条件必需氨基酸营养代谢与肠道健康

　　小肠是消化、吸收和代谢的重要器官之一，不仅能合成9%-12%的机体蛋白质，而且还是防止外源性抗原进入体内的重要防御屏障。肠组织的蛋白质周转能力远远高于肠外组织，如肠黏膜，生长动物中肠黏膜的蛋白质周转能力是肠外组织的10倍，而成年动物则达到了30倍。如此高的蛋白质和能量利用消耗，肠道在维持其生长和功能时自然有着特殊的营养需求。Lindberg等证实，仔猪肠组织确实存在着特殊的营养需求：①利用了每天摄入的氨基酸将近50%；②代谢的非必需氨基酸（谷氨酸、天冬氨酸和Gln）远高于必需氨基酸；③肠组织利用的必需氨基酸占其摄入氨基酸的50%；④肠组织消耗的葡萄糖85%来源于动脉摄取。由此可见，营养物质尤其是氨基酸，在维持肠道健康和功能方面起着重要的作用。

　　1小肠黏膜屏障

　　肠黏膜屏障包括肠黏液屏障（主要是杯状细胞分泌的黏蛋白）和肠细胞屏障（肠上皮细胞间的紧密连接）。黏液层由黏膜上皮细胞和黏液细胞分泌的凝胶状糖蛋白组成，其功能是：①维持肠道内pH值梯度；②阻止酸和蛋白酶对肠道黏膜的腐蚀；③起润滑作用，使肠道黏膜免受机械损伤；④阻止肠道微生物对肠道黏膜的直接侵蚀；⑤为正常菌群提供适宜的生存环境。黏液层可能被机械力、内源性微生物菌群、胰酶、胆汁、胃蛋白酶等降解，这种降解可能使大分子抗原吸收增加和微生物有机体的黏附。黏蛋白形成保护层覆盖在绒毛上，其分泌可能受神经和激素的双重调节。肠上皮细胞间的紧密连接可有效地阻止大分子物质（如病原菌、抗原等）进入机体。因此，肠道黏膜不仅是机体消化和吸收营养物质的场所，而且还具有重要的防御功能。所以，保持肠黏膜结构的完整性和健康，对于动物的生长发育十分重要。

　　2小肠精氨酸和Gln的代谢及其作用

　　氨基酸进入肠道组织后，通过三种途径代谢：①合成蛋白质；②通过转氨基作用生成其他氨基酸、代谢底物或中间产物；③完全氧化成CO2和H2O。在前两种代谢途径中，氨基酸可被机体用于生长或其他生物学功能。一旦完全氧化成CO2，则是对氨基酸的浪费，尤其是必需氨基酸。

　　2.1精氨酸的代谢和生物功能

　　L-精氨酸在体内起主要的生理作用。L-精氨酸在肝或肾内合成，合成的前体物质是谷氨酸或Gln。经过多个步骤，形成L-鸟氨酸，再由L-鸟氨酸形成L-精氨酸。精氨酸除了构成蛋白质的组分外，主要参与鸟氨酸循环形成尿素，也是一氧化氮（NO）形成的前体物质，对免疫系统和神经系统有重要的调节作用，对促进伤口愈合，促进激素分泌和维持体内正氮平衡等有着重要的作用。

　　2.2 Gln的代谢及其作用

　　Gln主要在骨骼肌中合成和释放，合成的碳架不仅来自肌糖原和血糖，也可来自缬氨酸和异亮氨酸等支链氨基酸的分解产物，支链氨基酸氨基的一部分是合成Gln所必需的。在Gln合成酶的作用下，谷氨酸与氨反应生成Gln。Gln是肠道黏膜细胞的特殊营养物质，对改善氮平衡和节约蛋白质、增强免疫功能、维持酸碱平衡、增加细胞的体积、增强骨骼肌细胞蛋白质的合成等有一定作用，可像葡萄糖一样提供碳链氧化释放能量。Gln在不同的组织中有不同的代谢功能。在肾中，是肾小管泌氨作用的主要氮源；在肝中，是糖异生和尿素合成的原料；在神经组织中，是神经递质的前体物质；在血液中，有暂时解除氨毒的作用。

