背景及概述^[1][2]

核苷酸是細(xì)胞內(nèi)重要的組分，不僅參與機(jī)體遺傳物質(zhì)的合成，而且還對(duì)機(jī)體的能量代謝、功能調(diào)節(jié)以及機(jī)體免疫起著重要作用。近幾年的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)動(dòng)物(乳豬、仔豬、雛雞等)處于快速生長(zhǎng)階段或受到免疫挑戰(zhàn)以及肝損傷時(shí)，外源核苷酸成為不可缺少的營(yíng)養(yǎng)成分。目前，核苷酸作為一種新型的飼料添加劑受到了廣泛關(guān)注。相關(guān)研究表明，哺乳動(dòng)物乳汁中含有豐富的核苷酸，而且核苷酸在乳汁中的比例受到泌乳期和動(dòng)物種類的影響。尿苷酸是合尿苷的磷酸酯。視連接部位不同，有尿苷2′-磷酸(2′-尿苷酸)、尿苷3′-磷酸(3′-尿苷酸)和尿苷5′-磷酸(5′-尿苷酸)三種。在體內(nèi)通常是尿苷5′-磷酸酯。數(shù)據(jù)表明，母豬乳汁中，無(wú)論是泌乳前期、中期還是后期，尿苷酸在乳汁中占總核苷酸的比例都占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，其數(shù)值甚至能達(dá)到總核苷酸量的90%以上。

另外，將仔豬教槽料和母豬泌乳后期乳中的核苷酸含量進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，在5種核苷酸中，仔豬教槽料中最缺乏尿苷酸，而其他核苷酸缺乏較少或不缺乏。因此，如果豬乳中的核苷酸含量代表仔豬對(duì)核苷酸的需要量的話，那么可以斷定在5種核苷酸中，仔豬最缺乏尿苷酸。尿苷酸作為豬乳中核苷酸的重要組成部分，是泌乳后期豬乳中含量最高的核苷酸，其含量是胞苷酸、腺苷酸和鳥(niǎo)苷酸含量的20～40倍，也是仔豬斷奶后最缺乏的核苷酸。據(jù)報(bào)道，尿苷酸與其他單核苷酸聯(lián)合添加不僅可以激活嬰兒的腸道免疫、細(xì)菌性免疫功能，減少腹瀉，還增強(qiáng)對(duì)細(xì)菌感染抵抗力。除此之外，核苷酸對(duì)幼齡動(dòng)物維持機(jī)體免疫系統(tǒng)功能、腸道成熟、肝臟的生長(zhǎng)發(fā)育和代謝以及脂質(zhì)代謝等方面都表現(xiàn)出重要的促進(jìn)作用。

結(jié)構(gòu)^[2]

5'－尿嘧啶核苷酸(uridine5'-monophosphate，5'UMP)是由尿嘧啶、核糖和磷酸組成的單核苷酸，分子式為C9H13N2O9P，相對(duì)分子質(zhì)量為324.18，白色結(jié)晶，pH7.0時(shí)的摩爾消光系數(shù)為10.0×103。由于尿嘧啶堿基具有共軛雙鍵，在紫外光區(qū)具有強(qiáng)烈的吸收特性，其吸收在260nm處左右。5'UMP多以5'－尿苷酸二鈉(5'-uridylicaciddisodiumsalt，UMPNa2)的形式存在，分子式為C9H11N2Na2O9P·7H2O。UMPNa2固體為白色晶體或白色結(jié)晶粉末，多有鮮味，晶體一般含7個(gè)結(jié)晶水，相對(duì)分子質(zhì)量為368.16(以無(wú)水計(jì))，易溶于水(41g/dL)，微溶于甲醇，難溶于乙醇、丙酮等有機(jī)溶劑，其水溶液無(wú)色澄清，pH為7.0～8.5(5%水溶液)。

合成途徑^[2]

