胍基乙酸(guanidine acetic acid，GAA)又称胍乙酸、乙酸胍、N-咪基甘氨酸，最早从人和狗的尿液中分离得到[1]。胍基乙酸是肌酸的前体物质，可由L-精氨酸和甘氨酸合成，在脊椎动物肝脏中经甲基化后形成肌酸。肌酸是体内能量代谢的重要物质，是能量贮存的场所[2-3]。肌酸在体内有游离肌酸和磷酸肌酸2种存在形式，二者一起构成了磷酸原系统。当机体三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)过剩时，磷酸肌酸可将能量储存，当机体ATP不足时，磷酸肌酸将ATP释放[4]。
肌酸作为能量代谢的重要物质，由于其在饲粮添加过程中的不稳定性[5-7]，而其前体物质胍基乙酸在各种条件下是稳定的[8]，故现在多采用胍基乙酸作为肌酸的替代物。已有研究表明，胍基乙酸可提高动物的生产性能和繁殖性能，改善肉品质，同时还具有一定的抗氧化功能[9-13]。胍基乙酸可通过提高肌肉中肌酸和ATP含量，提高能量代谢效率[14-16]。但关于胍基乙酸对保育猪生长性能及糖代谢的影响还鲜有研究。本试验拟研究胍基乙酸对保育猪生长性能、抗氧化能力和糖代谢关键酶的影响，为胍基乙酸的科学应用提供依据。
1 材料与方法 1.1 试验材料胍基乙酸：纯度>98%，购于北京君德同创农牧科技股份有限公司。
1.2 试验设计选取体重为(19.03±1.30) kg的健康“杜×长×大”三元杂交仔猪64头，随机分为2组，每组4个重复，每个重复8头猪。对照组(CON group)饲喂基础饲粮，胍基乙酸组(GAA group)饲粮在基础饲粮中添加600 mg/kg胍基乙酸。预试期7 d，正试期14 d。参照NRC(2012) 配制基础饲粮，基础饲粮组成及营养水平见表 1。
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表 1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (air-dry basis) |
试验在山西省吕梁市某猪场进行，整个试验期猪只自由采食和饮水，每天喂料3次，每次以猪吃饱后料槽内略有余料为宜。每天打扫粪便1次，注意通风换气，观察猪只采食、温湿度和精神状况，定期消毒，发现疾病及时处理。
1.4 样品采集与处理于试验第14天，对所有试验猪只用含肝素钠的采血管采集前腔静脉血液，离心(3 000 r/min，10 min)后取血浆，分装至200 μL离心管，-80 ℃保存，以备后续试验。
1.5 测定指标与方法 1.5.1 生长性能于试验开始、结束时，对试验猪只进行个体空腹称重，结算耗料量。计算保育猪的平均日增重(average daily gain，ADG)、平均日采食量(average daily feed intake，ADFI)和料重比(feed/gain，F/G)。
1.5.2 血浆抗氧化指标血浆超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)抑制率采用同仁化学研究所试剂盒测定，方法为比色法，SOD抑制率与SOD活性呈正比；血浆谷胱甘肽(glutathione，GSH)含量、总抗氧化能力(total antioxidant capacity，T-AOC)采用南京建成生物工程研究所试剂盒测定，方法为比色法；血浆丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量采用南京建成生物工程研究所试剂盒测定，方法为硫代巴比妥酸(TBA)法。
1.5.3 血浆糖代谢关键酶和呼吸链相关酶活性血浆己糖激酶(hexokinase，HK)、果糖-6-磷酸激酶(fructose-6-phosphate kinase，PFK)、丙酮酸激酶(pyruvate kinase，PK)、苹果酸脱氢酶(malate dehydrogenase，MDH)和肌酸激酶(creatine kinase，CK)活性采用南京建成生物工程研究所试剂盒测定，方法为比色法；异柠檬酸脱氢酶(isocitrate dehydrogenase，IDH)、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide，NADH)-辅酶Q还原酶(NADH coenzyme Q reductase，NADH-CoQ)和ATP合成酶(ATP synthase，ATPase)活性采用上海杰美基因医药科技有限公司试剂盒测定，方法为比色法。指标测定依据相应试剂盒说明书进行操作。
