采食是动物维持生存及生产所必需的生命活动。充足的采食量是动物生存及更好发挥其生产潜力的必要保证。影响采食量的因素有很多,包括环境因素、动物因素、饲料因素等。近年来对动物采食量调控的研究越来越受到重视,主要有添加外源添加剂通过神经调节、体液调节等方式来提高采食量。
γ-氨基丁酸(γ-amino butyric acid,GABA)是哺乳动物体内广泛存在的一种抑制性神经递质。据报道称,GABA具有促进动物采食量、抗应激、镇静等生理功能[1]。近年来对饲用GABA在动物饲粮中添加的作用进行了大量的研究。李庆凯等[2]研究证实,夏季泌乳母猪饲粮中添加75 mg/kg GABA可显著提高其采食量,并且刺激与摄食相关的神经肽Y(NPY)和胰岛素的分泌。但GABA调控采食量及缓解热应激的机制目前报道较少,本文首先就GABA调控采食量及缓解热应激机制的研究进展做初步综述。
GABA又称氨酪酸,分子式为NH2CH2CH2COOH,其氨基连接在γ-碳原子上而非在组成蛋白质的α-碳原子上。GABA是谷氨酸(Glu)在谷氨酸脱羧酶(GAD)作用下经α-脱羧反应获得的产物。GABA是中枢神经系统中重要的抑制性氨基酸类神经递质,在不同的部位其作用方式不同,在脑中GABA作用方式以突触后抑制为主,而在髓中则以突触前抑制为主。根据对激动剂、拮抗剂的敏感性可以将GABA受体分为3种亚型:GABAA受体、GABAB受体、GABAC受体[3]。
GABA的生理功能主要体现在其对机体正常生理机能的调控上,主要有降血压、镇静神经、延缓细胞衰老、抗应激等作用[4]。此外,GABA对动物采食量也具有明显的调控作用。Olgiati等[5]研究发现,GABA在不同的试验条件下效应不同。向小鼠脑室内部注射GABA及其转氨酶拮抗剂均降低了小鼠的采食量,并且该效应不受GABA受体拮抗剂的调控,而向小鼠脑室内部注射GABA受体激动剂时,却可以明显提高小鼠的随意采食量及诱导饱食小鼠再次进食,这可能与GABA抑制了其饱感有关。Girard等[6]亦得到相似的结果。Wang等[7]研究发现,过瘤胃保护GABA可以明显的提高奶牛的采食量,并可提高奶牛的泌乳量,且具有剂量效应。
目前,人们对GABA调控采食量的具体作用机制还知之甚少,下面仅就GABA调控采食量的3种作用途径作初步介绍。
饱觉中枢位于下丘脑腹内侧核(VMH),当刺激该区域时动物会出现明显的饱感、拒食,而摧毁此区域后动物则产生对食物贪婪而难以满足的食欲。大量研究表明,机体的营养状态可以通过血液中葡萄糖的浓度及下丘脑中葡萄糖浓度感应元件将信息传送至大脑皮层。据报道,在葡萄糖缺乏时伴随着VMH中GABA浓度的升高,表明GABA可能是葡萄糖与VMH之间的一个联系纽带[8, 9]。
Zhu等[10]研究发现,GABA参与下丘脑对血液中葡萄糖浓度的调控。Sherwi[11]亦证明GABA对VMH具有抑制作用。Wandji等[12]研究表明,向绵羊VMH中注射GABA、GABA前体物L-谷氨酸或者GABAA受体激动剂等均可以提高采食量;而向绵羊皮下或者VMH中注射GABAA受体拮抗剂可以抑制由于葡萄糖缺乏所诱导的摄食行为。Kamatchi等[13]用小鼠进行研究发现,无论是在皮下还是在VMH中注射GABAA受体拮抗剂(印防己毒素和荷包牡丹碱)都可以抑制由禁食引起的采食量提高,并且具有明显的剂量效应,向位于下丘脑腹外侧核(LHA)的饥饿中枢注射GABAA受体拮抗剂则无上述现象,从而证明GABA是通过作用于VMH而非LHA来调控动物采食量的。
味觉受体细胞(TRCs)按其解剖结构可以分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 3种亚型。TRCⅢ与传入神经纤维相嵌合,被认为是真正的受体细胞。TCRⅠ、TRCⅡ缺乏突触结构,被认为是支持细胞或协同细胞。但随后的研究发现TRCⅡ细胞内存在7种横跨膜受体家族以及下游信号因子,这表明TRCⅢ并不是独立的行使味觉功能,而是通过各细胞与细胞间的信息传递而发挥功能。TRCs直接受中枢神经系统支配[14]。
