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禽胰多肽研究进展

张 义 周定刚 刘宏伟
摘 要 禽胰多肽(avian pancreatic polypeptide,APP)是由36个氨基酸残基组成,由胰脏胰多肽细胞分泌的一种多肽。研究表明,APP具有促进畜禽采食,加快生长发育,调节胃肠道运动,影响内分泌活动和保护细胞膜的完整性等多种生理作用。在近30年的研究工作中,人们对胰多肽的生理功能和临床应用有了一定的了解,但是对其生理活性及作用机制的研究尚处于探索阶段,在许多方面还有待进一步研究揭示。
关键词 禽胰多肽;生理功能;受体
中图分类号 R516
Research advance of avian pancreatic polypeptide
Zhang Yi, Zhou Dinggang, Liu Hongwei
Abstract Avian pancreatic polypeptide(APP) is a 36-amino acid polypeptide, produced by pancreas. Experiments showed that APP has wilderness physiological function, can accelerate diet, promote growth, modulate gastrointestinal movement and affect incretionary physiological function, conservancy the integrity of hepatic cell membrane and cytolergy .In recent 30 years research, people had some cognition of pancreatic polypeptide in clinical application, but the research of avian pancreatic polypeptide in physiological activity and mechanism of action at rake phase, many aspects need to do deep research.
Key words APP;physiological function;APPR
禽胰多肽(APP)是Kimmel于1968年在分离纯化小鸡胰岛素时偶然发现的。APP由36个氨基酸残基组成,是胰多肽超家族中的一员。虽然研究发现鸭胰多肽的结构与鸡胰多肽的结构略有不同,但多数学者仍以鸡胰多肽为代表来研究APP,故多数资料所报道的APP均为鸡胰多肽。研究表明APP具有多种作用,在畜禽生产中有重要的应用价值。
1 禽胰多肽
1.1 禽胰多肽的结构特征
胰腺的胰多肽细胞(简称PP细胞)是产生胰多肽的重要部位。从细胞形态学上看,胰多肽分泌颗粒,其直径约为140~150 nm。Kimmel等于1968年首次分离并纯化了鸡胰多肽,经测定APP为36个氨基酸残基组成的多肽链初级结构,其序列为:Gly-Pro-Ser-Gln-Pro-Thr-Tyr-Pro-Gly-Asp-Asp-Ala-Pro-Val-Glu-Asp-Leu-Ile-Arg-Phe-Tyr-Asp-Asn-Leu-Gin-Gln-Tyr-Leu-Asn-Val-Val-Thr-Arg-His-Arg-Tyr-NH2。但Marks等报道的禽胰多肽结构与以上不同,其22和23位分别是Asn和Asp,而当前市售的APP仍是Kimmel等所报道的序列。APP分子量为4 240 Da,具有螺旋结构。所有动物胰多肽结构的共同点是在其肽链羧基端第36位上都是酪氨酸,这对胰多肽的生物活性和生理功能是至关重要的。有人用牛胰多肽(BPP)的1~35的片段做实验,发现它不能抑制胰液分泌和由5肽胃泌素引起的胃酸分泌,而BPP羧基端36肽却能模仿整个胰多肽分子的生理功能。
人们采用X-衍射等方法研究发现APP是一个球蛋白,其13~31氨基酸残基为疏水-极性氨基酸残基交替存在的区域,是一段α-螺旋区,31~36氨基酸残基紧靠α-螺旋区为基底部,1~13氨基酸残基间有规律地存在脯氨酸残基。Zhang等运用计算机模拟技术设计APP结构,认为静电吸引力才是多肽链组装中最为重要的作用力。但有人报道APP为36个氨基酸残基构成的直链多肽。
1.2 禽胰多肽的组织与细胞定位
