Chen LX et al. (2007) Livest Sci 109: 19-23.
小肠中氨基酸的主要代谢情况
肠粘膜中蛋白质的合成：< 摄取的必需氨基酸的10%
肠内腔细菌蛋白质和小肽的合成：> 摄取的必需氨基酸的65%
Stoll et al. (1998) J Nutr Dai et al. (2010) Amino Acids. doi: 10.1007/s00726-010-0556-9
理想 蛋白质
动物营养中又一个 概念转变的典范
营养上非必需氨基酸
Wu (2010) Adv Nutr 1:1-7
V. 小肠的氨基酸营养供给
应用研究：
以机理为基础的研究促进动物生产
新生动物消化道的营养供给：为什么？
初生仔猪小肠功能紊乱是影响存活的主要因素 不成熟的消化道和不适宜的营养减少了肠粘膜屏障的成熟和增加感染 疾病的风险。 氨基酸是支持肠道生长发育的关键营养物质。
日粮蛋白质 胃和小肠 蛋白酶
多肽 小肠 肽酶
单胃动物消化吸收 的新观念
(Wu G. 2010. Adv Nutr 1:1-7)
二肽酶或 三肽酶
小肽 (2 或 3 个氨基酸残基)
转运
游离氨基酸
转运
肠上皮细胞和内腔 微生物
蛋白质
游离氨基酸和小肽
(5-75%)
门静脉
氧化
CO2 + ATP
(25-95%)
Burrin et al. 2005; 2006
门脉组织对整体氨基酸代谢的贡献
氨基酸
赖氨酸 亮氨酸 苯丙氨酸
猪
绵羊
(% 机体)
44
50
46
49
52
51
MacRae et al. 1997; Stoll et al. 1999 Van Goudoever et al. 2000 Van der Shoor et al. 2001
草酰乙酸
磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸
二氧化碳 二氧化碳
乳酸
丙氨酸
谷氨酸、谷氨酰胺和天冬氨酸的分解代谢对动物生存是必需的
谷氨酸 谷氨酰胺 天冬氨酸
小肠
小肠上皮细胞
CO2 + H2O
门静脉
神经毒性
Stout et al. (1998)
猪肠上皮细胞中必需氨基酸的分解代谢
氨基酸
二氧化碳产量 (nmol/mg 蛋白质/45 min)
谷氨酰胺 谷氨酸 精氨酸 苏氨酸 半胱氨酸
Wu 1998; Burrin et al. 2005 Wang X et al. 2007 Chan et al (2008)
氧化代谢底物 水-电解质吸收 血管新生和血流 细胞增殖（隐窝/淋巴） 多胺合成
一氧化氮合成
粘膜生成 谷胱甘肽合成 免疫屏障功能
COOH
非必需氨基酸和 NM (例： Arg, Ala, Tyr)
II.小肠氨基酸代谢的生理学特性
胃肠道和肝脏具有很高的蛋白质合成
胃肠
肝脏
肌肉
鼠 绵羊 猪 奶牛 人类
每日蛋白质合成相对量
100
125
7
78
50
3
95
85
12
45
27
1.6
38
25
1.5
猪胃肠道占体重的比例< 4% ，但消耗了超过20%的氧
Science (May 2005)
小肠作为淋巴器官(Science 307; March 2005)
主细胞
免疫球蛋白A
上皮细胞识别细 菌的信号传感
T和B淋巴细胞
血浆细胞
派伊尔结
粘膜内淋巴细胞 树突状细胞
调节性T细胞
噬菌体细胞 粘膜固有层
小肠的细胞类型
干细胞
在从隐窝向绒毛顶端迁移时，干细胞分化成下列4种成熟细胞类型。
48 32
53 75 (85% 氧化为 CO2)
参考文献
Beaufrère 等， (1992) Vander Schoor 等， (2003) Darmaun 等， (1997) Riedijk 等， (2007)
仔猪小肠对必需氨基酸和非必需氨基酸的降解
必需氨基酸 %
精氨酸 40 组氨酸 29 异亮氨酸 34 亮氨酸 36 赖氨酸 45 蛋氨酸 31 苯丙氨酸 37 脯氨酸 41 苏氨酸 50 色氨酸 25 缬氨酸 35
Wu et al. (2005) Biology of Metabolism in Growing Animals, Elsevier
小肠中存在大量的氨基酸代谢，这有助于消化道内的氮的循环 和转化。（有利的一面）
日粮中仅有一部分氨基酸进入门脉循环，这就减少了日粮中用 于动物生长的氨基酸。（不利的一面）
多肽 小肠 肽酶
教科书关于 单胃动物蛋白质 消化和吸收的观念
游离AA 吸收
肠上皮细胞
消化后，将近100%的氨基酸
门静脉
Maynard LA, Loosli JK, Hintz HF and Warner RG (1979) Animal Nutrition. 7th ed. McGraw-Hill Book Company, New York, NY
(Wu et al. 2005. Biology of Metabolism of Growing Animals)
小肠氨基酸代谢的新观念对动物营养具有重要的意义 例：动物饲养中理想蛋白质的应用
组织蛋白质中的必需氨基酸组成 日粮中的理想蛋白质
理想蛋白质概念的修订 营养上必需氨基酸
进入肝门静脉的日粮AA
亮氨酸 缬氨酸
异亮氨酸
3.21 ± 0.18 1.38 ±0.07
2.97 ±0.19
蛋氨酸 苯丙氨酸
0.012 ± 0.001 0.016 ±0.001
赖氨酸, 组氨酸, 苏氨酸, 色氨酸
0.00
Chen LX et al. (2007) Livest Sci 109: 19-23.