Obata等[15]报道称在小鼠的味蕾细胞内发现了GABA,这表明GABA形式的信号传递可能参与味觉的调控。Cao等[16]报道称GABA是小鼠味蕾细胞内的一种内源性、抑制性的神经传递素。Sheil等[17]报道,采食或摄食属于一种喜好动作,在小鼠延髓内侧微注射GABA可使小鼠产生这种喜好运动,使采食量增加。
NPY是一条含有36个氨基酸的活性单链多肽,由于结构中富含酪氨酸,亦称为神经肽酪氨酸。在中枢神经系统中,NPY具有促进动物采食,影响激素分泌、性行为、呼吸系统、电解质平衡、体温调节、生物节律、学习记忆及情绪等各种生物功能。促摄食的NPY神经元起源于下丘脑弓状核,投射到下丘脑室旁核并释放NPY,在室旁核NPY与其受体Y1和Y5结合,最后通过抑制交感神经和兴奋副交感神经来引发强的摄食反应,最终增加能量沉积[18]。
据报道,GABA是NPY增食效应的一种有效促进剂,GABA促进NPY的分泌,提高血液中NPY的浓度,进而提高动物采食量[1]。Coppola等[19]用小鼠的F334细胞研究发现,无论对小鼠下丘脑室旁核注射NPY还是注射蝇蕈醇(muscimol,MUC;一种GABA受体激动剂)均可以提高小鼠的采食量;2种物质同时注射时的效果显著高于单一地注射NPY或MUC。该结果表明GABA与NPY间存在协同效应,但对GABA与NPY之间的相互作用机制还不清楚。
热应激是指机体应对环境高温所产生的非特异性应答反应。由于温室效应,全球气候逐渐变暖,热应激渐渐地成为了危害畜牧生产的重要因素之一。热应激激活下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA),使肾上腺皮质激素分泌增加,加速体内脂肪、糖原及蛋白质的分解代谢,以致畜禽采食量下降、生长受阻、饲料报酬下降、体重下降。近年来研究发现GABA对畜禽热应激效应具有明显的缓解作用。张铭等[20]研究发现,热应激情况下饲粮中添加GABA可以显著提高母猪的采食量、泌乳量,改善乳脂率,减少掉膘,缩短断奶-发情间隔,显著提高仔猪增重与成活率。徐秋良等[21]研究发现,GABA可以显著降低生长肥育猪血清中促肾上腺皮质激素(ACTH)、皮质醇(COR)、皮质酮(CORT)的浓度。
GABA是神经系统中主要的神经拮抗剂,具有抗热应激与镇静等作用。GABA介导大部分中枢神经及外周神经的消极动作。当大脑中的GABA浓度较低时会引起焦虑等行为,提高GABA浓度可以缓解这种效应。热应激主要通过2种方式影响畜禽生产性能,一种是激活HPA轴和抑制性神经系统;另一种是降低血浆中2种甲状腺素[三碘甲腺原氨酸(T3)、四碘甲腺原氨酸(T4)]、胰岛素的浓度以及提高皮质酮(CS)浓度来影响营养物质合成代谢过程。Dai等[22]以肉鸡为试验对象进行研究,发现热应激情况下饲粮中添加GABA(100 mg/kg)组与不添加GABA组相比不但可以显著提高肉鸡的体重、采食量、日增重、胴体重以及血液中T3、胰岛素的浓度,而且可以显著降低血液中CS的浓度。这表明GABA参与热应激对畜体生产性能、血液指标的影响,可以通过添加GABA缓解热应激效应。
超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)等具有很强的清除活性氧的能力,可提高机体的抗氧化能力,是常用的抗氧化指标;血清丙二醛(MDA)含量是反映生物膜脂质过氧化水平和对细胞膜伤害程度的指标。高温条件下,血清GSH-Px、SOD活性下降,MDA含量升高,机体总抗氧化能力下降[23]。邹晓庭等[24]研究表明,与对照组相比,添加GABA可以显著提高血清GSH-Px活性,显著降低血清COR、CORT及ACTH浓度,同时血清MDA含量呈下降趋势,说明受到热应激的程度较轻。Zhang等[25]亦得到相似的结果。
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