生物素，又称维生素H或辅酶R，是动物生长所必需的水溶性含硫维生素，是机体碳水化合物、脂肪和蛋白质代谢中不可或缺的维生素之一^[1]。生物素作为羧化酶的必需辅助因子，在维持上皮细胞组织结构的完整和健全中起重要作用^[2]。过去人们普遍认为生物素低浓度广泛分布在动植物中，动物可从食物中获取，机体本身也可通过瘤胃、肠道微生物合成，因此生物素可以满足动物生产需要^[3]。但饲料原料中生物素含量低，可利用生物素不到生物素含量的1/2^[4-5]，加上动物生产水平逐步提高，饲料加工工艺的改进，集约化饲养方式普及等因素的影响，动物生物素需要量随之增加。因此，出现生物素摄入不足而引起动物生长发育缓慢、皮炎、脱发等，严重可患糖尿病和免疫性疾病^[6]。近年来生物素在动物毛发生长方面的相关研究也逐渐受到重视，本文综述了生物素的代谢途径、缺乏症、对动物毛发的影响，以期为生物素在动物毛发生长中的应用提供参考依据。

1 生物素在动物体内的代谢途径

生物素以羧化酶辅酶的形式存在于动物体中，参与脂类、碳水化合物和蛋白质三大养分的代谢调节^[7-8]。在脂肪代谢的过程中，生物素通过增加乙酰辅酶A羧化酶的活性来促进脂肪酸的合成。在碳水化合物代谢以及糖原异生中，生物素具有固定二氧化碳的生理功能。生物素酶参与三羧酸循环，并在产能过程中起到促进磷酸化的作用^[9]。在蛋白质代谢中，生物素作为丙酰辅酶A羧化酶的辅酶，在氨基酸脱氨、氨基甲酞转移以及亮氨酸、色氨酸分解代谢中起重要作用。因此，生物素是一种重要的维生素，尽管其需要量很低，但在动物营养代谢中对其有绝对依赖作用。

2 生物素对皮肤毛发生长和肢蹄健康的作用

生物素可直接调控毛囊细胞的代谢，也可通过影响采食量或代谢间接影响毛囊发育。Tahmasbi等^[10]研究发现，生物素缺乏时有明显的毛囊根内鞘坏死，直接影响毛囊功能而抑制毛发生长，导致毛发受损。间接影响的作用机理是生物素在毛囊碳水化合物的代谢过程中，以辅酶的形式使丙酰辅酶A转变为甲基丙二酰辅酶A，从而使丙酸盐进入三羧酸循环(TCA)，通过促进磷酸化在产能过程中发挥重要作用。另外生物素通过参与核酸代谢在毛囊合成中起重要作用，在丝氨酸、组氨酸等氨基酸、嘌呤和嘧啶转化为单个碳片段中至关重要，影响细胞分裂和蛋白质合成^[11]。生物素在角蛋白合成和表皮细胞增殖的基因表达过程中也起着重要作用，可以促进角蛋白生成，影响表皮细胞的扩散和分化，并有效地减少蛋鸡的出血、皮炎、脱发等疾病发生^[12]。徐晓燕等^[13]发现生物素在角质化中也起重要作用，当细胞死亡后角蛋白网络结构成为动物蹄的蹄壁。

生物素是角蛋白合成和脂肪生成的必需营养素，参与表皮细胞的分化及角蛋白和细胞内胶结物质的产生，通过影响角化过程对动物肢、蹄健康有重要影响。辽宁绒山羊舍饲群体中肢蹄病发病率呈现增加趋势，为预防舍饲绒山羊肢蹄病发生，项目组开展了生物素对肢蹄健康影响及其调控作用研究。结果表明，未发生肢蹄病的舍饲绒山羊饲粮添加生物素，可降低血糖和胰岛素水平，反馈性提高胰高血糖素水平，同时增强了机体血清抗氧化酶活性，对肢蹄和骨关节标记物虽无显著影响，但对提高绒山羊健康水平和预防肢蹄病有一定作用^[14]。进一步对肢蹄病绒山羊饲喂生物素进行研究，结果表明日补饲250~300 mg生物素有利于肢蹄病绒山羊康复。其机制可能与生物素促进葡萄糖激酶或胰岛素(INS)受体表达增强相关^[15]。张鹏等^[16]对泌乳奶牛肢蹄病的研究也认为，饲喂25~30 mg生物素可提高蹄壳硬度，改善肢蹄健康。

