三丁酸甘油酯对断奶仔猪生长性能及肠道健康的调控

■王 萌 黄铁军 张 勇，

（1.沈阳农业大学畜牧兽医学院，辽宁沈阳 110866；2.乐达（广州）香味剂有限公司，广东广州510530）

众所周知，断奶能够对仔猪消化道产生一系列不利影响，包括绒毛萎缩、隐窝加深以及酶活性的降低。断奶所带来的压力同样会使仔猪生长受阻，并造成仔猪腹泻以及由此产生的一系列经济损失。三丁酸甘油酯是一种很好的丁酸来源，与其他丁酸盐相比，具有半衰期长、无臭味、安全无毒副作用等特点，并有益于维护肠黏膜形态，而且能够为消化道提供营养需要，从而来预防断奶对仔猪造成的应激。同时，三丁酸甘油酯作为一种潜在的抗生素替代品得到越来越广泛的关注。本文就三丁酸甘油酯的理化性质、生物学功能以及其对断奶仔猪生长性能和肠道健康的调控进行了简要综述。

1 三丁酸甘油酯的理化性质及生物学功能

三丁酸甘油酯(甘油三丁酸酯，tributyrin，C15H26O6)是由1分子甘油三酯和3分子丁酸酯化而形成的，与丁酸盐相比具有不易挥发、半衰期长、无臭味等优点。并且三丁酸甘油酯的抗癌效果也高于丁酸盐。三丁酸甘油酯呈中性，化学性质稳定，能够通过胃到达肠道后段，在大肠内被胰脂肪酶迅速分解成甘油和丁酸。短链脂肪酸在动物肠道内是由厌氧菌将一系列未经消化的多糖、蛋白质、纤维素和淀粉发酵后形成的副产物，其中最为重要的就是丁酸，丁酸不仅能够预防渗透性腹泻的发生，还能为结肠细胞提供所需的碳水化合物和能量，是肠道细胞重要的能量来源。丁酸在动物肠道被吸收后，进入到结肠上皮细胞，在此95%的丁酸会被氧化成酮体用来合成ATP。丁酸除了具有为肠道上皮细胞提供能量的功能之外，还具有能够影响肠道健康的广泛的细胞功能。例如，潜在的抗癌和抗炎作用，影响肠道屏障功能以及抗氧化等作用。丁酸的很多性能都与其能够抑制组蛋白去乙酰化酶的合成有关，在正常细胞内丁酸被氧化成酮体用来合成ATP，在肿瘤细胞中丁酸不经过氧化直接到达细胞核中通过抑制组蛋白去乙酰化酶的合成对基因进行调控。丁酸的抗炎机制与核因子（NF-κB）相关，NF-κB能够调控编码促炎细胞因子、诱导炎症酶、粘附因子、生长因子、热激蛋白和免疫受体的基因表达。

2 三丁酸甘油酯对断奶仔猪生长性能的影响

断奶造成的仔猪胃肠道功能紊乱，小肠绒毛萎缩，隐窝深度增加和酶活性降低使得断奶仔猪生长受阻并发生腹泻。丁酸以其营养肠道并为肠道上皮细胞提供能量的作用，被用来减缓断奶应激，提高断奶仔猪的生长性能。丁酸在动物肠道被吸收的同时还能够促进肠道中Na+、K+和水的吸收，从而起到止泻的作用。Hou等对18日龄断奶仔猪所做的试验研究表明，与对照组相比，添加0.5%的三丁酸甘油酯能够显著提高断奶仔猪日增重，降低料肉比和腹泻率。杨玲考察了三丁酸甘油酯对21日龄断奶仔猪的应用效果，结果显示，添加 0.08%和0.15%三丁酸甘油酯，具有提高断奶仔猪平均日增重、平均日采食量，降低料重比的效果，尤其添加0.15%三丁酸甘油酯降低腹泻率效果更为明显。侯改凤等研究表明，日粮中添加0.2%三丁酸甘油酯能够显著提高断奶仔猪日采食量和日增重，并降低料重比、腹泻率和发病率。刘统等对40日龄断奶仔猪进行为期28 d的试验结果表明，日粮中添加0.1%和0.2%的三丁酸甘油酯采食量分别提高0.5%和2.1%，但是差异不显著（P＞0.05）；日增重分别提高4.5%（P＞0.05）和16.69%（P＜0.05）；料肉比分别降低5.46%（P＞0.05）和13.67%（P＜0.05）。由此得出日粮中添加0.2%的三丁酸甘油脂效果较好。

