摘 要：隨著世界經(jīng)濟環(huán)境的變化，人們對動物營養(yǎng)的需求和要求也在不斷發(fā)生變化。因此，研究營養(yǎng)物質(zhì)在動物體內(nèi)的代謝過程及其在組織中的分布和運輸方式是當(dāng)前動物營養(yǎng)領(lǐng)域最重要的研究內(nèi)容。代謝組織學(xué)（metabolomics）就是一門研究體內(nèi)代謝產(chǎn)物在組織中分布、運輸方式和代謝過程的科學(xué)。代謝組織學(xué)是以生物學(xué)為基礎(chǔ)，綜合物理學(xué)、化學(xué)、生理學(xué)、遺傳學(xué)、病理學(xué)等學(xué)科，以系統(tǒng)科學(xué)為理論指導(dǎo)，對生物體進行整體系統(tǒng)研究的一門新興學(xué)科。代謝組織學(xué)對動物營養(yǎng)和人類營養(yǎng)與健康都有著重要意義，可以為動物營養(yǎng)提供指導(dǎo)。在畜牧生產(chǎn)中，準確高效地檢測動物體內(nèi)代謝產(chǎn)物對正確判斷動物健康狀況有著重要意義。文章從代謝組織學(xué)的定義及其在動物營養(yǎng)中應(yīng)用進行介紹，并進行一系列研究。

關(guān)鍵詞：代謝組織學(xué) 動物營養(yǎng) 應(yīng)用研究

中圖分類號：F061.3；G71

文獻標識碼：A

文章編號：1004-4914（2024）02-180-02

代謝組織學(xué)（metabolomics）是一門新興的邊緣學(xué)科，主要研究生物體內(nèi)的各種代謝物與生物體之間的復(fù)雜關(guān)系，通過研究這些關(guān)系來揭示和闡釋生物體內(nèi)各種生命活動過程。隨著細胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)等技術(shù)的發(fā)展，代謝組織學(xué)的研究對象從細胞、組織逐漸擴展到整體生物體，甚至是人體中的細胞和組織。代謝組織學(xué)技術(shù)可以為營養(yǎng)和健康研究提供快速、有效且非侵入性的分析方法，如采用LC-MS/MS（HPLC-MS/MS）、FT-ICR MS/MS等技術(shù)檢測特定代謝物或蛋白質(zhì)與生物體之間的相互作用，已成為生命科學(xué)研究領(lǐng)域中一種重要的研究手段。

一、代謝組織學(xué)的發(fā)展概況

代謝組織學(xué)是一門研究生物體內(nèi)代謝的細胞和組織的學(xué)科。它的發(fā)展與人們對代謝過程的認識和對細胞和組織功能的深入研究密不可分。20世紀初期，化學(xué)家和生物學(xué)家開始研究生物代謝和細胞功能，這為代謝組織學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，如電子顯微鏡、光學(xué)顯微鏡、放射性示蹤技術(shù)和分子生物學(xué)等技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，代謝組織學(xué)在20世紀逐漸成為一門獨立的學(xué)科。人們開始深入探索細胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)，尤其是代謝反應(yīng)，揭示了代謝與細胞功能之間的緊密聯(lián)系。同時，人們還研究了細胞內(nèi)的結(jié)構(gòu)改變與代謝產(chǎn)物的分布之間的相互關(guān)系，從而形成了代謝組織學(xué)的基本理論。

代謝組織學(xué)發(fā)展歷程分為四個階段。第一個階段是20世紀70年代，該階段主要研究生物機體在外環(huán)境作用下的生理生化變化過程；第二個階段是20世紀80年代，該階段主要研究代謝產(chǎn)物與生物體之間的關(guān)系，以及影響生物體的因素；第三個階段是20世紀90年代，該階段主要研究生物體內(nèi)代謝產(chǎn)物與生物體之間的相互作用；第四個階段是20世紀末至今，該階段主要研究生物機體內(nèi)代謝產(chǎn)物對人體健康的影響。

目前，代謝組織學(xué)已經(jīng)成為一門獨立學(xué)科。雖然不同國家的代謝組織學(xué)研究存在差異性，但隨著對代謝組織學(xué)研究的不斷深入，其應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴大。隨著研究方法的不斷改進和發(fā)展，代謝組織學(xué)技術(shù)逐漸趨于成熟、完善和穩(wěn)定。