1.6 数据统计分析试验数据采用SAS 9.2软件进行t检验，P < 0.05为差异显著，P < 0.01为差异极显著。试验结果以“平均值±标准差”表示。
2 结果 2.1 胍基乙酸对保育猪生长性能的影响由表 2可知，与对照组相比，胍基乙酸组保育猪的平均日增重显著升高(P < 0.05)，料重比显著降低(P < 0.05)；2组间的末重和平均日采食量无显著差异(P>0.05)。
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表 2 胍基乙酸对保育猪生长性能的影响 Table 2 Effects of guanidine acetic acid on growth performance of nursery pigs (n=4) |
由表 3可知，胍基乙酸组保育猪的血浆SOD抑制率和T-AOC极显著高于对照组(P < 0.01)，血浆GSH含量显著高于对照组(P < 0.05)；2组间的血浆MDA含量无显著差异(P>0.05)。
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表 3 胍基乙酸对保育猪血浆抗氧化指标的影响 Table 3 Effects of guanidine acetic acid on plasma antioxidant indexes of nursery pigs (n=4) |
由表 4可知，与对照组相比，胍基乙酸组保育猪的血浆PFK、PK、IDH、MDH、NADH-CoQ和CK活性均极显著升高(0.05≤P < 0.01)，血浆HK活性有低于对照组的趋势(0.05≤P < 0.10)，血浆ATPase活性有高于对照组的趋势(P < 0.10)。
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表 4 胍基乙酸对保育猪血浆糖代谢关键酶和呼吸链相关酶活性的影响 Table 4 Effects of guanidine acetic acid on the activities of glycometabolism key enzymes and respiratory chain related enzymes in plasma of nursery pigs (n=4) |
由表 4和图 1可知，饲粮中添加胍基乙酸，可产生ATP的PK、IDH、MDH、NADH-CoQ和ATPase活性升高2.53、3.12、1.51、4.92和1.83倍，消耗ATP的PFK和CK活性升高2.52和2.02倍。
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红色向上箭头代表促进作用。丙酮酸激酶、异柠檬酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、NADH-Q还原酶和ATP合成酶为产生ATP的酶，己糖激酶和磷酸果糖激酶为消耗ATP的酶。 The red up arrows represented the role of promotion. Pyruvate kinase (PK), isocitrate dehydrogenase (IDH), malate dehydrogenase (MDH), nicotinamide adenine dinucleotide coenzyme Q reductase (NADH-CoQ) and adenosine triphosphate (ATP) synthase (ATPase) were enzymes that produced ATP, and hexokinase (HK) and fructose-6-phosphate kinase (PFK) were enzymes that consumed ATP. 图 1 胍基乙酸对糖代谢的影响 Figure 1 Effects of guanidine acetic acid on glycometabolism |
