半恍胺,又称β-巯基乙酸,相当于半恍胺酸的脱羧产物,是辅酶A分子的组成部分,是动物体内的生物活性物质,在体内具有重要的生理作用。大量研究表明,外源添加半胱胺可耗竭体内生长抑素(SS)。SS最初是从羊下丘脑分离的一种14肽(Brazeau,1973),广泛分布于各种动物的中枢神经内系统、肾上腺髓质、胰腺和消化道中。生长抑素除了调控垂体生长激素分泌之外,还抑制组织内分泌和外分泌、细胞再生、营养素吸收等多种生理过程,SS具有免疫反应性和受体作用。自Szabo等(1981)发现半胱胺可以耗竭生长抑素以来,其研究报道越来越多。半胱胺为白色结晶,有不良气味,易溶于水及醇,呈碱性反应,熔点97~98.5℃,可化学合成,也可从动物天然毛发中提取。在空气中极不稳定,易氧化,一般制成盐酸盐,避光保存。
1 半胱胺耗竭生长抑素及其它生理机制
1.1 抑制SS的合成
半胱胺在耗竭神经末梢SS的同时,也引起神经元胞体内SS含量明显下降,而胞体是SS合成的部位,因此提示半胱胺可能抑制SS的生物合成。
1.2 分泌和释放增加
将高浓度的半胱胺直接加入离体培养的下丘脑和皮层细胞,伴随着胞内SS的急剧下降,SS的释放只轻度增加。CSH可以增加血液生长激素(GH)平均浓度,改变GH的分泌,可见血中SS浓度降低了。
1.3 降解和代谢加快
半胱胺有可能通过影响储存SS的囊泡而促进SS14在胞内的降解。
1.4 半胱胺SS分子构型
大量事实表明CSH主要作用是通过SS分子化学修饰,便SS分子失去生物活性和免疫活性。由于完整的SS14肽在半胱胺残基3和14间需要一个完整的二硫键才能维持其生物活性,CSH修饰SS分子就是通过类似的机理。
半胱胺的作用是有选择性的,体内剂量的添加降低SS的免疫反应性,但没有影响组织中其它神经肽或含胱氨酸肽,例如催产素、血管升压素。但催乳素对半胱胺与SS一样敏感,由于催乳素分子内也存在一个分子内二硫键,半胱胺打开催乳素分子内二硫键,使之丧失免疫活性,并进而通过分子间混合二硫键的形成,产生大分子聚合物。
半胱胺可以促进胰腺胰岛素的丢失,但需要的CSH浓度是影响SS的十倍(Pate1,1985)。相反,在CSH存在下,纯化的胰岛素对SS具有敏感性。半胱胺的作用不仅直接与二硫键有关,而且对含胱氨酸肽的有选择性作用可能部分与细胞内环境有关。
给大鼠和肉仔鸡注射CSH便血浆代谢物迅速增加。肉仔鸡被动免疫抗SS(Halletal,1985),血浆代谢物也发生相似的变化,说明CSH的作用是降低SS水平。事实表明SS在调控大鼠应激引起的高血糖症中发挥了作用。外派SS作用于中枢神经系统,抑制垂体促皮质素(ACTH)和肾上腺素分泌。
由CSH引起的葡萄糖释放与肾上腺素的增长成平行关系。随着肾上腺激素和糖皮质激素的增加,葡萄糖、乳酸和游离脂肪酸也相应增加。CSH增强葡萄糖刺激和体内胰岛素的释放,也促进大鼠胰脏中胰高血糖素的释放。SS降低各种动物促分泌素、胰岛素和胰高血糖素的释放,说明SS是胰脏α和β细胞的生理调控因子。CSH通过减少SS对体内胰岛素的抑制作用促进胰岛素和高血糖素的释放。CSH还抑制多巴胺羟化酶的作用,便多巴胺(DA)蓄积,DA有强烈促GH合成和分泌的作用。
2 半胱胺在动物研究中的应用
Gallavan(1988)研究了口服半胱胺对绵羊生长抑素(SS)、采食量(FI)、甲状腺素(T4)和三碘甲腺原氨酸(T3)的影响。每天添加CSH l2Omg/kg体重,共14天,血样测定表明,添加CSH显著降低了体循环SS水平和T4水平,但T3,水平没有变化。SS抑制下丘脑促甲状腺素的释放,因此,降低SS水平可以增加体循环促甲状腺素水平,但采食量下降可降低血浆促甲状腺水平。Lee等(1999)给大鼠皮下注射半胱胺30mg/100g体重,结果表明,平均胰液分泌,包括体积、碳酸氢盐、蛋白质产量分别由18.4muL/3Omin、O.58muEq/3Omin、214.Omug/3Omin 增 加到51.6muL/3Omin、1.52muL/3Omin、596.8mug/3Omin(P<O.05)。体外试验证明,半胱胺也显著增加胰液分泌(P<0.05)。