20世紀60年代，對于代謝組織學(xué)的概念尚沒有統(tǒng)一定義，一些研究者將其定義為“生物機體通過對外界環(huán)境刺激產(chǎn)生一系列生理生化變化而對其產(chǎn)生的反應(yīng)過程”。20世紀70年代以后，該領(lǐng)域在研究方法和內(nèi)容方面不斷進步和拓展，人們逐漸將代謝組織學(xué)定義為“從生物體中提取、分析并解釋生物體內(nèi)代謝物與生物體之間相互作用過程中產(chǎn)生的大量生物信息”。此外，在研究內(nèi)容方面也得到了一定發(fā)展。例如，研究內(nèi)容從單一代謝物到多個代謝物；從單一基因表達到多種基因表達；從單一細胞功能到復(fù)雜細胞功能；研究領(lǐng)域由細胞組織擴展到整個生物體，甚至是人體中的細胞和組織。

二、代謝組織學(xué)在動物營養(yǎng)中的應(yīng)用研究

代謝組織學(xué)是研究生物體在代謝過程中的細胞、組織及其功能的學(xué)科。在動物營養(yǎng)中，代謝組織學(xué)的應(yīng)用研究具有重要的意義。它關(guān)注著營養(yǎng)素在動物體內(nèi)轉(zhuǎn)化的過程，探究著不同營養(yǎng)素與不同組織之間的相互作用，為動物營養(yǎng)學(xué)提供了重要的理論支撐和科學(xué)依據(jù)。

動物營養(yǎng)與人類健康密切相關(guān)，尤其是在動物飼料方面。代謝組織學(xué)作為一門新興的交叉學(xué)科，主要應(yīng)用于營養(yǎng)與人類健康之間的關(guān)系研究。隨著人類生活水平的提高，對動物產(chǎn)品的需求量也日益增加，人們對動物產(chǎn)品質(zhì)量要求也越來越高。傳統(tǒng)的營養(yǎng)研究方法由于檢測手段復(fù)雜，難以全面反映動物產(chǎn)品中營養(yǎng)物質(zhì)的變化趨勢。代謝組織學(xué)通過對動物體內(nèi)代謝產(chǎn)物進行定性定量分析，可以更加全面地反映動物體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的變化情況，進而為人類提供更好的服務(wù)。

動物營養(yǎng)學(xué)的核心是研究動物對不同營養(yǎng)素的消化、吸收和利用。代謝組織學(xué)作為一種重要的研究方法，可以幫助我們更深入地了解動物對不同營養(yǎng)素的利用機理。比如，研究表明飼料中不同脂肪酸的組成對動物脂肪積累和消耗有著不同的影響。具體而言，油酸和亞油酸可以通過促進線粒體呼吸鏈功能而促進脂肪酸氧化，從而減少脂肪積累；而硬脂酸和反式脂肪酸則會抑制線粒體呼吸鏈功能，促進脂肪酸合成，從而增加脂肪積累。這些研究成果為生產(chǎn)實踐提供了指導(dǎo)，幫助我們更加科學(xué)地制定飼料配方和營養(yǎng)方案。

如Gleason等研究發(fā)現(xiàn)，奶牛日糧中添加維生素E可以降低瘤胃pH值并促進瘤胃內(nèi)微生物數(shù)量和蛋白含量增加。在飼料中添加鋅可以提高動物對鋅吸收利用，降低血液中鋅含量，改變激素水平，但是當(dāng)飼料中鋅含量過高時會增加胃腸道的負擔(dān)。當(dāng)飼料中的礦物質(zhì)含量超過一定限度時會抑制動物體內(nèi)蛋白質(zhì)吸收，引起脂肪沉積。研究發(fā)現(xiàn)在飼養(yǎng)過程中添加大豆可以提高牛奶中必需氨基酸、必需脂肪酸、非必需氨基酸和賴氨酸等氨基酸的含量，而且不會增加蛋白質(zhì)沉積。Belska等發(fā)現(xiàn)，隨著日糧中蛋白質(zhì)水平增加（30%）和脂肪含量減少（2%）時，奶牛胃腸道內(nèi)賴氨酸和蛋氨酸水平也顯著降低。飼料中添加維生素E可以降低奶牛在采食量、產(chǎn)奶量、乳脂、乳糖含量和血氨基酸水平方面的差異。

