通过调节内分泌系统的激素水平,提高动物生产性能,改善胴体组成,提高肉质和饲料转化率已成为畜牧业生产的热点。生长激素(Growth Hormone ,GH)主要通过调节营养物质在肌肉和脂肪组织中的分配,增加蛋白质合成,减少脂肪沉积。GH的分泌受到生长抑素(Somatostatin ,SS)的抑制,用免疫或化学的方法来降低SS的浓度,是促进动物生长的新途径。
1 SS的生理作用和作用机制
1.1 生长抑素的分子结构
SS是一种抑制动物生长的多肽类激素。它是Brazeaur于1973年从羊的下丘脑提取液中分离,同年由River等人工合成的一种14肽,分子量为1658道尔顿,其分子式为H-Ala-Gly-Cys-Lys-Asn-Phe-Phe-Trp-Lys-thr-Phe-Thr-Ser-Cys-OH。天然SS成环状,在3位和14位半胱氨酸之间有一二硫键。所有哺乳动物的生长抑素氨基酸序列都相同,没有种属差异。用放免测定,在中枢及末梢神经、心脏、甲状腺、消化道及胰腺都发现SS样的免疫活性物质,其类型包括前SS、SS-28、SS-14、SS-13等,其中SS-14是SS的主要生物活性结构。
1.2 SS的生理作用
1.2.1 SS的生长轴调控
动物生长是一个复杂的生物代谢过程,受基因型、激素、营养、环境等多方面影响。这些因素直接或间接的影响动物内分泌系统来实现对生长的作用。其作用途径见图l(略)。
下丘脑分泌的GRF和SS属于高位调节因子,它们可以调节动物血中激素的整体平衡水平。GH的分泌同时受生长激素释放因子(GRF)和生长抑制激素(SS)所控制,GRF对垂体分泌GH有促进作用,SS对GH分泌有抑制作用。GH呈脉冲式分泌,SS通过抑制GH的分泌而影响IGF的产生。GH通过与受体结合,诱导肝细胞产生IGF-I,而IGF-I能直接作用于动物体内的多种组织,促进蛋白质合成和细胞增殖,从而促进肌肉、内脏和骨骼的生长。
1.2.2 SS对消化系统的影响
SS广泛存在于消化器官中,抑制胃酸、胃蛋白酶、唾液淀粉酶、胰酶等的分泌,抑制胃排空、胆囊收缩、oddi氏括约肌收缩,抑制消化道对营养物质及离子的吸收。SS的生理分泌或者静脉注入均可抑制胰岛素、胰高血糖素的分泌,导致血液中两激永乎降低。SS还可抑制催产素、不饱和脂肪酸等对胰岛素分泌的直接或间接的作用。因此,SS是机体消化功能的调节因子。
1.3 SS的作用机制
很多研究结果表明,SS可能是通过环磷酸腺苷(cAMP)而对激素分泌发挥影响。也有研究认为,SS可能是通过细胞膜上K+传导刺激抑制外加电压造成的Ca2+流通。故SS对激素分泌抑制是通过减少细胞内cAMP水平,还是改变离子通道状态,还待深入研究。
目前已采用了GH或IGF直接注射的方法,但是低位调节激素的效果并不明显,作用时间短,而且直接注射激素可能造成残留。因此通过高位调节直接中和体内SS,用免疫或化学的方法来降低SS浓度,提高体内的GH浓度,促进动物生长,是一种有效的办法。
2 生长抑素主动免疫促进动物生长
Spencer在80年代初将合成肽SS连接于人血清α-球蛋白上,制成合成肽疫苗给绵羊免疫。3个月内,试验组比对照组增重17.6%。首次证实SS主动免疫能促进动物生长。随后又进一步用SS合成肽疫苗免疫妊娠母羊,结果免疫组羔羊出生例重比对照组高10%,免疫组母羊早期泌乳量也比对照组显著增多(9%),试验组的羔羊生长速度显著高于对照组。经屠宰测定,两组骨酪、肌肉、脂肪之间比例正常,不属于畸形发育。
徐文忠(1992)将SS基因片段连接于乙肝表面抗原(HBsAg)上,最后插入痘苗病毒(vv)的TK基因中,构建了vv-ss/HBsAg重组痘苗病毒,以重组痘苗病毒直接免疫动物,它可以在动物体内表达表面带ss抗原决定簇的HBsAg杂合颗粒并刺激产生SS免疫反应,从而促进动物生长。用重组痘苗病毒免疫4日龄绵羊,结果0~21d与对照组无差异;20~42d增重提高5.96%;42~63d提高17.65%。在另一次试验中发现63d时,母羊的增重效果显著优于公羊;给去势公羊免疫时,63d增重提高24.9%,这与Spencer(1985)的研究结果一致。
