精氨酸對母豬的營養作用與應用
精氨酸（Arginine），分子式為：C6H14N4O2，相對分子質量為174.2，為白色晶體或晶體狀粉末。精氨酸在自然界中有兩種異構體存在：D-精氨酸（D-Arg）和L-精氨酸（L-Arg），動物體內主要以L-精氨酸（L-Arg）的形式存在。L-精氨酸（L-Arg）是堿性氨基酸，是動物體蛋白合成的必需氨基酸之壹，在動物體內發揮重要的生理功能[1]。L-精氨酸（L-Arg）在各類生理活動中具有重要作用，傳統上壹般把精氨酸定義為非必需氨基酸，但精氨酸是維持幼年動物生長和氮平衡的必需氨基酸，正常情況下大部分成年哺乳動物可以自身合成精氨酸，但不足以滿足機體需要，特別是在饑餓、創傷及快速生長狀態下。因此，精氨酸又被認為是條件性必需氨基酸[2]。在應激狀態下和特殊生長階段，精氨酸為必需氨基酸，體內合成的L-精氨酸（L-Arg）不能滿足生理代謝需要[3]。
1精氨酸的代謝
哺乳動物體內許多細胞，如腸細胞、動靜脈內皮細胞、巨噬細胞、嗜中性細胞等，均可由L-精氨酸（L-Arg）通過結構酶或誘導酶來脫氨基生成具有生物活性的壹氧化氮（NO），並且細胞液中L-精氨酸（L-Arg）的濃度是限制壹氧化氮（NO）合成的關鍵因素。壹氧化氮（NO）是壹種重要的內源性活性因子，能調節機體免疫，對免疫細胞及其細胞表達的免疫因子都有影響，在維持血管緊張、減少胃腸道黏膜的損害中起到了壹定的作用。在機體內，L-精氨酸（L-Arg）是內生性壹氧化氮（NO）的前體[4-5]。L-精氨酸（L-Arg）具有重要的生理、代謝和營養作用，幾乎哺乳動物機體中所有組織均利用L-精氨酸（L-Arg）合成胞漿蛋白和核蛋白。Tong等[3]研究表明，精氨酸在動物體內能增加機體內氮儲留、發揮調節作用、控制蛋白質更新、促進肌肉的蛋白質合成、改善機體氮平衡，提升機體的免疫狀態。
2精氨酸的營養作用
2.1改善母豬宮內發育遲緩
在養豬生產中，IUGR（宮內發育遲緩）不僅是母豬產弱胎、死胎和畸形胎的壹個主要原因，而且是仔豬出生後生長受阻、飼料轉化效率下降的壹個重要原因[6-7]。對於集約化飼養的豬只來說，引起IUGR的原因多為母豬孕期（尤其是孕中期、孕後期）胎盤運輸能力的低下和功能的缺失[7]。妊娠期間母體生殖系統乃至全身都會發生了壹系列巨大變化，以適應胎兒生長發育的需要。胎兒發育與胎盤血流量及營養物質的供給密切相關，正常妊娠時血流動力學特點是圈外周靜脈系統阻力下降，對擴血管物質產生反應而使得胎盤血流顯著增加。因此，通過精氨酸的NO信號通路幹預胎盤血流就成了調節胎兒營養供給，預防或改善仔豬發生IUGR的理想途徑。
壹氧化氮（NO）是血管內皮衍生舒張因子，是維持母體正常妊娠的壹個重要調節因子[8]。由於胎兒的胎盤循環缺乏自主神經支配，主要靠血管活性物質來維持其低張狀態，因此體內高水平的壹氧化氮（NO）可以通過減弱胎盤血管對內皮素Ⅰ、血栓素A2的敏感性來降低血管張力，並通過防止血小板黏附和聚集來維持胎盤-胎兒血液循環的低阻力，從而保證胎兒的營養供應[9]。Sladek等[10]研究表明，壹氧化氮（NO）在調節妊娠期的血管擴張，增加胎盤血流量，降低胎兒-胎盤循環阻力，使臨產前子宮處於靜息狀態及抑制血小板黏附、聚集，調節凝血功能等方面起著重要的作用。由於精氨酸經壹氧化氮合成酶（NOS）催化後生成的壹氧化氮（NO）可以促進血管內皮生長因子的分泌，並對血管的擴張起著舉足輕重的作用，而胎兒的營養又主要依靠胎盤的血管運輸，這就意味著胎盤血流可能受到壹氧化氮（NO）的直接調節作用和精氨酸的間接調節作用。如果限制母體日糧中的蛋白含量，會降低母體內精氨酸與鳥氨酸的水平，減少了壹氧化氮合成酶（NOS）的水平及壹氧化氮（NO）的含量，同時也降低了與多胺產生相關的鳥氨酸脫羧酶活性及其多胺濃度[11]。Mateo等[12]發現，在母豬懷孕30~114d的日糧中添加1%精氨酸可以防止宮內生長受限的發生，從而使活仔數增加22%，窩產平均活仔數從9.37頭提高到11.40頭，並且使窩重從13.19kg增加到16.38kg，提高24%。Mateo等[13]研究表明，在懷孕30d開始至產後21d初娩母豬的日糧中添加1%的精氨酸，可以增加母豬白細胞中免疫相關基因的表達，從而提高初娩母豬的免疫能力。