APP定位的资料很少,APP的细胞定位更少见。这可能是受技术所限的缘故。有人认为APP由禽类胰脏的F-细胞所分泌,但也有人将分泌APP的细胞称为胰多肽细胞。关于APP的组织定位的研究,人们大多采用传统的免疫组织化学法来进行。研究发现,在禽类不同生长期,APP依次定位于十二指肠、回肠前段(入孵后13 d),前胃、回肠后段(14 d),幽门、小肠(胚胎形成后不久),空肠、结肠(成年期)。此外,APP还存在于鸡整个视网膜。
2 禽胰多肽的生理作用
2.1 APP促进禽类采食、消化吸收和生长发育
对实验动物的研究表明,胰多肽可以促进动物采食。摄食是促使胰多肽释放的重要因素。食物成分中,以蛋白质食物引起胰多肽释放的作用最强,脂肪和糖类次之。鸡摄食后,血浆APP的浓度可由476~1 428 pmol/l增加到950~2 857 pmol/l。狗进食后,血浆PP浓度可增加许多倍。人进餐后,血浆PP的增加量为100~400 pmo1/l。给鸡静注APP,并以插管法收集胃肠道消化液的分泌量,结果发现:以7.5 ng/ml APP剂量注射时,鸡胃肠道的收缩频率降低;按15 ng/ml剂量注射时,其胃肠道收缩频率和消化液的分泌量明显降低;胰液和胆汁的分泌也受到明显的抑制。这提示APP的功能是降低胃肠运动并抑制消化活动。APP对鸡的前胃分泌有刺激作用,切断两侧迷走神经后,APP仍能刺激前胃分泌。这说明禽胰多肽对胃肠道的作用可能是通过作用于胃肠细胞内质网和高尔基体上的受体而产生的。据鲁立等(1987)报道,胰多肽可能参与了迷走胆碱能神经对胰酶的负反馈调节。即迷走神经兴奋时,一方面促进胰酶的分泌,另一方面引起胰多肽的释放,通过颉颃胰腺腺泡的M受体而抑制胰酶的分泌。Duck等(1988)研究表明,禽胰多肽可增加鸡只的采食量。然而资料证明,APP能抑制胃肠道腺体分泌、延缓胃排空和十二指肠运动,从而使胃肠道有充分的时间来消化饲料。华南农业大学动物生理实验室用自制的APP粗品,通过投喂和饮水等方式饲喂黄羽鸡,发现APP粗品可明显增加鸡采食量,改善饲料报酬,促进黄羽鸡体重增加。代建国(2000)将制得的禽胰多肽粗品以饮水形式供给粤黄肉鸡,添加量分别为0.58、1.16、2.32 mg/d,结果表明:添加禽胰多肽粗品可促进肉鸡采食,改善饲料利用率,促进鸡只生长。朱晓彤等(2002)给粤黄公鸡分别皮下注射3、6和12 μg/kg APP纯品,以及6、12和24 μg/kg的APP粗品,结果表明:注射高剂量粗品APP可显著提高鸡的采食量和饲料转化率,鸡只生长速度加快。而一定量的纯品APP也可促进鸡只生长,但不明显。另据倪冬姣等(2001)报道,一定剂量(64~256 μg/kgBW)的APP粗品能调节麻羽父母代母鸡过早产蛋,提高蛋重,降低过大过小蛋和破软异性蛋率,提高种蛋合格率;提高受精蛋孵化率。
2.2 APP对禽类激素、递质分泌的影响
代建国等(2000)研究发现,禽胰多肽粗制品可显著提高血浆T3、T4的浓度,从而促进机体的正常生长发育。朱晓彤等(2002)采用皮下注射法,比较了不同剂量的禽胰多肽粗品和禽胰多肽纯品对粤黄公鸡生长的影响,发现注射高剂量APP粗品可提高鸡血中T3含量,鸡只生长速度加快。据Grobecker等(1983)报道,APP和神经递质(一元胺)共存,且在生理活动中有协同作用。Katayama等(1985)也发现鸡视网膜内APP与肽物质共存。此外,APP还参与中枢神经对食物吸收和胃液分泌的调节过程。
2.3 APP对禽类代谢的影响
Oscar(1993)用禽胰多肽处理肉鸡脂肪细胞,结果发现禽胰多肽在一定时间、一定剂量下能增强基础状态下脂肪分解和加强胰高血糖素对脂肪的调控。Kimmel(1978)等先后发现,给自由采食的鸡注射APP后,可使肝糖元分解,但血糖浓度不升高;使血中甘油水平降低,而甘油三酯水平升高。其作用原理可能是APP刺激肝内脂肪的形成,使肝糖元的分解产物转化为脂肪,从而确保血糖水平保持不变。Leveille 等(1968)也曾报道,鸡脂肪合成的部位主要在肝脏,肝内至少有90%的脂肪是由葡萄糖和乙酰转化而来。
以上研究表明,胰多肽对动物的采食、胃肠运动、脂肪代谢和内分泌活动均有重要的影响。
2.4 APP对生物膜的作用
有研究发现,胰多肽具有细胞保护作用,它能稳定膜结构,升高脂质双层的相变温度,还能抑制由Ca2+诱发的心磷脂(卵磷脂)脂质体的膜融合。朱晓彤等(2002)研究发现,在体外培养液中加入一定浓度的APP,可显著降低培养液中碱性磷酸酶和谷氨酰转肽酶的含量,提示一定量的APP对离体肝细胞膜的完整性及细胞活性具有保护作用。以上研究表明,禽胰多肽与脂质有较强的相互作用,并影响膜的功能。
