张光磊，欧阳富龙，王勤华，吴 信，范志勇*

（1．湖南农业大学饲料安全与高效利用教育部工程研究中心，湖南长沙 410128；2．中国科学院亚热带研究所，湖南 长沙 410128）

二丁酰环腺苷酸的作用及其在猪生产中的应用

张光磊1，2，欧阳富龙1，王勤华1，2，吴 信2，范志勇1*

（1．湖南农业大学饲料安全与高效利用教育部工程研究中心，湖南长沙 410128；2．中国科学院亚热带研究所，湖南 长沙 410128）

二丁酰环腺苷酸作为环腺苷酸衍生物，它极性小，有亲脂性，可通过细胞膜在细胞内发挥作用；它克服环腺苷酸很难通过细胞膜在细胞内发挥作用只能以注射使用的缺陷，对动物生长有明显促进作用，并可明显改善动物的胴体组成和肉品质，是一种有良好应用前景的动物生长调节剂。

二丁酰环腺苷酸；作用；生产；猪

环腺苷酸（cAMP）是一种广泛存在于生物体内且无特异性的小分子高生物活性物质。其结构特点是单核苷酸AMP分子中的磷酸与核糖形成 3’，5’－环式结构（如图1）。分子量为329．2，可溶于水，对酸、碱、热相当稳定。cAMP在细胞内外快速双向流动，细胞内产生的cAMP可透过细胞膜进入体液中，胞外的cAMP可被细胞摄取。cAMP是生长激素、肾上腺素等多种激素作用的第二信使，是由于某些激素或其他分子信号刺激激活腺苷酸环化酶催化三磷酸腺苷（ATP）环化形成的，具有广泛的营养代谢调节作用，是动物生长的重要调节因子。大量研究资料表明，外源cAMP对动物生长有明显促进作用，并可明显改善动物的胴体组成和肉品质，是一种有良好应用前景的动物生长调节剂［1］。

然而，在细胞外的cAMP很难通过细胞膜在细胞内发挥作用只能以注射使用，限制了其在动物生产领域的应用。根据cAMP这一主要生理特点，将cAMP生物合成一种极性小，有亲脂性，可通过细胞膜在细胞内发挥作用的cAMP衍生物-二丁酰环腺苷酸（dbcAMP，如图2）。cAMP和dbcAMP在结构上的差别是，在核糖2位和腺嘌呤N6位上各带有一个丁酰基，dbcAMP是cAMP的衍生物。与cAMP具有相似的生理功能和作用机制。由于其具有亲脂性，可通过细胞膜在细胞内发挥作用，因而可通过饲料添加使用，克服了cAMP使用上的缺陷。同时由于该物质在体内发挥作用之后，多余的可被磷酸二酯酶分解，不会在体内造成残留，因此，比其他化学合成物质具有更高的安全性［2］。目前关于dbcAMP对猪生长和营养代谢调控的研究比较少，本文通过介绍dbcAMP信号通路以及在猪上的一些应用，为在动物生产领域的应用提供理论依据。

图1 cAMP结构图

图2 dbcAMP结构图

1 二丁酰环腺苷酸的信号通路

作为cAMP的衍生物，dbcAMP的信号通路和cAMP信号通路是一样的，都是由细胞膜中的刺激型受体（Rs）、抑制型受体（Ri）、刺激型调节蛋白（Gs）、抑制型调节蛋白（Gi）及腺苷酸环化酶（AC）和cAMP依赖性蛋白激酶（PKA）组成。Rs和Ri是两种与G蛋白结合的细胞膜受体。各有两个结合位点，一个在质膜表面，能识别细胞外信号并与之结合，另一个位点能与Gs和Gi发生作用。研究发现，Rs总是与Gs相偶联，而Ri则是与Gi相偶联。在静息状态下即细胞没有受到外界信号刺激，信号未能与受体结合时，受体、Gs蛋白和AC分开存在于细胞膜中，Gs的3个亚基呈结合状态，Gsα亚基与二磷酸鸟苷（GDP）结合，AC没有活性。但当细胞受到外界刺激时，胞外信号分子如亲水性化学信号分子（包括神经递质、激素、生长因子等）不能直接进入细胞，首先与受体结合形成激素受体复合体，之后通过Gs蛋白的介导，依次引起膜受体、Gs蛋白、AC分子的构象变化，将胞外信息沿膜受体→Gs蛋白→AC方向传递，从而诱导AC的活化。被激活的AC，催化ATP脱去一个焦磷酸而生成cAMP；生成的cAMP作为第二信使通过激活依赖于cAMP的蛋白激酶A （PKA），使靶细胞蛋白磷酸化，从而调节细胞反应。

2 二丁酰环腺苷酸对猪蛋白质的调控

动物体蛋白质代谢是由激素通过cAMP-蛋白激酶系统综合调节的。cAMP作为生长因子以及细胞因子的第二信使，影响细胞内酶活性或者其他活动，从而实现激素、生长因子以及细胞因子对细胞生命活动的调节作用。cAMP对蛋白的调控作用可以分为直接和间接：cAMP能直接刺激生长激素（GH）的分泌，从而促进蛋白质合成，使体内蛋白质的沉积增加，提高生长速度［3］；cAMP通过促进脂肪分解，改变了体内能量的分配，增加了脂肪和糖的利用，减少蛋白质的分解氧化，从而提高体内蛋白的沉积［4］。