2.2改善乳成分
母乳中精氨酸量遠遠不能滿足仔豬的精氨酸需要。新生仔豬通過母豬供給精氨酸是很困難的，主要是因為乳腺組織精氨酸代謝非常復雜[14]。Wu等[15]在母豬傳統飼糧中添加0.4%精氨酸（***含0.81%精氨酸），在21d泌乳期期間，相對於含0.82%丙氨酸的等氮飼糧來說，對母乳中的精氨酸含量無影響。郭長義[16]研究表明，在母豬日糧中添加精氨酸，能增加哺乳母豬血漿中的精氨酸濃度，但對豬乳中精氨酸含量影響不顯著。這主要是因為泌乳母豬乳腺組織中含有分解精氨酸的精氨酸酶Ⅱ。乳腺組織具有較強的吸收氨基酸的能力，精氨酸在乳腺組織中進行旺盛的代謝，生成脯氨酸、多胺等，導致進入乳中的精氨酸含量很低[14]。
母乳中的谷氨酰胺/谷氨酸和脯氨酸是新生仔豬初幾天腸細胞生成瓜氨酸和精氨酸的重要前體[17]。鑒於脯氨酸是新生仔豬腸細胞生產精氨酸的主要前體物[18]，在母子間存在壹種精氨酸-脯氨酸循環，即精氨酸先由母豬乳腺組織轉化為脯氨酸，隨母乳進入仔豬腸道，然後由腸道組織重新轉化為精氨酸以供仔豬利用[14]。此外，乳腺組織含有壹氧化氮合酶，能夠轉化精氨酸為NO和L-瓜氨酸，是乳腺組織精氨酸的次要通路。豬乳中的多胺含量非常豐富[19]，多胺是細胞增殖和分化所必需的，因而多胺可能對新生仔豬腸道生長和發育具有重要營養意義[20]。
2.3精氨酸的免疫
精氨酸對免疫的調節功能主要是通過精氨酸酶和NO途徑實現的。精氨酸可改善動物營養狀況，增加胸腺質量和胸腺淋巴數，同時促進植物凝集素、刀豆蛋白等有絲分裂原的產生，顯著提高T淋巴細胞對有絲分裂的反應性，從而刺激T淋巴細胞的增殖；增強巨噬細胞的吞噬能力和自然殺傷細胞對腫瘤靶細胞的溶解作用；增加脾臟單核細胞對白細胞介素-2（IL-2）的分泌以及IL-2受體的活性；增強T細胞介導的IV型超敏反應來降低前列腺素（pGE2）的水平，進壹步促進IL-2合成，終產生以提高T淋巴細胞介導的直接或間接反應的免疫調節的強大作用[21]。NO抑制血小板聚集、黏附，抑制急性炎癥早期中性粒細胞聚集和黏附，降低內皮細胞通透性和抑制炎性滲出。NO通過可溶性鳥苷酸環化酶（sGC），使三磷酸鳥苷（GTp）轉變成環壹磷酸鳥苷（cGMp），NO的大多數功能依賴cGMp的信號傳導機制。
2.4精氨酸的拮抗
日糧中添加精氨酸應遵循適量原則，超過壹定的劑量必然會給動物機體帶來負面影響。有證據表明，精氨酸的吸收與色氨酸、賴氨酸和組氨酸相拮抗，因此，外源性添加精氨酸的效果並不理想[22]。Wink等[23]研究發現，精氨酸的過量吸收可能會與色氨酸、賴氨酸和組氨酸產生拮抗，過量的外源性L-精氨酸（L-Arg）會使機體在短時間內壹氧化氮（NO）含量急劇增高，對機體造成強烈破壞。而且，過量添加精氨酸（幹物質中添加量2.5%）的負面影響還包括腹瀉、采食量減少、增長速度減緩，免疫力低下，甚至可能致死，這些現象的發生與過量添加精氨酸所帶來的氨基酸不平衡有直接的關系。外源性添加精氨酸帶來的拮抗與毒副作用均給母豬帶來不利影響，而調控內源性精氨酸的合成卻可以避免上述影響，因此有必要進壹步研究內源性精氨酸的合成及其調控，從而解決母豬精氨酸不足的問題。
3小結
日糧中添加精氨酸提高母豬繁殖性能的機理可能是以下幾方面：首先，日糧中添加精氨酸後，可使母豬血漿中精氨酸濃度升高，從而增強母豬自身的免疫力和抗應激能力，保證胎盤內環境的穩定性，增加胚胎的著床和減少胚胎死亡；其次，血漿中精氨酸濃度的增加，會有更多的精氨酸用於胎兒合成蛋白質，可以保證胎兒機體組織生長有充足的原料來源；再次，精氨酸具有促進胰島素和生長激素分泌的功能，這些激素有利於增加胚胎的成活率；後，精氨酸的代謝產物NO是動物體內壹個很重要的分子效應器和神經遞質，它能誘導垂體釋放催乳素和生長激素。L-精氨酸能調節母豬的生產性能，具有極大的市場前景，但是精氨酸的價格昂貴，限制了其在實踐中的應用。因此，尋求壹種價格低廉、無毒害的精氨酸替代物是亟待解決的問題。