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消化道氨基酸代谢机制..doc

发布:2017-01-09约字共19页下载文档
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消化道氨基酸代谢机制 青 摘要:在肠道代谢过程中,食物必需氨基酸可不同程度被肠道组织利用。为肠道提供能量物质的同时,参与多种生物活性物质的合成,对维持肠道健康有重要意义。但某些氨基酸的不足或限制会对通路造成影响,进而影响蛋白质合成。本文对几种肠道消化比较重要的氨基酸对肠道的影响进行综述。 关键词:肠道:氨基酸:mTOR:GCN2:代谢机制:营养感知 肝脏一直被认为是氨基酸分解及氧化的主要场所,但后来研究,消化道特别是肠道也被认为是一些氨基酸特别是非必需氨基酸如Gln、Glu、Asp代谢的主要场所之一。氨基酸的可用性是一个有机体正常生长,影响蛋白质合成的调控和蛋白质水解的主要影响因素。 在植物和动物蛋白中Gln和Leu含量丰富,但是Arg在食物中和生理溶液中的变化很大。此外,它们也在蛋白质合成中起作用,在肠上皮细胞中,这三种氨基酸单独激活信号通路来促进蛋白质合成,而且可能抑制自噬介导的蛋白质降解。此外,Gln和Arg激活丝裂原活化蛋白激酶和mTOR/p70s6激酶通路,并各自增强粘膜细胞的迁移和恢复(2).通过依赖一氧化氮的cGMP信号级联反应,在肠中Arg调控多种生理活动,有益于细胞稳态和生存。动物体内和体外实验表明,Gln和Arg可以促进细胞增殖,在应对营养剥夺、氧化损伤、应激、免疫学挑战时具有特异性细胞保护作用。此外,当一氧化氮可用时,亮氨酸会加快肠细胞的迁移。因此,通过细胞信号传导机制,Arg、Gln和Leu在肠的生长、完整性和功能中起关键作用。所有植物和动物蛋白都含有大量的Gln和Leu(3)。 此外,在血浆、猪或羊的尿囊液、猪奶中有丰富的游离Gln。但Arg在食物和生理溶液中的含量变化很大,在海产品、种子、坚果、猪或羊的尿囊液中含量丰富,在大多数物种的奶中相对缺乏。断奶的哺乳动物对精氨酸的利用活跃,但未断奶的不活跃(4)。在小肠的首过代谢大约30-50%的必需氨基酸被分解代谢,如在喂奶仔猪中,40%的Leu,30%的Ile,40%的VAL被PDV吸收,少于20%被吸收的支链氨基酸用于小肠蛋白质合成。同样的,羊的消化道也会分解大量的支链氨基酸,这和肠粘膜细胞中的支链氨基酸转氨酶的高活性相关(5)。在猪肠细胞中,缺少酵母氨酸脱氢酶、苏氨酸脱氢酶、苏氨酸水合酶、组氨酸脱羧酶、苯丙氨酸羟化酶,所以在肠粘膜细胞中组氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸的代谢活动很弱,这些必需氨基酸的代谢可能是由于肠道中的微生物起主要作用。20年来,人们通过对家畜(猪、反刍动物)、鸟类、鱼类、和人类在不同的营养、发育、环境、病理下,界定最佳的氨基酸需求量做出了很大努力。此外,近期的研究结果显示小肠是人类和动物氨基酸分解代谢的主要场所,因此调整氨基酸进入门脉循环和在血浆中的模式是有必要的(6)。在成猪中,几乎全部的Gln和40%的Arg和Leu不会进入门静脉循环。这些氨基酸在肠中的代谢活动对生长和健康的影响至关重要。 在肠上皮细胞中,Leu和Arg激活mTOR信号通路促进蛋白质的合成,抑制自噬介导的蛋白质降解。此外,Gln激活促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路和热激蛋白的合成。下面就肠中氨基酸信号进行简单讨论。 以下图为指导,首先了解一下几种氨基酸在通路中的作用: 上面以图像的形式解释一下氨基酸通过通路来调节蛋白质的合成,粗黑线表示激活,细黑线表示抑制。 哺乳动物的雷帕霉素靶(mTOR)属于一种高度保守的Ser/Thr蛋白激酶,是mRNA翻译的主要调控因子。mTOR系统主要由mTORC1和mTORC2两种复合物组成,mTORC1可被雷帕霉素抑制,mTORC2对雷帕霉素耐受。mTOR具有多功能的生物学特性,参与细胞凋亡、细胞生长和蛋白质合成、免疫调节等(1)。 在哺乳动物细胞中,氨基酸充足促进蛋白质合成,在某种程度上通过抑制翻译阻碍者4EBP1和eIF4E结合并刺激核糖体s6激酶(S6K)活性来完成,当氨基酸饥饿时,这些过程就是相反的。这两种信号活动都需要TOR的活动,4EBP1和S6K是对于mTORC1研究最广泛的下游感受器。TOR结构上保守,是磷酸肌醇-3-激酶相关激酶家族的成员,具有蛋白激酶活性。TOR能激活下游信号传导通路,通过4EBP1、S6K等翻译调节因子的磷酸化作用传递外界营养状况、生长因子等信号,从而调节细胞内核糖体的发生、蛋白质合成等生理过程,进而综合调控细胞生长增殖凋亡和自噬。氨基酸通过TORC1信号传导通路调节S6K和4EBP1的磷酸化,进而从翻译水平调节基因表达,有报道证明哺乳动物TORC1信号传导通路可以在转录水平调控许多基因的表达,特别是代谢和生物合成途径中基因的表达,TOR依赖的转录过程受URI的调控,URI参与哺乳动物中对营养素敏感的TORC1控制的转录水平的调
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