2.5 APP与家禽免疫
试验证明,具有抗体活性的免疫球蛋白是由多肽组成。肽,尤其是内源肽(如酪啡肽、胸腺肽、胰多肽等)能促进家禽免疫系统淋巴细胞的分化、增生、成熟,提高机体的免疫力。余斌等(1997)肌注胸腺肽或将其添加于饲料中饲喂艾维茵肉鸡,可显著提高外周血淋巴细胞的百分率和血浆T4水平,GH及T3水平也有升高的趋势。
2.6 APP对其它动物的作用
人们在对哺乳动物的组织研究中发现有类APP的免疫反应。因此,人们将APP作用于哺乳动物来探索其潜在功能,研究发现的内容涉及方面也较广。Albers等(1984)给仓鼠视交叉上核区注射APP,发现其昼夜节律发生改变。Gates等(1977)给患肥胖症的新西兰小鼠腹腔注射APP,其胰岛素水平、血糖和体重均恢复至正常。Fuxe等给猪饲喂APP后,猪呼吸频率下降。据Ito等观察,APP对大鼠血管活性肠肽(VIP)调节血管平滑肌的松弛功能有抑制作用。赵成萍等(2006)分别给小鼠饮用4、6 μg和注射4、6 μg的APP,发现高浓度饮用组增重均高于低浓度饮用组,而低浓度注射组增重则高于高浓度注射组,且低浓度和高浓度注射组增重都高于对照组。究其原因这可能与APP浓度和给予方式不同有关,但此观点尚需有关实验进一步支持、佐证。另据赵成萍等(2006)观察,服用APP后各组小鼠血浆总蛋白含量都高于对照组,但差异不显著;球蛋白、血红蛋白含量与对照组相比则显著升高,提示APP粗品可以提高机体的免疫力,并可增强其供氧能力。
3 禽胰多肽受体
禽胰多肽受体(avian pancreatic polypeptide receptor, APPR)的研究主要采用同位素技术,它又分为测试活体体内分布的受体和离体组织存在的受体两种放射分析法。1992年 Akio Inui等运用N-辛基-β-D-葡萄糖(N-ctyl-β-D-Glucoside)方式抽提鸡小脑APPR, 并成功保持了其活性,发现APP受体是一种糖蛋白,分子量约67 000。Kimel等运用[125I]标记法证明胰脏、十二指肠、脾、肝以及前胃均是APP的靶器官,并认为C-末端在APP与其受体结合过程中起重要作用。相反,Adamo等发现鸡胰腺和十二指肠粘膜几乎没有APP特异性结合位点,而小脑和肝脏具有高度特异性的APP结合位点,因此认为胃肠道和胰腺并非APP的靶组织,小脑和肝脏才具有APP高亲和力结合位点。肝细胞结合位点的亲和力较低。用未标记的APP置换[125I]APP,半最大置换量为500 ng/ml(Kd=1.2×10-7mol/l);鸡脑细胞有两种APP结合位点,高亲和力位点Kd为3.3×10-10 mol/l,低亲和力位点Kd为1.8×10-7mol/l。1984年,Adamo等专一性地研究了鸡、鸽、鸭等5种APP在脑粘膜的粘附作用,发现90%以上的APP粘附于小脑半球。且认为APP并非由中枢神经系统的突触小体所产生和释放。Adamo(1989)从亚细胞水平研究了鸡肾、肝、脑的APP和受体的结合与降解反应,认为这三部分的反应皆依赖于一个胞质蛋白酶来完成。但是,这三部分组织的胞质蛋白酶对APP的敏感性不同。而且,此蛋白酶可被丝蛋白酶抑制,因而导致三部分的组织降解反应不同,并再次提出APP与其受体的结合需要二硫键的参与。以上研究表明:不同组织部位的APP受体是不同的,APP的两末端是其发挥生理功能的重要区域。
4 结语
禽胰多肽具有多种作用,但目前对其生理活性和作用机制等方面的研究较少,且缺乏系统性,这可能是因为对其分离纯化较为困难,材料难以获得所至。APP肽链短,易于人工合成,前人已将其作为研究蛋白质结构较好的材料。另外,胰多肽为肽类物质,在其代谢过程中可以通过体内肝脏、肾脏等组织被降解(Martin等,1989)。胰多肽本身就是动物体天然存在的生理活性调节物,不存在残留问题,从而保证了产品的使用安全性,在畜禽生产中有极重要的意义,可作为较好的绿色饲料添加剂开发。

 

 

(参考文献36篇,刊略,需者可函索)
(编辑:刘敏跃,lm-y@tom.com

张义,四川农业大学动物营养研究所,625014,四川雅安。
周定刚(通讯作者)、刘宏伟,四川农业大学动物科技学院。
收稿日期:2007-04-23

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