3 三丁酸甘油酯对肠道健康的调控

3.1 为肠道提供能量，维护菌群平衡

三丁酸甘油酯是一种酸化剂，在动物肠道内被分解为甘油和丁酸并通过丁酸来发挥作用。丁酸具有水脂两亲性，在pH值为4～6时不易被分解，因此它可以穿过具有酸性环境的胃和小肠，直接进入盲肠和结肠中继续发挥作用。体外研究表明，丁酸是结肠细胞能量来源的首选底物。结肠细胞能够使丁酸迅速进行新陈代谢，丁酸通过脂肪酸氧化形成脂质合成的前体物或被完全氧化成CO2。丁酸能够通过羟基-甲基-戊二酰基-辅酶A合成路径促进脂质合成乙酰辅酶A或酮体。因此，肠道上皮组织的许多关键化合物的合成都与丁酸的新陈代谢有关。同时，当丁酸进入细菌细胞后会分解成丁酸根离子和氢离子，氢离子浓度升高就会使大肠杆菌、沙门氏菌等有害菌大量死亡，而乳酸杆菌等有益菌则因其耐酸性而大量增殖。从而起到维护肠道菌群平衡的作用。

3.2 改善肠道形态，维持肠道黏膜结构屏障

丁酸除了能够抑制有害菌生长外，还具有保护肠道的作用。丁酸能够促进黏膜细胞增殖，改善肠道细胞的发育以及维护结肠的屏障功能。Li Dong等对宫内生长迟缓的哺乳仔猪进行的研究表明，添加三丁酸甘油酯能够显著增加十二指肠和空肠的绒毛长度、绒毛表面积、黏膜厚度和降低隐窝深度。肠道上皮细胞的完整性是肠道发挥正常生理功能的保障。Hou等研究了三丁酸甘油酯对乙酸诱发的猪结肠炎模型的影响，结果表明，在炎症情况下饲喂三丁酸甘油酯能够提高肠道黏膜屏障功能和肠道营养物质吸收能力，同时三丁酸甘油酯能够提高结肠黏膜表皮生长因子受体（EGFR）基因的表达。有研究表明，表皮生长因子（EGF）和表皮生长因子受体（EGFR）在修复小肠黏膜损伤中起重要作用。EGF和EGFR不仅能够促进肠上皮细胞增殖和迁移而且在黏膜上皮细胞再生过程中具有重要作用。EGFR信号传导有益于维持肠道内环境的稳定。

肠道上皮细胞的屏障功能是通过紧密连接来实现的。紧密连接是由多种特殊的蛋白质和细胞间的联接复合物构成的，这些特殊的蛋白质包括：咬合蛋白（occludin）,闭合蛋白（claudins）和闭合小环蛋白家族（zonula occludens proteins,ZO家族）等。Gail A等对患有酒精诱导性肠道损伤的小鼠饲喂三丁酸甘油酯的试验研究结果表明，三丁酸甘油酯能够保护回肠和结肠近端的紧密连接蛋白（ZO-1,occludin）的表达，丁酸受体（GPR109A）和载体（SLC5A8）的表达免受短期酒精接触的影响，从而维持肠道上皮细胞的屏障功能。

3.3 三丁酸甘油酯的抗癌功能

诱导细胞凋亡是三丁酸甘油酯抑制癌细胞生长的一个重要机制，许多研究均已表明，三丁酸甘油酯对多种癌细胞株都具有诱导程序化细胞死亡的功能，并且其作用效果高于丁酸盐。三丁酸甘油酯诱导细胞凋亡是通过激活caspase-3的活性来实现的，三丁酸甘油酯能够上调Bax的表达，下调Bcl-2的表达从而使细胞色素c等穿过线粒体膜进入细胞质中引起细胞凋亡。同时，caspase-3可将PARP进行剪切，促进p53基因的表达，以此来诱导细胞凋亡（见图1）。

一些研究表明，三丁酸甘油酯作为一种组蛋白去乙酰化酶抑制剂能够强烈的激活p21cip/waf基因的表达。p21cip/waf是一种肿瘤抑制基因，能够影响细胞分裂，细胞死亡，修复和分化等多种过程。丁酸能够增加大鼠结肠黏膜p21cip/waf基因的表达，丁酸的这种功能与其能够增强组蛋白乙酰化相关。

三丁酸甘油酯能够诱导细胞分化与其能够抑制细胞外信号调节激酶（EPK）的活性，激活p38蛋白激酶的路径相关。此外，三丁酸甘油酯还可以调控一些NF-κB依赖性基因的表达，例如上调NDRG1和β-casein的表达，下调c-myc的表达，从而起到诱导细胞分化，产生抗癌作用（见图1）。

图1 三丁酸甘油酯的抗癌功能

4 小结

三丁酸甘油酯作为一种很好的丁酸来源，不仅能够提高动物饲料消化率，改善动物生长性能，而且还具有维护动物肠道菌群平衡以及抗癌等功能。但其作用机制尚未完全清楚。同时，三丁酸甘油酯也是一种潜在的抗生素替代品。因此，三丁酸甘油酯作为一种新型饲料添加剂在动物生产中具有广泛的研究意义。

（参考文献27篇，刊略，需者可函索）