胍基乙酸是动物机体内合成肌酸的主要内源性物质，既可由机体自身合成也可从食物中获得。本试验研究表明，饲粮中添加胍基乙酸可显著提高保育猪的平均日增重，显著降低料重比，但对平均日采食量无显著影响。这与王欢等[17]、祁永旺等[18]和潘宝海等[9]的研究结果相一致。江涛[19]研究发现，饲粮中添加600 mg/kg胍基乙酸可使肉仔鸡的平均日增重显著升高，料重比显著降低，屠宰率显著升高。Michiels等[20]研究发现，饲粮中添加600 mg/kg胍基乙酸可提高罗斯肉仔鸡的平均日增重和饲料利用率。张德福等[21]发现，饲粮中添加300~600 mg/kg胍基乙酸可改善生长育肥猪的生长性能。
饲粮中添加胍基乙酸可促进机体内肌酸的合成，进而提高磷酸肌酸和ATP等高能量物质的存储量或利用效率，从而促进肌肉能量代谢，减少碳水化合物、蛋白质和脂肪的分解供能，进而加快动物生长[22-23]。
3.2 胍基乙酸对保育猪抗氧化能力的影响动物通过抗氧化系统及时清除体内过多的自由基，维持机体的自由基平衡。MDA是脂质过氧化反应的最终产物，可反映机体内的过氧化程度。SOD是体内的抗氧化酶之一，可将超氧根阴离子歧化为过氧化氢(H2O2)，消除其毒性[24]。GSH可清除体内的自由基，而T-AOC是反映机体总抗氧化机能状况的指标。本试验研究发现，饲粮中添加胍基乙酸可显著提高保育猪的血浆SOD抑制率、GSH含量和T-AOC，但对MDA含量无显著影响。Wang等[25]和王亚琼等[26]研究发现，饲粮中添加胍基乙酸可显著提高肌肉中SOD、过氧化氢酶(catalse，CAT)活性、T-AOC和血液中谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase，GSH-Px)、CAT活性、T-AOC，极显著降低肌肉和血液中MDA含量。可见，胍基乙酸在一定程度上可通过提高抗氧化酶活性进而提高机体的抗氧化能力。
胍基乙酸提高机体抗氧化能力可能与其提高肌酸含量相关。Lawler等[27]体外试验研究表明，高浓度的肌酸可消除自由基。赵力等[28]研究发现，磷酸肌酸可通过减少MDA含量，增加SOD、CAT等抗氧化酶系统功能，降低阿霉素引起的氧化应激，达到保护心肌的作用。Maddock等[29]试验表明，肌酸可提高氧化应激损伤后的DNA活性，保证其功能的正常发挥。
3.3 胍基乙酸对保育猪糖代谢关键酶和呼吸链相关酶的影响HK催化葡萄糖磷酸化生成葡萄糖-6-磷酸，此过程消耗1个ATP。PFK催化果糖-6-磷酸转变为果糖-1, 6-二磷酸，此过程消耗1个ATP。PK催化磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸，同时伴随ATP的产生。三羧酸循环在线粒体中进行，此循环中异柠檬酸氧化脱羧形成α-酮戊二酸，这是三羧酸循环中的第1个脱羧反应，由IDH催化，伴有NADH的生成。MDH催化苹果酸脱氢生成草酰乙酸，伴有NADH的生成[30]。
血液中酶活性的变化在一定程度上可反映机体的生理状态[31]。本试验中，与对照组相比，胍基乙酸组保育猪的血浆PFK、PK、IDH和MDH活性均极显著升高，由图 1可知，血浆中葡萄糖的分解代谢增强。而洑琴等[32]研究表明，250 mg/kg胍基乙酸组建鲤肌肉中PK和琥珀酸脱氢酶活性显著降低，但肌糖原含量显著增加，这可能是动物的种属差异造成的。
三羧酸循环酶系生成的NADH，可以直接进入呼吸链与氧反应，同时伴有2.5个ATP的生成。胍基乙酸引起NADH-CoQ和ATPase活性升高，这可能与其升高体内肌酸水平相关。孙正武[33]研究发现，磷酸肌酸可不同程度地提高脂多糖诱导的人静脉细胞线粒体呼吸链复合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ的活性。研究也表明，磷酸肌酸可促进线粒体内ATP的生成，维持能量的正常生成与转运[15, 34-36]。
胍基乙酸在肝脏与S-腺苷蛋氨酸(SAM)形成肌酸，肌酸在CK催化下与ATP反应生成磷酸肌酸和二磷酸腺苷(ADP)。本试验中，饲粮中添加胍基乙酸可使产生ATP的PK、IDH、MDH、NADH-CoQ和ATPase活性相对升高2.53、3.12、1.51、4.92和1.83倍，可使消耗ATP的PFK和CK活性升高2.52和2.02倍。ATP合成的相对量远大于ATP的消耗量，故饲粮中添加胍基乙酸可提高机体ATP水平。
4 结论饲粮中添加600 mg/kg胍基乙酸可改善保育猪的生长性能，提高其抗氧化能力，并可通过提高血浆PFK、PK、IDH、MDH、NADH-CoQ和ATPase的活性，促进体内分解代谢，提高机体ATP水平，进而可能促进储能组织(肌肉和脂肪)的合成。
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