì)上的羰基進(jìn)行反應(yīng)，抑制氧化蛋白質(zhì)與大分子的交聯(lián)，進(jìn)而抑制糖尿病引起的血壓升高，這與肌肽的抗糖基化作用一致。Tanaka 等在小鼠氣管內(nèi)注射脂多糖后口服不同濃度肌肽（10、50、100 mg/kg），表明肌肽通過抑制活性氧的水平來抑制脂多糖誘導(dǎo)的肺損傷。

3 肌肽在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 肌肽在豬上的應(yīng)用 肌肽在豬上的應(yīng)用主要包括提高豬的育肥性能和改善肉品質(zhì)（表1），肌肽在豬上的添加量為100～1 000 mg/kg 日糧。在機(jī)體內(nèi)，肌肽可能不會直接被骨骼肌吸收，但是可以上調(diào)機(jī)體內(nèi)IGF-1 的表達(dá)水平，促進(jìn)AKTser473、TORser2448、S6Kthr389磷酸化的水平，激活A(yù)kt/mTOR 及其下游的S6K，從而提高蛋白質(zhì)翻譯效率，促進(jìn)蛋白質(zhì)合成；另外，肌肽也會影響甲狀腺激素的分泌，誘導(dǎo)衛(wèi)星細(xì)胞的增殖。而肌肽發(fā)揮抗氧化作用可能是通過直接與活性氧或過氧化物進(jìn)行反應(yīng)，亦或是其代謝產(chǎn)物與活性氧和過氧化物進(jìn)行反應(yīng)；另外，較低濃度的肌肽也可以通過提高抗氧化酶的表達(dá)發(fā)揮抗氧化作用，肌肽抑制死后肌肉中糖原的分解也直接影響了肉的質(zhì)量。肌肽天然的抗氧化能力使得屠宰后的豬肉不易氧化，保鮮期更長，擁有更良好的貯藏效果，并且在一定程度上改善肉的風(fēng)味；肌肽還可用作預(yù)測肉類老化時間和質(zhì)量變化的潛在生物標(biāo)志物。

表1 肌肽在豬上的應(yīng)用

3.2 肌肽在雞上的應(yīng)用 肌肽在雞生產(chǎn)中的作用包括提高產(chǎn)蛋性能、生產(chǎn)性能、肉品質(zhì)、抗氧化能力以及免疫能力（表2），在雞上應(yīng)用的肌肽濃度為每千克日糧添加400～2 700 mg。肌肽可提高雞抗氧化酶的表達(dá)水平，激活雞血中酶促抗氧化系統(tǒng)，還可增加雞對脂質(zhì)的利用能力，改善脂肪代謝。肌肽對雞肌肉的影響可能是其改變了肉雞蛋白質(zhì)的合成與分解平衡，使肌肉內(nèi)肌漿蛋白質(zhì)合成的速率增大，降低了蛋白質(zhì)氧化分解，加快了肌肉的生長速度，并且影響了鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶的表達(dá)，促進(jìn)肉雞肌纖維的發(fā)育和肌纖維類型的轉(zhuǎn)化。同時，肌肽具有抑制脂質(zhì)氧化的功能，大量的脂肪屯積在肌束間，也有少量屯積在肌纖維間，進(jìn)一步降低了肌纖維的密度，對改善肉品質(zhì)具有潛在作用。肌肽增強(qiáng)免疫的方式之一是通過促進(jìn)白介素1B（IL-1B）的釋放，減少中性粒細(xì)胞的凋亡，從而提高機(jī)體免疫力，也可通過促進(jìn)免疫器官發(fā)育和提高新城疫抗體水平來加強(qiáng)肉仔雞的細(xì)胞免疫和體液免疫能力。

表2 肌肽在雞上的應(yīng)用

3.3 肌肽在羊上的應(yīng)用 目前，肌肽在反芻動物上的研究和應(yīng)用較少。Yaqub 等研究結(jié)果顯示，妊娠母羊飲水中分別添加0、100 mg/kg 體重的肌肽對于母羊的體溫調(diào)節(jié)和羔羊的出生體重沒有顯著影響，肌肽能降低母羊血液中丙二醛、8-異前列腺素和甘油三酯濃度，顯著提高超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶活性。在反芻動物上，肌肽也表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗氧化應(yīng)激能力。

4 小結(jié)和展望

肌肽在動物生產(chǎn)中通過激活mTOR 信號通路、調(diào)節(jié)Ca轉(zhuǎn)運(yùn)、抗氧化作用、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝等多種方式發(fā)揮其提高動物生產(chǎn)性能、抗氧化、改善肉品質(zhì)的作用，并且還能夠延長肉產(chǎn)品保鮮期。但肌肽促進(jìn)畜禽生產(chǎn)性能的機(jī)理尚不完全清楚，肌肽在畜禽上的應(yīng)用研究不多，添加量和效果也不盡一致，暫時無法對經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行客觀評價。同時，肌肽的廣泛應(yīng)用仍受其制作工藝及成本的制約，如何降低成本、提高純度也是將來的研究方向之一。