图3 二丁酰环腺苷酸的信号通路

二丁酰cAMP作为cAMP的衍生物，它克服了cAMP的不能直接作用于机体的缺陷，在猪上面应用更为广泛。高士争等人的研究发现［5］，添加20 mg/kg剂量的二丁酰cAMP可显著提高肥育猪肌肉中粗蛋白含量，说明其对蛋白质代谢的调控可促进蛋白质在体内的沉积；田允波等人的研究也证实添加20 mg/kg剂量的二丁酰cAMP可提高肥育猪肌肉中粗蛋白含量［6］。并且他们的研究结果中都发现，添加二丁酰cAMP能够提高血清中谷丙转氨酶（GPT）、谷草转氨酶（GOT）活性和血清总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、球蛋白(GLOB)的含量。而TP、ALB、GLOB含量反映了机体蛋白质的吸收和代谢状况，GPT参与体内转氨基过程，GPT、GOT活性高低反映了蛋白质合成和分解代谢的状况。蛋白质代谢实际上就是氨基酸的代谢，蛋白质的合成与分解都需要有转氨酶来参加。随着血中蛋白质不同程度的升高，血中谷丙转氨酶、谷草转氨酶活性也随着增加，保证了蛋白质的正常代谢。GPT、GOT参与体内转氨基作用，体内转氨酶活性升高，体内蛋白质代谢加强，氨基酸利用率提高，表现为生长速度加快。

3 二丁酰环腺苷酸对猪脂类代谢的调控

动物机体通过在脂肪组织或肝脏合成的脂肪酸，并在脂肪酶的作用下，水解成甘油和脂肪酸。动物机体脂肪的沉积量是脂肪合成代谢和分解代谢的一种平衡状态。cAMP是影响脂肪细胞分化的重要物质，许多激素的促脂肪细胞分化作用都要通过cAMP来介导［7］。含氮类激素的受体分布在细胞膜表面，当细胞受到外界刺激时，胞外信号分子首先与受体结合形成复合体，然后激活细胞膜上的Gs蛋白，被激活的Gs蛋白再激活细胞膜上的AC，催化ATP脱去一个焦磷酸而生成cAMP，提高细胞内cAMP的水平。生成的cAMP作为第二信使通过活化下游的PKA，使靶细胞蛋白磷酸化，经级联放大作用产生效应［8-9］。

cAMP可直接提高脂肪组织中脂肪酶的活性，加速脂肪的分解代谢，诱导生长激素的分泌，在促进蛋白质合成的同时刺激脂肪的分解［10］。而作为cAMP的衍生物，dbcAMP对脂类的调控的可能主要通过影响胰岛素（INS）来实现。许多研究都证实dbcAMP能够减少胰岛素与脂肪细胞的结合，以对抗胰岛素对体脂沉积的促进作用［11］。Liu等对离体的猪脂肪细胞用dbcAMP处理，结果发现dbcAMP能够降低INS与受体结合能力，且降低的程度与INS的浓度有关［12］。Eriksson等对离体的猪脂肪组织用cAMP处理，结果显示dbcAMP可显著降低组织中INS的含量，从而减少了INS与脂肪细胞接触的机会，进而降低了INS在脂肪沉积方面的促进作用［13］。此外，高士争等人的研究发现［5］，添加dbcAMP能够提高猪血清中甘油三脂(TG)、胆固醇(CHO)、高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)、极低密度脂蛋白(VLDL)的含量，TG、CHO含量反映脂类的吸收状况，HDL、LDL和VLDL含量反映脂类在体内的分解与转运以及肝脏脂肪代谢。说明使用dbcAMP后，通过血液转运的TG、HDL和VLDL增多，肝脏和脂肪组织中脂肪代谢速率加快，脂肪的分解代谢加强，合成代谢减弱。

4 二丁酰环腺苷酸对猪胴体的影响

眼肌面积、瘦肉率和背膘厚是反映猪胴体性状的主要指标，眼肌面积与瘦肉率呈正相关［14］。现有的研究资料表明，外源cAMP可明显改善动物的胴体组成。皮下注射cAMP，猪的瘦肉率提高8．73%，眼肌面积增加29．58%，背膘厚降低24．76%。张曦等人的研究结果发现dbcAMP可显著提高猪的眼肌面积和瘦肉率，背膘厚明显降低［15］，严伟达等人的研究也证实了同样的结果［16］。dbcAMP对猪胴体的影响可能主要是通过其对蛋白和脂类的调控，从而达到改善胴体的作用。人为增加靶细胞中dbcAMP的浓度，垂体前叶细胞释放生长激素的量会增加， dbcAMP可促进肝中基因的转录，加强肝中蛋白质的合成，从而使生长速度加快；可改变体内能量的分配，增加糖和脂肪的利用率，减少蛋白质的分解，从而使体内蛋白质沉积增加，改善胴体组成；肝脏和脂肪组织中脂肪代谢速率加快，脂肪的分解代谢加强，合成代谢减弱，从而使胴体背膘厚度降低，瘦肉率增加。

5 小结

在当前抗生素使用越来越受到限制的状况下，dbcAMP作为一种动物生长的调节剂，在调节蛋白代谢、脂质代谢以及改善肉品质等方面发挥着越来越重要的作用。dbcAMP无毒无害，但其生产工艺复杂，这大大限制了其在畜禽饲料中的应用。因此，探究的dbcAMP最适宜添加量，改进其生产方法，降低经济成本，可为dbcAMP的开发利用以及集约化养殖业的可持续发展奠定基础，具有相当可观的发展前景。

［1］ 王丽．二丁酰环腺苷酸对肥育猪胴体品质和肉质的影响及机理研究［D］．哈尔滨：东北农业大学，2009．

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2015-12-09）

张光磊（1990-），男，汉族，山西太原人，硕士研究生，从事动物营养生理与代谢调控研究。

范志勇(1973-)，男，汉族，山西晋中人，湖南农大教授，主要研究方向：动物营养生理代谢调控和营养生物技术。