哺乳仔猪肠上皮细胞中必需氨基酸的分解代谢 在必需氨基酸中，支链氨基酸，精氨酸和脯氨酸被大量降解 蛋氨酸和苯丙氨酸的降解在数量上是可以忽略的 组氨酸, 赖氨酸, 苏氨酸, 或 色氨酸 不发生降解。
小肠的功能
食物消化和营养运输（生命的基础） 机体内环境和外环境分离的屏障（排除病原体和迁移内腔微生物
进入循环） 最大的淋巴器官（保护机体抵抗外源病原） 代谢转化（例如：氨基酸合成）
Wu (1998) Trends Comp Biochem Physiol 4:39-74
日粮蛋白质 胃和小肠 蛋白酶
小肠大量地代谢日粮中的谷氨酸，谷氨酰胺，天冬氨酸，脯氨酸
ห้องสมุดไป่ตู้
主要产物：
ATP 二氧化碳 氨 谷胱甘肽 瓜氨酸 精氨酸 丙氨酸
Wu (1998) J Nutr 128:1249-1252; Burrin et al. 2005
谷胱甘肽
谷氨酰胺 谷氨酸 -酮戊二酸
脯氨酸
鸟氨酸
尿素 循环
精氨酸
天冬 氨酸
三羧酸 循环
（动物营养学中概念转变的一个主要典范）
Wu et al. (2004) J Nutr Biochem 15:442-451; Burrin et al. 2005
例：初生时低体重乳猪的氧化应激和肠重量的降低
猪
空肠重量 氧化型谷胱甘肽 /谷胱甘肽
(g)
(nmol/nmol)
正常初生重 (1.43 kg)
2. Crampton EW 和 Harris LE (1969) 动物应用营养。
2nd ed. W.H. Freeman and Company, San Francisco, CA.
3. Cullison AE 和 Lowrey RS (1987) 饲料和饲养。
4th ed. Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, NJ.
肠道氨基酸：营养的新视角
伍国耀，博士
氨基酸生物化学和营养 动物科技学院
德克萨斯农工大学 大学城，德克萨斯，美国 77843
邮箱: g-wu@
I. 关于小肠的基本概念
内脏解剖图（肝脏和门静脉回流组织） 肝脏和门静脉回流组织(PDV)
肝脏
门静脉
胃 脾
十二指肠
胰腺
肠系膜 上静脉
肠系膜 静脉
非必需氨基酸 %
丙氨酸 10 天冬酰胺 26 天冬氨酸 95 胱氨酸 31 谷氨酸 97 谷氨酰胺 67 甘氨酸 31 丝氨酸 34 酪氨酸 29
占日粮摄入量的% Stoll and Burrin (2006) J Anim Sci 84: E60-E72 Wu et al. (2010) Dynamics in Animal Nutrition
胃内同位素灌注
内脏代谢= 胃内流量 – 静脉流量
肠腔
13COOH 13C 13C 13C-NH2 13COOH
粘膜蛋白 代谢
静脉内同位素灌注 Burrin et al. 2005
吸收 全身的血液
人类婴儿对首次通过内脏的肠道氨基酸的大量代谢
氨基酸
亮氨酸 赖氨酸 谷氨酰胺 谷氨酸
内脏代谢 占肠吸收量的%
1) 潘氏细胞 2) 杯状细胞—粘液蛋白合成和分泌
3) 内分泌细胞—消化道源激素
4) 吸收上皮细胞（肠上皮细胞）—吸收 免疫细胞（主细胞，T和B细胞，派伊尔(氏)淋巴集结，树突细胞，上皮内淋巴 细胞，浆细胞和 噬菌体 ） 血管（内皮细胞和平滑肌细胞）—血管新生，血流和营养运输
Wu (1998) Trends Comp Biochem Physiol 4:39-74
小肠对能量的高需求