3 生物素缺乏原因及临床症状 3.1 生物素缺乏原因

生物素缺乏主要由多种先天和后天原因导致。先天性生物素酶缺乏症是由于遗传性生物素吸收与利用障碍，导致生物素酶(BTD)、钠依赖性多种维生素转运蛋白(SMVT)和全羧化酶合成酶3种酶的活性下降^[17]，导致动物体内生物素水平显著下降。胰腺释放的BTD与蛋白质结合释放生物素，在肠道上皮被吸收。SMVT能促进生物素在肠道、肾脏、肝脏和其他器官中的跨膜转运。全羧化酶合成酶的作用是将生物素与羧化酶上的赖氨酸残基连接起来^[1]。长期缺乏生物素的机体中，会使BTD、SMVT或全羧化酶合成酶基因中具有双等位基因致病突变，从而可导致严重的生物素酶缺乏症。

后天原因导致的生物素缺乏主要有：1)生物素以低浓度广泛分布在所有动植物中，以结合和游离2种形式存在于自然界中。动物不能直接利用结合形态的生物素，需要与赖氨酸结合，即在体内通过其侧链上的羧基与酶蛋白的赖氨酸相结合形成共价键，需要通过肠道生物素酶的降解而释放出来，成为游离形态的生物素，动物才能吸收利用^[18]。因此只有部分生物素能被吸收利用，导致生物素的生物学利用率较低。2)饲粮中过量抗生素如磺胺类等药物的使用，可干扰肠道细菌合成生物素^[19]。有些猪饲粮中如长期添加广谱抗菌药物会影响肠道细菌合成生物素，从而导致生物素的需求量增加。3)饲粮中含有与生物素发生拮抗作用的物质，与生物素结合导致生物素活性减弱。例如，长期给畜禽饲喂生鸡蛋和淡水鱼，生物素与蛋清中的抗生物素蛋白结合，阻碍生物素的吸收从而导致生物素缺乏^[20]。

3.2 生物素缺乏的临床症状

动物出现生物素缺乏通常表现为皮疹、脱发、肌张力减退等症状^[21]。轻度时表现为结痂，重则出现严重的皮炎症状。因此，生物素缺乏首先表现在皮肤系统，对大多动物来说，通常都表现为表皮损伤。先天性生物素相关酶缺乏症(如羧化酶全酶合成酶)主要表现在皮肤和神经系统症状，伴有不同程度的体重减轻、脱发、脂溢性皮炎、结膜炎等。

火鸡对生物素需要量较大，饲粮生物素摄入不足常出现典型生物素缺乏症状^[22]，以雄火鸡症状最为明显，表现为羽毛干脆，青铜色羽毛往往出现白色羽毛条纹^[23]。家禽生物素缺乏初期表现为皮肤炎症、羽毛不整和生长抑制，随后损害的部位是脚，脚底变的粗糙、硬且开裂、出血，当细菌进入伤口时通常会变得更加严重，会出现脚趾坏死、脱落及腿皮肤呈干燥鳞状等症状^[24]，然后是嘴并扩展到整个喙周围，最后眼睑肿胀并粘连在一起。

在20世纪70年代，一些报告表明在现代生产系统中以常见饲粮喂养猪观察到的疾病与生物素缺乏症类似^[6]。猪的生物素缺乏是普遍存在的，会导致机体脂类代谢以及能量生成的异常，从而出现了生长速度缓慢、皮肤干燥、皮毛蓬乱稀疏或者脱毛、软趾跟的糜烂以及脚趾的广泛开裂^[25]，由生物素缺乏导致的皮肤炎类似于必需脂肪酸缺乏的临床症状^[26]。

毛皮动物生物素缺乏可导致湿疹、瘙痒的症状，重则发生结痂，会毛皮质量降低。随生物素缺乏情况的增加，角化过度变得明显，可患角化过度症，并且最终皮肤剥落^[27]。水貂生物素缺乏临床症状表现为每年8月初身体和背部脱毛，严重的几乎无毛。幼水貂生物素缺乏表现为被毛推迟到每年9月初才会出现灰色皮毛。在妊娠期间的银黑狐生物素缺乏，可使幼仔脚掌水肿，被毛呈灰色^[28]。在羊生物素缺乏试验中，向动物喂食蛋清生物素蛋白诱导生物素缺乏会导致羊毛褪色和脱毛，尤其是眼睛周围^[11]。成年牛在瘤胃功能完好时，很少出现生物素缺乏症状，高产奶牛生物素缺乏的临床症状表现为蹄病、跋脚、产奶量下降、繁殖力下降^[29]。Indyk等^[30]研究中发现，生物素缺乏出现奶牛角中水分含量变高，从而造成软角^[31]，正常牛血清中生物素浓度要显著高于患病牛，牛角的水分含量也要比患病牛低9%。

