精氨酸对母猪的营养作用及应用
精氨酸，分子式:C6H14N4O2，相对分子量:174.2，为白色结晶或结晶性粉末。自然界中精氨酸有两种异构体，:D-精氨酸(D-Arg)和L-精氨酸(L-Arg)，主要存在于动物体内。L-精氨酸(L-Arg)是一种碱性氨基酸，是合成动物体蛋白的必需氨基酸之一，在动物体内具有重要的生理功能[1]。L-精氨酸(L-Arg)在多种生理活动中起着重要作用。传统上一般将精氨酸定义为非必需氨基酸，但精氨酸是维持幼龄动物生长和氮平衡的必需氨基酸。正常情况下，大多数成年哺乳动物可以自行合成精氨酸，但不足以满足机体的需要，尤其是在饥饿、创伤和快速生长的状态下。因此，精氨酸被认为是一种条件必需氨基酸[2]。精氨酸是应激状态和特殊生长阶段的必需氨基酸，体内合成的L- Arg不能满足生理代谢的需要[3]。
1精氨酸的代谢
哺乳动物的许多细胞，如肠细胞、动脉和静脉内皮细胞、巨噬细胞、中性粒细胞等。，可被L-精氨酸(L-Arg)通过结构酶或诱导酶脱氨基产生生物活性的一氧化氮(NO)，而细胞液中L-精氨酸(L-Arg)的浓度是限制NO合成的关键因素，一氧化氮(NO)是一种重要的内源性活性因子，可调节机体的免疫力，影响免疫细胞及其表达的免疫因子，对维持血管张力和减轻胃肠粘膜的损伤有一定作用。在体内，L-精氨酸(L-Arg)是内源性一氧化氮(NO)的前体[4-5]。L-精氨酸(L-Arg)在生理、代谢和营养方面起着重要的作用。哺乳动物几乎所有组织都利用L- Arg合成细胞质蛋白和核蛋白。童等[3]研究表明，动物体内的精氨酸可以增加氮储存，发挥调节作用，控制蛋白质更新，促进肌肉蛋白质合成，改善氮平衡，增强免疫状态。
2精氨酸的营养作用
2.1改善母猪宫内生长迟缓。
在养猪生产中，IUGR(子宫内生长迟缓)不仅是母猪出现弱胎、死胎和畸形胎的主要原因，也是仔猪出生后生长迟缓和饲料转化效率下降的重要原因[6-7]。对于集约化猪来说，IUGR大多是由妊娠期间(尤其是妊娠中晚期)母猪胎盘转运能力低下和功能缺失引起的[7]。在怀孕期间，母体的生殖系统乃至整个身体都会发生一系列巨大的变化，以适应胎儿生长发育的需要。胎儿发育与胎盘血流和营养供应密切相关。在正常妊娠期间，血液动力学特征是外周静脉系统的阻力降低，并且胎盘血流量在血管扩张剂的作用下显著增加。因此，通过精氨酸NO信号通路干扰胎盘血流已成为调节胎儿营养供给、预防或改善仔猪IUGR的理想途径。
一氧化氮(NO)是一种来源于血管内皮的舒张因子，是维持正常妊娠的重要调节剂[8]。因为胎儿的胎盘循环缺乏自主神经支配，主要依靠血管活性物质维持其低张状态。因此，体内高水平的一氧化氮(NO)可以通过减弱胎盘血管对内皮素ⅰ和血栓素A2的敏感性来降低血管张力，通过阻止血小板粘附和聚集来维持胎盘-胎儿血液循环的低阻力，从而保证胎儿的营养供应[9]。Sladek等【10】研究表明，一氧化氮(NO)在调节妊娠期血管舒张、增加胎盘血流量、降低胎儿-胎盘循环阻力、临产前保持子宫静止、抑制血小板粘附和聚集、调节凝血功能等方面具有重要作用。一氧化氮合酶催化精氨酸产生的一氧化氮可促进血管内皮生长因子的分泌，在血管扩张中发挥重要作用，而胎儿的营养主要依赖胎盘的血管运输，这意味着胎盘血流可能受一氧化氮直接调节，也可能受精氨酸间接调节。如果母体饮食中的蛋白质含量受到限制，母体体内的精氨酸和鸟氨酸水平会降低，一氧化氮合酶(NOS)和一氧化氮(NO)水平降低，与多胺产生有关的鸟氨酸脱羧酶的活性及其多胺浓度也会降低[11]。Mateo等人[12]发现，在母猪妊娠30~114d期间，在日粮中添加1%精氨酸，可防止宫内生长受限，从而使活产数增加22%，平均活产数从9.37头增加到11.40头。Mateo等人[13]研究表明，在初产母猪妊娠第30天至产后21d的日粮中添加1%精氨酸，可以增加母猪白细胞中免疫相关基因的表达，从而提高初产母猪的免疫力。