總體來(lái)說(shuō)，生物體內(nèi)核苷酸的來(lái)源有2條途徑，即從頭合成以及補(bǔ)救合成，具體合成途徑。從頭合成途徑中，以天冬氨酸、谷氨酰胺和CO2為原料，在CAD［氨甲酰磷酸合成酶Ⅱ(carbamylphosphatesynthetaseⅡ，CPSⅡase)、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶(aspartatetranscarbamoylase，ATCase)和二氫乳清酸脫氫酶(dihydroorotatehydrogenase，DHOase)的合稱］的催化下合成乳清酸(6－羧基尿嘧啶)，形成嘧啶環(huán)，之后在乳清酸磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(orotatephosphoribosyltransferase，OPＲTase)的催化下與5－磷酸核糖－1－焦磷酸(PＲPP)作用生成乳清核苷酸，經(jīng)乳清酸核苷酸羧酶(orotidylatedecarboxylase，ODC)的作用，生成尿嘧啶核苷酸(UMP，也稱一磷酸尿苷酸)。在此過(guò)程中，CAD催化底物合成嘧啶環(huán)的過(guò)程是嘧啶核苷酸重頭合成的限速步驟，該過(guò)程需要大量的ATP來(lái)供給能量。另外一個(gè)維持細(xì)胞內(nèi)核苷酸代謝池穩(wěn)態(tài)的途徑是補(bǔ)救合成途徑。在補(bǔ)救合成途徑中，90%以上的堿基參與再循環(huán)過(guò)程。也就是說(shuō)，補(bǔ)救合成途徑主要依賴于可利用的嘌呤堿和嘧啶堿的含量，而這些堿基既可來(lái)源于機(jī)體自身核苷酸以及生物大分子的代謝，又可通過(guò)食物核酸物質(zhì)分解來(lái)進(jìn)行補(bǔ)充，主要以連接核苷和堿基(核酸或核苷酸的水解產(chǎn)物)為特征，耗能很低。

此外，生物體內(nèi)利用乳清酸(維生素B13)轉(zhuǎn)化生成UMP也是一種重要的代謝途徑，轉(zhuǎn)化過(guò)程中添加的底物乳清酸可以通過(guò)2步反應(yīng)轉(zhuǎn)化生成UMP：1)乳清酸與PＲPP在乳清酸磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶的催化下，形成乳清酸核苷酸(orotidinemomophosephate，OMP)；2)OMP在乳清酸核苷酸脫羧酶的催化下，脫去OMP上的羧基，就形成了UMP。此過(guò)程中，重要前體物質(zhì)PＲPP的合成也很關(guān)鍵，其主要由5'－磷酸核糖和ATP在焦磷酸激酶的催化下合成。研究證明，一些組織從頭合成核苷酸的能力有限，需要額外補(bǔ)充能為補(bǔ)救途徑利用的原料。例如，腸黏膜、骨髓造血細(xì)胞、白細(xì)胞、紅細(xì)胞和淋巴細(xì)胞等不具備從頭合成核苷酸的能力，只能利用補(bǔ)救途徑合成核苷酸。這表明，外源性補(bǔ)充核苷酸對(duì)于這些細(xì)胞來(lái)說(shuō)是很重要的。

吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)^[2]

外源核苷酸與核苷的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和利用是一系列復(fù)雜的過(guò)程。在生理狀態(tài)下，核苷酸僅有一部分可以透過(guò)細(xì)胞膜，這可能是由于核苷酸轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)比較缺乏導(dǎo)致的。同時(shí)核苷酸攜帶有帶負(fù)電荷的磷酸基團(tuán)，這也阻礙了腸道對(duì)它的吸收。大部分核苷酸需酶解之后代謝為核苷或堿基才可被小腸吸收。內(nèi)切酶、磷酸二酯酶和核苷磷酸化酶是轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程的主要酶(這些酶來(lái)自腸上皮刷狀緣細(xì)胞、胰腺和膽汁)。飼糧中的以及內(nèi)源性的核苷和堿基有90%被轉(zhuǎn)運(yùn)到腸細(xì)胞。其中，核苷通過(guò)易化擴(kuò)散和特異性Na+載體轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制被轉(zhuǎn)運(yùn)到腸上皮細(xì)胞；而外源性和內(nèi)源性的核苷酸和核苷降解產(chǎn)物－－主要是含氮堿基(如腺嘌呤、胞嘧啶、鳥(niǎo)嘌呤、次黃嘌呤、尿嘧啶或胸腺嘧啶)則進(jìn)入肝門靜脈，這些分子被運(yùn)送到肝細(xì)胞進(jìn)一步代謝，隨后，它們從肝臟釋放出去進(jìn)入體循環(huán)并進(jìn)入肌肉組織，其中一部分嘌呤堿代謝為尿酸，而嘧啶堿被分解為β－丙氨酸和β－氨基異丁酸。