　　3条件必需氨基酸（Gln、谷氨酸和精氨酸）与肠道健康

　　肠道黏膜条件必需氨基酸的代谢，在调节肠形态和功能完整性起着重要作用。首先，每天食入的谷氨酸、Gln、天冬氨酸和血液Gln进入肠黏膜后，成为小肠能量的主要来源，为小肠养分的主动转运和蛋白质周转提供足量的ATP。其次，精氨酸和Gln的代谢产物鸟氨酸是合成多胺的前体物，多胺是肠道上皮细胞修复所必需的物质。第三，精氨酸是NO的生理来源之一，NO在调节肠道血流量、酶的分泌和上皮细胞生长等起主要作用。第四，谷氨酸是合成谷胱甘肽的前体物，谷胱甘肽是保护肠黏膜免受毒素入侵和氧化损伤的关键组分。

　　3.1 Gln和谷氨酸

　　在肠道吸收的所有氨基酸中，谷氨酸和Gln是研究得最多的两种氨基酸。早在1975年，Windmueller和Spaeth就发现，肠道利用的Gln主要来自于动脉血液循环。在随后的研究中，Windmueller和Spaeth发现，肠道吸收的谷氨酸和Gln主要用于氧化供能。Stoll等用核素标记试验证实了这一点。近来，一系列的研究均表明，每天的食物中50%-95%的谷氨酸和Gln被肠吸收后用于供能，是肠道能量供应的主要来源。肠道吸收谷氨酸和Gln后，除用于氧化供能外，还可促进肠上皮细胞的快速增生和分化，刺激鸟氨酸脱羧酶基因的早期表达和促使多胺的合成。同时，它还是一种重要的生存因子，可抑制细胞凋亡。肠道免疫功能是肠道黏膜屏障功能不可缺少的部分，而作为供能物质的Gln，与肠道免疫不可分割。Gln不仅对肠淋巴细胞的快速增生起到重要作用，而且还是肠内其他功能性成分（核酸、核苷和氨基糖）的重要前体物。缺乏Gln的食物，可引起肠道相关的淋巴组织萎缩，集合淋巴小结内淋巴细胞明显减少；淋巴细胞和巨噬细胞也可摄取和利用大量Gln。Gln既是淋巴细胞受抗原刺激后大量增殖和分化中核苷酸合成的重要前体，又是淋巴细胞的重要能源。Gln还可阻止肠道疾病并发症的出现。Chambon-Savanovitch等研究发现，患内毒素血症的小鼠进食富含谷氨酸食物后，空肠的绒毛面积受损得到改善。

　　3.2精氨酸

　　小肠黏膜中的精氨酸在上皮细胞精氨酸酶Ⅱ的作用下合成NO、多胺、脯氨酸、谷氨酸、尿素和鸟氨酸。精氨酸及其肠内衍生物如NO、多胺和鸟氨酸等，对于维持正常的肠道健康生长起着重要的作用。还有研究表明，精氨酸的肠保护作用主要由其产生的NO完成。NO是一种自由基性质的脂溶性气体物质，由一氧化氮合酶（NOS）催化精氨酸产生。动物消化道均有NOS分布，各段密度不同，其中以小肠最多。NO可影响肠上皮细胞的紧密连接、促进肠道黏液和电解质分泌、调节肠黏膜的血流量和维持肠黏膜微循环。Blachier等的研究表明，精氨酸生成多胺后，可促进肠道上皮细胞的分化增生。因此，必须给予一定量的精氨酸才能满足肠道快速发育的需要。最近的研究表明，精氨酸还可激活肠上皮细胞mTOR和一些激酶信号通路，从而提高蛋白质合成、增强细胞分化能力和有助于修复受损的肠道上皮细胞。

　　4结语

　　近年来，EN应用逐渐多于PN，成为外科临床营养支持的首选途径。大量研究已证明，Gln、谷氨酸和精氨酸作为肠内特殊营养底物而发挥作用。随着人们对Gln、谷氨酸和精氨酸认识的逐步深入，临床上在严重创伤、大手术、烧伤等应激状态下或长期行TPN时补充Gln、谷氨酸和精氨酸，可降低肠黏膜的通透性，维护肠黏膜结构的完整性，增强黏膜免疫功能，减少肠道细菌移位，可避免肠源性感染的发生。