2.2改善牛奶成分
母乳中精氨酸的含量远远不能满足仔猪对精氨酸的需求。新生仔猪很难通过母猪供应精氨酸，主要是因为乳腺组织中精氨酸代谢非常复杂[14]。吴等[15]在母猪传统日粮中添加0.4%精氨酸(* * *含0.81%精氨酸)，与含0.82%丙氨酸的同氮日粮相比，对21d泌乳期母乳中精氨酸含量无影响。郭长义[16]研究表明，在母猪日粮中添加精氨酸可提高泌乳母猪血浆中精氨酸浓度，但对猪乳中精氨酸含量无显著影响。这主要是因为泌乳母猪的乳腺中含有分解精氨酸的精氨酸酶ⅱ。乳腺组织吸收氨基酸的能力很强，精氨酸在乳腺组织中代谢旺盛，产生脯氨酸、多胺等。，导致牛奶中精氨酸含量低[14]。
母乳中的谷氨酰胺/谷氨酸和脯氨酸是新生仔猪最初几天肠道细胞产生瓜氨酸和精氨酸的重要前体[17]。由于脯氨酸是新生仔猪肠道细胞产生精氨酸的主要前体[18]，母子之间存在精氨酸-脯氨酸循环，即精氨酸首先从母猪乳腺组织转化为脯氨酸，然后随母乳进入仔猪肠道，再从肠道组织重新转化为精氨酸供仔猪利用[14]。此外，乳腺组织中含有一氧化氮合酶，可将精氨酸转化为NO和L-瓜氨酸，是乳腺组织中精氨酸的次级途径。猪乳中多胺的含量非常丰富[19]，是细胞增殖和分化所必需的，因此多胺可能对新生仔猪的肠道生长发育具有重要的营养意义[20]。
2.3精氨酸的免疫
精氨酸对免疫的调节作用主要是通过精氨酸酶和NO途径实现的。精氨酸能改善动物的营养状况，增加胸腺质量和胸腺淋巴数量，促进植物凝集素、伴刀豆球蛋白等有丝分裂原的产生，显著提高T淋巴细胞对有丝分裂的反应性，从而刺激T淋巴细胞的增殖。增强巨噬细胞的吞噬作用和自然杀伤细胞对肿瘤靶细胞的溶解作用；增加脾单核细胞分泌白细胞介素-2(IL-2)和IL-2受体的活性；增强T细胞介导的ⅳ型超敏反应以降低前列腺素(pGE2)水平，进一步促进IL-2的合成，最终产生IL-2以改善T淋巴细胞介导的直接或间接反应的免疫调节作用[21]。NO在急性炎症早期抑制血小板聚集和粘附、中性粒细胞聚集和粘附，降低内皮细胞通透性，抑制炎症渗出。NO通过可溶性鸟苷环化酶(sGC)将三磷酸鸟苷(GTp)转化为环鸟苷酸(cGMp)，NO的大部分功能依赖于cGMp的信号转导机制。
2.4精氨酸的拮抗作用
日粮中添加精氨酸应遵循适量的原则，超过一定剂量必然会给动物机体带来负面影响。有证据表明，精氨酸的吸收对色氨酸、赖氨酸和组氨酸具有拮抗作用，因此外源性添加精氨酸的效果并不理想[22]。Wink等[23]发现过量吸收精氨酸可能拮抗色氨酸、赖氨酸和组氨酸，过量的外源性L-精氨酸(L-Arg)会在短时间内急剧增加一氧化氮(NO)的含量，对机体造成强烈损害。而且过量添加精氨酸(干物质中2.5%)的负面影响包括腹泻、摄食量减少、生长速度减慢、免疫力低下甚至死亡。这些现象与过量添加精氨酸导致的氨基酸失衡有直接关系。外源精氨酸带来的拮抗作用和毒副作用对母猪有不良影响，但通过调节内源性精氨酸的合成可以避免上述影响。因此，有必要进一步研究内源性精氨酸的合成和调控，以解决母猪精氨酸缺乏的问题。
3摘要
日粮中添加精氨酸提高母猪繁殖性能的机理可能是:首先，日粮中添加精氨酸可以提高母猪血浆中精氨酸的浓度，从而增强母猪自身的免疫力和抗应激能力，保证胎盘环境的稳定，增加胚胎着床，减少胚胎死亡；其次，随着血浆中精氨酸浓度的增加，会有更多的精氨酸用于胎儿合成蛋白质，可以保证胎儿组织生长有充足的原料；第三，精氨酸具有促进胰岛素和生长激素分泌的作用，有利于提高胚胎的成活率；精氨酸的代谢产物NO是动物体内重要的分子效应器和神经递质，可诱导脑垂体释放催乳素和生长激素。L-精氨酸可以调节母猪的生产性能，具有很大的市场前景，但其高昂的价格限制了其在实践中的应用。因此，寻找一种廉价、无毒的精氨酸替代品是一个亟待解决的问题。