尿苷酸在小腸腔中主要被分解為尿苷而不是尿嘧啶堿基，因此避免了轉(zhuǎn)運(yùn)體被其他相關(guān)嘧啶類物質(zhì)抑制的過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn)，尿苷載體不識(shí)別核糖，推測(cè)尿苷載體可能與之前研究報(bào)道的尿嘧啶載體不同，此外，尿苷載體似乎也不識(shí)別尿苷酸，但可以識(shí)別其他的核苷，如起到抑制作用的腺苷、鳥(niǎo)苷和胞苷等。由于尿苷載體識(shí)別的物質(zhì)種類不同，導(dǎo)致不同物質(zhì)對(duì)小腸吸收尿苷的影響程度也就不同。核糖不影響小腸對(duì)尿苷的吸收，且尿嘧啶僅輕微抑制小腸吸收尿苷。UMP、二磷酸尿苷(UDP)和三磷酸尿苷(UTP)在初始階段只有輕微的抑制作用，但是隨著離體腸道體外孵育時(shí)間的延長(zhǎng)，它們的抑制作用增強(qiáng)。核苷(如胞苷、鳥(niǎo)苷和腺苷)對(duì)尿苷的吸收具有很強(qiáng)的抑制作用。試驗(yàn)證明，尿苷在小腸內(nèi)吸收主要依賴于Na+介導(dǎo)的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制，這與葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)方式有很大的相似性。

生物學(xué)功能^[2]

1. 尿苷酸與免疫。免疫系統(tǒng)，作為機(jī)體抵御外來(lái)病原體的武器，對(duì)于幼齡動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育起著至關(guān)重要的作用。研究表明，核苷酸的添加不僅能影響腸道類淋巴細(xì)胞的成熟，增強(qiáng)機(jī)體自然殺傷細(xì)胞的活性，影響免疫亞群在體內(nèi)的分布，還能刺激動(dòng)物機(jī)體的特異性和非特異性免疫，影響與免疫有關(guān)細(xì)胞的繁殖與分化。補(bǔ)充核苷酸還可以降低輻射誘導(dǎo)的腸損傷后的大鼠腸道炎癥反應(yīng)，提高雙糖酶活性，降低死亡率。若核苷酸缺乏，則會(huì)降低動(dòng)物機(jī)體脾臟細(xì)胞分泌白細(xì)胞介素－2的能力，降低自然殺傷細(xì)胞的活性，甚至影響T細(xì)胞依賴型抗原的體液免疫應(yīng)答。飼糧中添加構(gòu)成尿苷酸的堿基尿嘧啶，可以顯著降低小鼠對(duì)病原菌的易感性，提高機(jī)體在病原菌感染后的死亡率。這表明尿苷酸作為一種核苷酸，對(duì)動(dòng)物機(jī)體的免疫是起著重要作用的。

2. 尿苷酸與氧化應(yīng)激。正常情況下，機(jī)體的氧自由基的產(chǎn)生與清除處于動(dòng)態(tài)平衡內(nèi)，但當(dāng)機(jī)體處于環(huán)境應(yīng)激、斷奶應(yīng)激時(shí)，機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生的大量氧自由基就會(huì)對(duì)機(jī)體造成損害。國(guó)內(nèi)外的一些研究表明，添加核苷酸混合物、核酸或脫氧核糖核酸可提高動(dòng)物機(jī)體的抗氧化能力。膳食核酸能夠增強(qiáng)機(jī)體抗氧化能力，提高細(xì)胞免疫功能，促進(jìn)機(jī)體的新陳代謝，提高DNA修復(fù)能力。從國(guó)內(nèi)外的研究結(jié)果來(lái)看，核苷酸或核酸有提高機(jī)體抗氧化能力的作用，此外添加核苷酸單體對(duì)仔豬的抗氧化能力的提高也有一定的作用。研究表明，飼糧添加0.25%尿苷酸可提高斷奶仔豬抗氧化能力，但添加0.15%尿苷酸抗氧化作用不明顯。楊研究結(jié)果表明，飼糧添加0.25%的尿苷酸可以提高斷奶仔豬機(jī)體的抗氧化能力，增加機(jī)體超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)活性以及總抗氧化能力(T-AOC)，降低丙二醛(MDA)含量，綜上，尿苷酸能夠提高幼齡動(dòng)物機(jī)體的抗氧化能力，但抗氧化作用的發(fā)揮與其添加量存在直接的關(guān)系。