此外，Gribenstedt等對母豬進行飼喂試驗后發(fā)現(xiàn)添加維生素E可以提高其產(chǎn)奶量、乳成分和免疫功能。因此，在動物營養(yǎng)方面代謝組織學(xué)具有很大的發(fā)展前景。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展成熟和在臨床上的廣泛應(yīng)用，代謝組織學(xué)在動物營養(yǎng)領(lǐng)域?qū)l(fā)揮越來越重要的作用。

同時，代謝組織學(xué)還能夠幫助我們了解營養(yǎng)素對不同組織的影響，從而更好地理解動物對營養(yǎng)素的需求。比如，研究發(fā)現(xiàn)，不同的營養(yǎng)素對肌肉、肝臟、腸道等不同組織有著不同的作用。例如，蛋白質(zhì)是肌肉合成的關(guān)鍵原料，而二十二碳六烯酸則是腦組織中的必須脂肪酸。代謝組織學(xué)的研究可以幫助我們理解不同營養(yǎng)素與不同組織之間的相互關(guān)系，制定更加科學(xué)的營養(yǎng)方案，促進動物健康發(fā)展。

在動物營養(yǎng)學(xué)的研究中，代謝組織學(xué)無疑是一種重要的研究方法。通過代謝組織學(xué)的研究，可以更加深入地了解動物對營養(yǎng)素的利用機理，從而制定更加科學(xué)的飼養(yǎng)方案，提高生產(chǎn)效益，同時也可以增強動物的健康水平。

三、以代謝組織學(xué)研究為基礎(chǔ)的營養(yǎng)研究

代謝組織學(xué)是現(xiàn)代營養(yǎng)學(xué)的重要分支之一，它研究的是人體內(nèi)的代謝過程和組織器官之間的關(guān)系，以及這些因素對健康和疾病的影響。營養(yǎng)學(xué)研究一直都是人類最關(guān)注的問題之一，因為飲食和營養(yǎng)健康是維持生命的重要因素之一。而代謝組織學(xué)研究的結(jié)果在很大程度上能夠幫助我們了解人體的代謝過程，從而提高我們的飲食和健康水平，預(yù)防和治療一系列營養(yǎng)相關(guān)疾病。

代謝組織學(xué)的研究對象主要是代謝物，也就是人體內(nèi)的物質(zhì)代謝產(chǎn)物，如葡萄糖、脂肪酸、氨基酸等。這些代謝物能夠通過血液循環(huán)到達各個組織器官，從而影響和調(diào)節(jié)人體生理功能。代謝組織學(xué)的研究方法主要是利用代謝組學(xué)等技術(shù)手段，對這些代謝物進行定量和分析，探究不同代謝物之間的關(guān)系以及其與健康和疾病之間的聯(lián)系。代謝組織學(xué)的研究對象涉及整個生物體，并不局限于動物或人體，而是將整個生物體作為一個整體。在動物營養(yǎng)和人類健康領(lǐng)域，代謝組織學(xué)的研究方法已成為研究的基礎(chǔ)。

代謝組織學(xué)相關(guān)研究可分為兩個階段：一是在動物營養(yǎng)或健康領(lǐng)域中，通過代謝組織學(xué)檢測特定代謝物或蛋白質(zhì)與生物體之間的相互作用，篩選出健康和疾病相關(guān)的代謝物或蛋白質(zhì)。二是在人類營養(yǎng)和健康領(lǐng)域中，通過代謝組織學(xué)分析特定代謝物或蛋白質(zhì)在不同條件下的變化，并篩選出可能影響人類健康的代謝產(chǎn)物。

在動物營養(yǎng)領(lǐng)域中，代謝組織學(xué)技術(shù)應(yīng)用于動物營養(yǎng)或健康研究包括：一是營養(yǎng)相關(guān)疾病，如人類糖尿病、肥胖癥等；二是畜禽生產(chǎn)，如提高飼料轉(zhuǎn)化率、減少飼料污染等；三是種畜繁殖性能，如提高母豬產(chǎn)仔數(shù)、仔豬出生重、胚胎成活率等。例如通過對玉米赤霉醇的體內(nèi)分析可預(yù)測其在動物體內(nèi)的代謝途徑；通過對牛血清中蛋白質(zhì)組分及蛋白質(zhì)組之間相互作用分析可以預(yù)測其在瘤胃中的消化吸收。

