随着人们营养观念的转变，低脂肪、高蛋白的乳品成为需求的主流。因此，调控乳的组成成为反刍动物营养研究的热点之一。反刍动物有别于单胃动物，其降解功能强大的瘤胃会改变饲粮的供应模式，多年来研究人员致力于通过供应不同蛋白源饲料及过瘤胃氨基酸(通常是Met和Lys)来提高乳蛋白产量，但收效不大。乳腺是合成乳汁的主要场所，乳腺如何摄取氨基酸，又如何对摄入的氨基酸进行代谢，都将关系到乳蛋白的合成，所以只有了解了泌乳反刍动物乳腺的氨基酸代谢模式，才能够对其进行合理调控。为此本文从氨基酸供应、乳腺对氨基酸的摄取、乳腺氨基酸的代谢、能量供应对乳蛋白合成的调节等方面，综述了泌乳反刍动物乳腺的氨基酸代谢。
1氨基酸供应
1.1 血浆和血细胞在氨基酸运输过程中的作用
测定血液氨基酸浓度有一定的技术难度，所以研究乳腺摄取氨基酸的动力效应多是采用血浆动静脉差异技术。但是如果血细胞参与乳腺氨基酸的运输，那么采用该技术就会低估血液氨基酸的转运能力。研究人员就此进行了研究，结果不尽一致。Hanigan等研究发现泌乳奶牛血液和血浆供应氨基酸的数量不一致。Bequette等证实山羊血细胞不参与氨基酸的运输。Mackle等进一步研究发现，游离氨基酸主要通过血浆运输到奶牛乳腺，而红细胞仅参与各别氨基酸(Leu、Met和Thr)的少量运输，而且血浆和血液必需氨基酸动静脉差异高度相关。因此，采用血浆动静脉差异技术研究乳腺摄取氨基酸的动力效应，应该可以反映乳腺的真实状态。
1.2肽参与乳腺氨基酸的供应情况
乳腺从血液中摄取的游离氨基酸量与合成乳蛋白的氨基酸量并不一致，Lys、Arg、Ile、Leu和Val的摄入量高于输出量，而Met、Phe、His和Thr的摄入量低于输出量。这样就出现了两个问题。第一，对于摄入量不足的氨基酸，不足的部分如何补足，这一过程受何种机制调控？第二，对于另外一些氨基酸，乳腺为何过量摄取它们？
1.2.1检测肽参与乳腺氨基酸代谢的方法及测定结果
由于缺少直接测定乳腺摄取非游离态氨基酸含量的技术，所以多采用稳定的同位素标记技术来间接评定非游离态氨基酸在乳蛋白合成中的作用。通过同位素灌注，在血浆游离氨基酸和乳酪蛋白同位素峰值达到稳定后(要求灌注时间达20h以上)，比较两者的同位素峰值。如果两者的同位素峰值相等，那么生成酪蛋白的氨基酸全部来自血浆游离氨基酸，而如果乳酪蛋白中的峰值低于血浆氨基酸中的峰值，那么非标记的氨基酸前体(循环肽或周转代谢较慢的结构蛋白)就参与了酪蛋白的合成[6]。其参与程度可通过计算获得：肽参与氨基酸供应的程度(%)＝(1-酪蛋白同位素峰值/血浆同位素峰值)×100%。
1.2.2 额外添加游离氨基酸对肽参与乳腺氨基酸供应的影响
肽参与乳蛋白中Phe、Tyr和Met的供应会随灌注相应的游离氨基酸而降低，但肽参与乳蛋白中Lys的供应并不随Lys的灌注而降低。Chen等的研究发现，奶牛胃肠道可以检出肽转运载体(PepT1)，而在乳腺检测不到。Bequette等进一步综述了大量文献后认为，肽在被乳腺摄入之前，在细胞表面水解为游离的氨基酸，所以在乳腺未能检测到肽转运载体。这一理论可以解释游离氨基酸的供应会使肽的作用降低，但是无法解释Lys灌注前后肽的作用大小不变这一现象。而Mabjeesh等认为，虽然尚无直接的证据证明存在乳腺肽转运系统，但研究结果表明，乳腺可以利用肽结合态的氨基酸。因此，应该存在着乳腺肽转运系统，这些肽转运系统具有氨基酸序列的专一性，其调控会因游离氨基酸供应的不同而异。合成乳蛋白所需的氨基酸主要来自血浆中的游离氨基酸和肽。虽然目前尚不能证明两者存在各自的转运系统，但两者间应存在一定的联系，受一定机制的调控。这些工作有待进一步研究。
2 乳腺对氨基酸的摄取
研究乳腺对氨基酸的摄取，需要考虑乳腺氨基酸转运系统的活力，乳腺摄入的血浆游离氨基酸量占血浆总氨基酸流量的百分比(Km)，及血浆游离氨基酸的净摄入量。Mabjeesh等提出，以动静脉浓度差与乳腺血流量的乘积再除以静脉浓度来表示乳腺氨基酸转运系统活力，其结果表明，不同氨基酸的乳腺转运系统活力(ml·min-1半个乳腺)不同，His、Arg、Pro小于200，Lys在200至300之间，Tyr和Val在300至500之间，Ile在500至700之间，Leu、Phe和Met在800至1400之间；而且，除His外，泌乳阶段并不对这种活力构成显著影响。