王艳玲(1998)给试验母鼠灌注半胱胺80mg/kg体重,记录泌乳量、仔鼠体重及采食量,并用放射免疫法测定血液及组织生长抑素、生长激素(GH)、催乳素(PRL)的含量。结果表明,CSH使母鼠哺乳期第10、15、20天的泌乳量明显提高(P<0.05),母鼠采食量略有增加(P>0.05),料奶比明显下降(P<0.05)。哺乳期第15天的血液、下丘脑和大脑皮层SS含量明显下降,血液GH含量显著升高(P<0.05),但第25天元明显变化;母鼠哺乳期血液PRL含量明显下降(P<0.05)。王艳玲(1997)给肉仔鸡添加半胱胺,添加量分别为0(对照)、100、150、200mg/kg体重。结果CSH100、CSH150、CSH200组分别提高了5.7%、3.3%、6.3%;与对照组比较,试验组的血液SS含量均下降了(P<0.01),但GH水平只在CSHlO0组有明显升高(P<0.05),结果提示CSH对内仔鸡的作用同哺乳哺动物(McElwain,1999)一样也呈现剂量依赖性。
艾晓杰(1998)选用二月龄的杂交鹅(川白×太湖)添加半胱胺(lOOmg/kg体重),采血用RLA双抗法测定其中的β-END、IGF-l和各种激素的含量。结果表明,试验组的SS含量较对照组低19.64%(P<O.05),而GH、IGH-l和β-END含量较对照组分别高50.00g(P<0.01)、62.80%(P<0.01)和44.5%(P<0.05);与对照组相比,试验组促甲状腺激素(TSH)低32.32% (P<0.05),T4下降14.7% (p<0.05),T3升高26.80%(P<0.01)。半脱胺可能通过降低鹅血液中SS含量,使β-END、IGF-l、GH和T3水平升高,从而促进鹅的生长。王艳玲等(1999)发现半胱胺使奶牛饲料转化率明显提高。与对照组比较,试验期SS水平下降88.4%(P<0.05),GH水平提高33.1%(P<0.05)。王艳玲(1997)发现CSH使仔鼠初生重提高的同时,血液中SS含量明显下降,结果提示改变仔鼠SS水平,可能提高仔鼠GH分泌;又因SS是广泛抑制激素,SS含量的下降,可能导致仔鼠胰岛素分泌增加,间接提高仔鼠IGF水平。
刘皙洁(1998)给香猪灌注CSH,动物进食正常,胃分泌量大幅度增加,胃液pH略呈下降趋势,胃蛋白酶活性明显增强,血液SS水平下降,外周血液胃泌素水平升高。刘宗柱(1996)给湖羊十二指肠灌注半脱胶后,外用血液生长抑素水平降低(P<0.001),瘤胃消化代谢增强;十二指肠食糜流量及TN流量分别增加15.43%和19.10% (P<0.05);肠区消化功能提高。刘宗柱(1998)用瘤胃生物体外培养的方法,探讨了半胱胶的稳定性及其对瘤胃微生物活动的影响。在人工瘤胃中半胱胺具有较高的稳定性,NH3-N浓度降低28.69%(P<0.0l),MCP浓度提高9.07%(P<O.01),TVFA浓度较对照组升高25.56%(P<0.05),同时,乙酸比例升高,丙酸经例降低,表明半胱胺可影响瘤胃微生物的活动及其区系结构。
3 半恍胺的应用优势
近年来人们利用激素免疫中和技术,中和体内SS,降低SS水平,从而解除抑制,使GH及其它正向调节的激素整体水平提高,促进动物生长。但由于试验步骤繁琐,技术耗资大,在实际生产中难以推广。半胱胺作为生长抑素的抑制剂,在体内、外均可特异地和生长抑素结合,降低体内生长抑素水平,提高生长激素水平,促进畜禽生长。半胱胺价格低廉,可通过口服或注射的方式进入动物体内。与免疫中和技术相比,用化学方法添加半胱胺消除体内的SS,有适用范围厂,价格低廉,使用方便等优点,在畜牧业生产上有一定的发展前景。
4 应注意和尚待解决的问题
①半胱胺能降低SS的免疫活性和生物活性,可作为SS的拮抗剂,但半胱胺可诱发溃疡,耗竭催乳素,抑制多巴胺β-羟化酶和肾上腺皮质Ⅱβ-羟化酶,并有较强的毒性,添加剂量需慎重;②半恍胺作用机制较复杂,到现在还不能回答半胱胺为什么不耗竭其它含二硫键的肽(如加压素)等问题;③半胱胺除影响体内SS水平外,还对体内其它激素、酶及胃肠道代谢产生影响; ④半胱胺添加水平因种属而异,且呈剂量依赖型。