3. 尿苷酸與細(xì)胞周期。動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育與細(xì)胞的快速增殖分裂息息相關(guān)，更與生物大分子的轉(zhuǎn)錄、復(fù)制緊密聯(lián)系。細(xì)胞分裂周期的長(zhǎng)短主要取決于細(xì)胞分裂間期。有研究表明，在該分裂期時(shí)，嘧啶核苷酸合成酶活性顯著增加，這說(shuō)明尿苷酸與胞苷酸在細(xì)胞分裂期需求量增加。動(dòng)物試驗(yàn)表明，尿苷和肌苷等合用能促進(jìn)心肌細(xì)胞代謝，加速蛋白質(zhì)、核酸生物合成和能量產(chǎn)生，可促進(jìn)和改善腦細(xì)胞代謝。將仔豬教槽料和母豬泌乳后期乳中的核苷酸含量進(jìn)行比較，仔豬教槽料中最缺乏尿苷酸，而其他核苷酸缺乏較少或不缺乏。因此，補(bǔ)充尿苷酸，恰恰能修補(bǔ)幾種核苷酸參與遺傳物質(zhì)合成的原料“短板”；而且相比較嘧啶核苷酸的從頭合成，及時(shí)補(bǔ)充外源性尿苷酸，加快了遺傳物質(zhì)合成原料的供給，極有可能會(huì)降低細(xì)胞間期S期的時(shí)間間隔，縮短細(xì)胞的分裂周期，進(jìn)而促進(jìn)機(jī)體的生長(zhǎng)。

在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用^[2]

1. 提高動(dòng)物采食量

尿苷酸作為呈味核苷酸，其本身具備誘食的功效。在畜禽應(yīng)用領(lǐng)域，飼糧中添加0.07%尿苷酸能顯著提高仔豬采食量。研究結(jié)果表明，飼糧中添加0.25%尿苷酸能提高斷奶仔豬平均日采食量，但差異不顯著。在水產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域，尿苷酸對(duì)一些水產(chǎn)動(dòng)物具有較好的誘食效果，而對(duì)另一些水產(chǎn)動(dòng)物卻沒(méi)有誘食作用。尿苷酸對(duì)鰻鱺具有非常強(qiáng)誘食作用，但對(duì)鱉卻沒(méi)有誘食作用。由于畜禽和水產(chǎn)動(dòng)物在消化生理等方面存在諸多差異，尿苷酸在不同動(dòng)物生產(chǎn)中的誘食效果還需要開(kāi)展更多的應(yīng)用研究去證實(shí)。

2. 促進(jìn)腸道發(fā)育，維護(hù)腸道健康

復(fù)合核苷酸對(duì)腸道發(fā)育、自我修復(fù)以及成熟方面的研究相對(duì)已經(jīng)比較全面。按照體重的0.8%添加核苷酸能夠顯著提高小鼠腸道黏膜蛋白質(zhì)以及DNA的含量，提高麥芽糖酶/乳糖酶值以及腸道的絨毛高度，另外核苷酸影響腸道酶活性、腸道發(fā)育與成熟。尿苷酸單獨(dú)使用也能促進(jìn)動(dòng)物腸道的發(fā)育，維持腸道健康。在仔豬飼糧中添加0.07%尿苷酸，與未添加尿苷酸的對(duì)照組相比，仔豬空腸和回腸的絨毛高度都顯著提高。將尿苷酸的核苷形式尿苷聯(lián)合魚油一起添加，能夠抑制魚藤酮對(duì)腸道功能的損傷以及對(duì)腸道緊密連接蛋白的破壞，提高小鼠回腸及結(jié)腸緊密連接蛋白閉鎖小帶蛋白－1(zonulaoccludens1，ZO-1)的表達(dá)以及減少魚藤酮對(duì)腸道的損傷。

3. 降低腹瀉率，提高生長(zhǎng)性能

飼糧中添加尿苷酸能夠提高仔豬的生長(zhǎng)性能。飼糧中添加0.25%的尿苷酸有提高斷奶仔豬平均日增重和平均日采食量、降低料重比和腹瀉頻率的趨勢(shì)；添加0.15%的尿苷酸對(duì)仔豬的生長(zhǎng)性能影響較小，但仔豬腹瀉頻率有所下降，這一結(jié)果也被進(jìn)一步證實(shí)。0.07%尿苷酸添加在仔豬飼糧中，與對(duì)照組相比，仔豬腹瀉率顯著降低(23.26%vs9.17%)，同時(shí)，仔豬平均日增重極顯著提高，料重比極顯著性降低。在凡納濱對(duì)蝦飼料中添加200mg/kg的尿苷酸處理8周，對(duì)其生長(zhǎng)性能沒(méi)有顯著影響。這提示尿苷酸對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)性能的影響或許存在物種特異性。

主要參考資料

[1] 營(yíng)養(yǎng)科學(xué)詞典

[2] 尿苷酸的營(yíng)養(yǎng)代謝與生理功能研究進(jìn)展