Farmer(1994)给妊娠母猪免疫SS,在产后24小时发现免疫对仔猪胰脏、胃和十二指肠的发育以及消化酶活性都产生影响。三个器官的重量、DNA和RNA总量以及酶活性都增加了。Spencer等(1983)报道,主动免疫SS后羊血清中胰岛素样生长因子-I(IGF-I)的浓度上升。认为免疫SS后能提高生长速度的原因之一在于循环中IGF-I浓度的提高。GH的多种生理功能由IGF-I介导。IGF-I作用于生长组织,刺激细胞对氨基酸的利用,促进蛋白质合成,抑制蛋白质分解,从而提高蛋白质的净增长(Ramsay,1990)。
SS免疫对动物生产性能的影响研究结果并不一致,SS免疫中和技术对猪的作用效果不如牛、羊明显,一般认为SS免疫对生长缓慢、非培育品种和雌性动物影响显著。Webb(1986)用免疫源融合蛋白给杂交羔羊主动免疫SS,发现SS免疫的羔羊具有较高的SS抗体血液度,但对体重、DM摄入、饲料转化或骨架重量无影响。
3 生长抑素被动免疫促进动物生长
用SS抗血清和SS单克隆抗体来免疫动物,由于SS分子量很小,无免疫原性,必须与蛋白质载体连接后,制成复合抗原,才能激发动物产生抗体。常用的载体蛋白有:人血清蛋白、甲状腺球蛋白、牛血清白蛋白、卵清蛋白。
Fadlalla(1985)给绵羊被动免疫抗SS,用Cr2O3作标记,观察其在肠道的滞留时间,所有抗SS免疫的试验中,50%的标志物在肠道中的滞留时间比注射非特定抗血清的对照组多19小时。研究表明,生长抑素在调控羔羊胃肠道消化物的流动速度上发挥了重要作用。SS被中和后,胃动物素分泌量减少,胃肠道蠕动速度和食糜流速减慢。Sun(1990)对母羊进行免疫,产奶量提高11.3%,产奶的饲料效率提高12.7%。对杂种羔羊进行免疫,净毛量和毛纤维直径都显著增加。
Sun(1989)在泌乳母羊分娩前10天免疫抗SS,能大量提高产奶量和饲料利用率。发现生产率的提高可能是由于SS对肠道激素或肠道蠕动性的影响。SS可以调节胆囊收缩素(CCK),CCK是调控动物食欲的主要激素之一,其水平与动物的食欲呈负相关。West(1994)给妊娠母羊免疫抗SS,结果表明,免疫母羊的羊羔能消耗更多的母乳,生长速度更快,尤其是在出后2~5周。被动免疫SRIF抗体可以增进食欲,增加产奶量,有助于羔羊快速生长。母猪SS免疫也得到同样的结果,泌乳量增加,母乳的质量更好。
4 半胱氨抑制SS的研究
半脱氢(CS),又称β-巯基乙酸,相当于半胱氨酸的脱竣产物,是辅酶A分子的组成部分,在体内有重要的生理意义。Szabo等(1981)发现,大鼠口服CS(300mg/kg),胃、十二指肠粘膜、胰和下丘脑的SS免疫活性下降。半胱氨作为生长抑素的抑制剂,无论在体内还是体外,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。
王艳玲(1997)给肉用仔鸡添加半胱氨,试验组血液SS含量下降(P<0.01)。王艳玲(1999)发现饲喂半胱胺,奶牛的采食量无明显变化,但饲料转化率明显提高。与对照组比较,试验组SS水平下降88.4%(P<0.05),GH水平提高33.1%(P<0.05)。刘宗柱(1996)给湖羊十二指肠灌注半胱氢后,外周血液生长抑素(SS)水平降低(P<0.01);瘤胃消化代谢增强;十二指肠食糜流量及总氮(TN)流量分别增加15.43%和19.10%(P<0.05=;肠区消化功能显著提高。
5 结语
通过人工调控降低体内SS浓度来促进动物生长,提高生产性能是一个可行的方法。目前人们主要采用主动免疫、被动免疫和利用化学耗竭剂等途径来部分消除动物体内的SS。主动免疫虽具有元激素残留、免疫时间长等优点,但存在免疫反应低下、免疫初期抗体亲和力与抗体滴度间存在一定员相关。55被动免疫似乎克服主动免疫的缺点,然而仍然存在着一些问题:如过敏反应、抗体应用前需要酶切处理、需要多次注射等缺点。而且人工合成SS 肽疫苗成本太高,不适于推广。半胱氨作为生长抑素的抑制剂,有适用范围广、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。