在人類營養(yǎng)和健康研究領(lǐng)域中，代謝組織學(xué)技術(shù)被用于評估健康狀況、預(yù)測健康發(fā)展趨勢、發(fā)現(xiàn)潛在疾病和藥物反應(yīng)。例如采用代謝組織學(xué)方法檢測人類肥胖、糖尿病等疾病的代謝標志物可幫助判斷個體是否存在潛在風(fēng)險。此外，一些特殊疾病也可采用代謝組織學(xué)技術(shù)進行評估：如帕金森病患者血清中肌酸激酶（CK）水平會隨著年齡增加，通過檢測CK水平可判斷帕金森病患者是否存在異常代謝。根據(jù)代謝組織學(xué)分析結(jié)果，可以預(yù)測特定疾病的發(fā)生風(fēng)險以及藥物治療效果。通過檢測特定代謝物或蛋白質(zhì)與生物體之間的相互作用來指導(dǎo)營養(yǎng)和健康研究，是目前代謝組織學(xué)研究的一種新趨勢。

代謝組織學(xué)的發(fā)展也推動了對人體代謝異常疾病的研究。例如糖尿病，是一種因胰島素分泌不足或細胞對胰島素的敏感性降低而引起的一系列代謝障礙。代謝組織學(xué)通過對胰島和肝臟等組織和器官的研究，揭示了糖尿病的發(fā)生和發(fā)展機制，為疾病的治療和預(yù)防提供了理論基礎(chǔ)?？偨Y(jié)起來，代謝組織學(xué)是一門研究生物體內(nèi)代謝的細胞和組織的學(xué)科。它的發(fā)展離不開人們對細胞、組織和代謝過程的認識，同時又推動了對代謝異常疾病的研究。在代謝組織學(xué)的持續(xù)努力下，相信未來將會有更多的新發(fā)現(xiàn)，為人類健康事業(yè)做出更大的貢獻。

除了營養(yǎng)學(xué)研究之外，代謝組織學(xué)在醫(yī)學(xué)和藥物研發(fā)領(lǐng)域也有非常重要的應(yīng)用。例如，在新藥研發(fā)過程中，代謝組織學(xué)可以對藥物在體內(nèi)的代謝途徑進行分析，幫助科學(xué)家設(shè)計出更加安全有效的藥物，從而為疾病治療提供更好的選擇。

總之，代謝組織學(xué)的研究深入了解了人體內(nèi)的代謝過程和組織器官之間的關(guān)系，為營養(yǎng)學(xué)、醫(yī)學(xué)和藥物研發(fā)等各個領(lǐng)域提供了重要的科學(xué)支撐和技術(shù)手段。未來，代謝組織學(xué)的研究將會更加深入，有望為人類健康和疾病預(yù)防治療提供更加精準有效的解決方案。

四、結(jié)語

代謝組織學(xué)技術(shù)具有快速、非侵入性和成本低等優(yōu)點，近年來得到廣泛的應(yīng)用。代謝組織學(xué)是將分子生物學(xué)、生物化學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)等多學(xué)科相結(jié)合的一門交叉學(xué)科，對人類和動物的健康有著重要意義。在新經(jīng)濟環(huán)境下，動物營養(yǎng)中的代謝產(chǎn)物檢測由于其快速、精確、高通量、低成本等優(yōu)勢成為研究熱點，結(jié)合其他分析方法如高效液相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用（HPLC/MS）、毛細管電泳（CE）等技術(shù)可以檢測動物體內(nèi)多種代謝物。在畜牧生產(chǎn)中，通過檢測不同代謝產(chǎn)物來全面了解動物健康狀況、營養(yǎng)需求以及飼料原料對動物代謝產(chǎn)物的影響，從而采取有針對性的營養(yǎng)調(diào)控措施，能夠促進動物生產(chǎn)性能的提高。這些技術(shù)都是基于代謝組織學(xué)檢測技術(shù)，可以更深入地了解不同種類或同一種類不同個體間不同代謝物間的變化，從而更好地了解機體對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收與代謝情況。未來，代謝組織學(xué)技術(shù)將不斷發(fā)展完善，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴展，以滿足各種不同分析檢測需求，從而更好地服務(wù)于畜牧生產(chǎn)。

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[作者簡介：唐曉玲（1972—），女，漢族，湖南衡陽人，本科，教授，研究方向：動物營養(yǎng)。]（責(zé)編：建峰）