乳腺摄入的血浆游离氨基酸量占血浆总氨基酸流量的百分比(Km)，与游离氨基酸的添加量并不成正比。研究表明，His、Ser、Phe和Ala的Km值低于20%；Arg、Thr、Tyr和Leu的Km值在20%~30%之间；Pro、Ile、Lys和Val的Km值在30%~40%之间，而泌乳阶段并不对Km值产生显著影响。灌注游离氨基酸时，虽然血浆中游离氨基酸浓度和流量极显著增加，分别加60%～82%和23%～42%，但Km值会极显著(P≤0.001)降低(8%～31%)，乳腺转运系统活力也会降低。例如同时灌注Lys(8.9g·h-1)和Met(2g·h-1)后，极显著地降低Lys(P=0.005)和Met(P=0.001)的血浆转运系统活力，显著降低Arg的血浆转运系统活力(P=0.05)。同时乳腺净摄入的血液游离氨基酸量也会随游离氨基酸的灌注而降低，但是血浆游离氨基酸的净摄入量(以动静脉浓度差与血流量的乘积表示)维持稳定。
乳腺对氨基酸的摄取是相对保守的，不同的氨基酸转运系统活力不同，Km值也不同。正常情况下，它们会维持在一个特定的范围内；当过量添加游离氨基酸时，它们会通过下调而维持血浆游离氨基酸净摄入量的稳定。
3乳腺氨基酸的代谢
有关乳腺为什么要过量摄入某些游离氨基酸，最初人们认为这些过量摄入的氨基酸不仅参与乳汁的合成，还参与乳腺结构蛋白的构建。乳腺合成的蛋白总量比其分泌的乳蛋白量高42%~72%。但近年的研究表明事实并非完全如此。Mabjeesh等发现，虽然在不同泌乳阶段间比较，乳腺内有39%的非乳蛋白合成，但在同一泌乳阶段内比较，乳腺合成的蛋白总量与分泌的乳蛋白量是相近的，乳腺摄入的氨基酸基本不参与乳腺结构蛋白的构建，因为这部分蛋白可通过组织蛋白的自身更新而获得。研究表明，乳腺摄入的氨基酸除直接用于合成乳蛋白外，仍有一部分氨基酸参与合成其它功能物质和支链氨基酸，例如Leu、Val和Ile参与合成非必需氨基酸；Met参与合成磷脂、肉毒碱、肌肉素和多胺及Cys；Arg参与氮的氧化]。这正是乳腺过量摄入氨基酸的作用所在。正常情况下Leu的绝对氧化损失为5g·d-1、Lys的氧化损失占乳腺摄入Lys的近20%、Met约为10%，随着供应量的增加氨基酸的氧化增强。
乳腺对不同氨基酸的摄入能力不同，乳腺过量摄入的氨基酸并非参与乳腺结构蛋白的构建，而是通过氧化过程参与合成其它功能物质和支链氨基酸，而由于摄入不足和氧化导致的氨基酸缺口，则由肽来供应；同时，在过量供应氨基酸和葡萄糖的情况下，乳腺通过自身调整氨基酸的摄入和代谢，维持乳蛋白浓度的稳定。但现有数据尚不能准确地给出肽的转运机制，揭示乳腺中葡萄糖的代谢模式，因此这两方面应是今后研究的重点。灌注技术耗资大、技术要求高、动物处于应激状态，使该技术的应用性和准确性受到限制，因此，有必要寻找新的研究手段。本课题组基于以上原因，建立了乳腺细胞培养和监测系统，为深入研究乳腺代谢构建了平台。
4能量供应对乳蛋白合成的调节
糖代谢与氨基酸代谢密切相关。糖的供应缺乏时，细胞的能量水平下降，影响需要消耗大量高能磷酸化合物的蛋白质生物合成过程，明显抑制蛋白质的合成速率。Rulquin等通过十二指肠灌注葡萄糖，研究了能量供应对乳蛋白合成的影响。他们发现，十二指肠灌注葡萄糖可使乳动脉中氨基酸浓度升高，乳蛋白产量增加，但并不影响乳腺动静脉氨基酸浓度差，不影响乳腺氨基酸的摄取，从而不改变乳蛋白浓度。一般认为，糖的分解增强除了提供蛋白质合成所需的能量外，还可合成某些非必需氨基酸[16]，因此，灌注葡萄糖可增加非必需氨基酸的合成，反馈抑制必需氨基酸的消耗和分解。但是Rulquin等的试验中发现，灌注葡萄糖时，乳动脉中生糖氨基酸和血浆尿素氮浓度保持不变。换言之，葡萄糖灌注如何增加乳蛋白产量尚需大量研究以予解释，正如Bequette等指出的乳腺中能量代谢和氨基酸代谢之间的关系应是今后进一步研究的重点。
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