Yuasa等^[32]用低碳水化合物和高脂肪饮食喂养小鼠9周后，出现脱毛和皮炎症状，各器官生物素水平明显下降。魏九玲^[33]研究发现，缺乏生物素的大鼠临床症状表现为脱毛、行为减少、体重减轻。犬生物素缺乏会造成特有的面部和眼部周围脱毛，严重的情况还会出现痂皮。据报道，饲喂大量的生鸡蛋会造成这种现象，因为生鸡蛋中含有抗生物素蛋白，会影响生物素在肠道的吸收^[34]。多种动物试验表明，生物素缺乏甚至也会导致胎儿畸形、致死^[35-36]。

4 生物素的应用 4.1 生物素在单胃动物生产中的应用

单胃动物对生物素需要量很低，大多数天然饲料原料并不含有充足的生物素，如小麦中几乎不含动物可利用的生物素，因此必须通过预混料提供，但高昂的成本限制了其在低价产品中的使用^[37]。试验已证实，畜禽饲粮中添加生物素可以降低腿病的发生率和死亡率。封伟贤^[38]报道，饲粮中缺乏生物素雏鸡出现皮肤炎、弱腿症、死亡率上升，添加0.2 mg/kg生物素可降低25%的发病率。Youssef等^[39]研究得出，在含水量为25%干燥的垫料上，高生物素添加水平0.2 mg/kg可以降低足底皮炎的发生率。刘学剑^[40]研究提出，种鸡需要100~200 mg/t的生物素，才能维持蛋正常的孵化率。韩春芳^[41]研究认为，在种鸡饲粮中增加生物素用量，能显著减少后代的爪垫问题，建议种鸡饲粮生物素添加量为0.2 mg/kg。目前，我国集约化养殖的高产蛋鸡品种生物素推荐用量为0.15~0.25 mg/kg^[42]，NRC对多种家禽的生物素建议添加量是0.15~0.30 mg/kg。朱勇文等^[43]在对北京鸭生物素缺乏症研究中发现，3 g/kg蛋清粉组出现较严重的脚裂症，生物素添加水平高于0.15 mg/kg时，脚裂症得到有效缓解。

不同阶段猪饲粮中生物素推荐添加量为0.15~0.25 mg/kg。Kopinski等^[44]在第5天断奶仔猪的饲粮中添加不同梯度浓度的玉米-酪蛋白颗粒饲粮，未补充生物素的猪出现生物素缺乏症，并出现足部病变和皮肤脓疱，最终确定最佳生物素添加量为100 μg/kg。Martelli等^[45]报道，一旦猪出现蹄裂的症状，可在饲粮中添加0.2 mg/kg剂量的生物素长期使用，可使蹄裂症状完全治愈；在猪饲粮中添加500 μg/kg的生物素能改善猪蹄角强度。

4.2 生物素在反刍动物生产中的应用

反刍动物瘤胃内细菌生长尤以纤维素分解菌对生物素有绝对的需要，生物素与反刍动物糖异生、丙酸代谢、脂肪酸合成有关。研究表明，给母牛补充20 mg/d生物素，可提高血浆和初乳中生物素含量^[46]。Bergsten等^[47]研究了在奶牛饲粮中添加20 mg/d生物素对牛肢蹄病等的影响，结果表明，添加生物素可降低肢蹄病的发病率。同时有研究发现在每头幼牛的饲粮中添加10~20 mg/(kg·d)生物素，可以减少各种足部疾病的发病率。余超等^[48]研究发现，在奶牛饲粮中添加30 mg/d生物素并没有发现蹄质量硬度以及水分含量的显著变化，可能试验期短，生物素对牛蹄健康的影响没有体现，推测只有长时间补充生物素才会有改善牛蹄健康的效果，但该机理仍有待研究。Bampidis等^[49]在希腊母绵羊饲粮中添加5.25 mg/d生物素，蹄部溃疡和蹄跟损伤病变在7个月内愈合(4个月内愈合效果明显)并改善运动情况。辽宁绒山羊饲粮中建议添加量为250~300 mg/d有利于机体健康和预防肢蹄病^[14]。Tahmasbi等^[10]进行了一项试验，开发了一种体外技术，研究生物素在羊毛囊生长和活力中的作用，从而对羊毛生长进行调节，结果表明生物素在毛囊的生长活力的调节中起到重要的作用，增加了ATP浓度和毛囊蛋白质合成的速率，但这种效果的机制尚不清楚。

5 小结

综上所述，生物素是动物代谢中重要的维生素之一，其在动物皮肤、毛发生长中能提高组织及毛囊角蛋白合成，减少皮肤炎、肢蹄病等。目前对生物素调控动物毛发生长的机理研究甚少，部分动物的生物学需要量尚不明确，在生物素的应用方面始终还存在一定的局限性。因此，在畜禽生产应用中，不断深入生物素的研究，使生物素添加水平更精准应用更广泛，进一步揭示生物素在动物生产中的应用和开发潜力，并为生物素在动物毛发生长上的应用提供有效依据，同时为改善动物毛皮品质提供新的途径。