晁碧輝 宋萬明 李瑤蘭 楊竹青

(江西農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，南昌 330045)

生物素(biotin)是動(dòng)物維持正常生理機(jī)能不可或缺的維生素之一。它在動(dòng)物碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)等養(yǎng)分代謝中起著重要作用，是動(dòng)物生長、發(fā)育、繁殖等生命活動(dòng)的必要營養(yǎng)因子[1]。過去認(rèn)為哺乳動(dòng)物可以通過飼糧、腸道微生物合成等途徑獲得生物素。但是，近年來研究表明，飼料原料中的和腸道微生物合成的生物素不能滿足集約化生產(chǎn)和快速生長動(dòng)物的需要，尤其是在疾病和應(yīng)激情況下，必須通過在飼糧中添加生物素來提高動(dòng)物的生產(chǎn)性能[2-5]。此外，在飼糧中添加一定量的生物素可顯著改善動(dòng)物的平均日增重、飼料利用率、胴體瘦肉率、肉質(zhì)等生產(chǎn)性能指標(biāo)，并可提高繁殖性能和降低腐蹄病等[2-5]。因此，本文就生物素對(duì)動(dòng)物糖、脂代謝及脂肪沉積的影響及其作用機(jī)制進(jìn)行了歸納總結(jié)，以期對(duì)畜禽集約化生產(chǎn)提供一定的指導(dǎo)。

1 生物素的理化性質(zhì)及其代謝

生物素屬于水溶性B族維生素，又稱為維生素H、維生素B7、輔酶R，分子式為C10H16O3N2S，是由含2個(gè)五元雜環(huán)的雙環(huán)化合物和含5個(gè)碳原子的含硫羧酸環(huán)組成(圖1)。天然存在的生物素在全羧化酶合成酶(holocarboxylase synthetase,HCS)的催化下，其側(cè)鏈上的羧基可與體內(nèi)無活性羧化酶的賴氨酸ε-殘基共價(jià)結(jié)合，形成有活性的羧化全酶[6]，從而以全羧化酶形式參與體內(nèi)羧化、脫羧和脫氫反應(yīng)，具有轉(zhuǎn)移羧基和固定二氧化碳的作用，并在動(dòng)物碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)等代謝過程中起著關(guān)鍵作用；此外，生物素側(cè)鏈上的羧基也可與組蛋白和熱應(yīng)激蛋白(HSP)等蛋白質(zhì)的賴氨酸ε-殘基共價(jià)結(jié)合，發(fā)生生物素?；?，從而來影響蛋白質(zhì)和染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，并調(diào)控基因表達(dá)[6-9]。生物素為無色針狀結(jié)晶，易溶于水和乙醇，但不溶于有機(jī)溶劑，通常情況下相當(dāng)穩(wěn)定，只有遇到強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、甲醛和紫外線等時(shí)才會(huì)被破壞。

圖1 生物素的分子結(jié)構(gòu)

生物素廣泛存在于動(dòng)、植物等飼料原料中，可能有8種不同的異構(gòu)體，但只有D-生物素具有生物活性。飼料原料中生物素含量差異很大(變化范圍為20～2 600 μg/kg)，且很多飼料原料的生物素利用率不到50%[10]。飼料原料中的生物素常以多肽賴氨酸ε-殘基共價(jià)結(jié)合形式存在，不能被動(dòng)物直接吸收利用，必須在胃腸道的蛋白酶或肽酶的作用下，降解成生物胞素(ε-N-生物素酰-L-賴氨酸)和含生物素的小肽，然后在生物素酰胺酶作用下釋放出游離的生物素，才能被動(dòng)物吸收[11]。生物素的吸收主要是通過動(dòng)物小腸1/3～1/2段處和結(jié)腸(豬)的腸細(xì)胞頂膜區(qū)的多維生素轉(zhuǎn)運(yùn)體(SMVT)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)至血液和各組織細(xì)胞，該吸收過程受Ca2+與鈣調(diào)蛋白和蛋白激酶A(PKA)介導(dǎo)的信號(hào)通路調(diào)控[12]。超出機(jī)體需要的生物素經(jīng)尿排出，而飼糧中未被吸收的生物素經(jīng)糞排出，過量生物素對(duì)動(dòng)物幾乎無毒副作用。

2 生物素對(duì)動(dòng)物糖、脂代謝的影響及作用機(jī)制

生物素作為乙酰輔酶A羧化酶1(ACC1)、乙酰輔酶AA羧化酶2(ACC2)、丙酮酸羧化酶(PC)、丙酰輔酶A羧化酶(PCC)和13-甲基丁烯酰輔酶A羧化酶(MCC)5種羧化酶的輔酶，具有全面而獨(dú)特的調(diào)節(jié)體內(nèi)糖、脂代謝的作用[13-16]。大量研究表明，生物素對(duì)基因表達(dá)有重要影響，但其作用的分子機(jī)制目前尚不清楚。至今為止，最為廣泛接受的分子調(diào)節(jié)機(jī)制是環(huán)鳥苷酸(cGMP)/蛋白激酶G(PKG)信號(hào)通路和組蛋白生物素?；?/p>

2.1 生物素對(duì)動(dòng)物糖代謝的影響及作用機(jī)制

2.1.1 生物素對(duì)動(dòng)物糖代謝的影響

生物素是葡萄糖激酶(GK)、磷酸烯醇丙酮酸羧激酶(PEPCK)、磷酸果糖激酶(PFK)、丙酮酸激酶(PK)等關(guān)鍵酶的激活因子，是三羧酸循環(huán)的必需成分，參與糖酵解和糖原異生作用，并誘導(dǎo)胰島素分泌來維持血糖穩(wěn)定[13,17-19]。生物素主要通過2條途徑來調(diào)控動(dòng)物血糖水平：一是GK途徑。一方面，生物素通過提高糖酵解過程的關(guān)鍵酶——GK的活性和表達(dá)來促進(jìn)糖酵解，將葡萄糖轉(zhuǎn)化為丙酮酸，從而達(dá)到降低血糖水平目的[17,20]。研究表明，生物素缺乏小鼠的葡萄糖耐受能力、肝臟葡萄糖磷酸化作用和糖原貯存量明顯升高，但肝胰臟中GK活性和基因表達(dá)水平均降低了40%～50%，而補(bǔ)充生物素后該酶的活性及其在肝胰臟等組織中的基因和蛋白質(zhì)表達(dá)水平均提高[17,20]。另一方面，高劑量的生物素能大大抑制糖異生過程不可或缺的限速酶——磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)和葡萄糖-6-磷酸酶(G6P)的活性和表達(dá)[13,20]，同時(shí)也抑制了叉頭框蛋白O1(FoxO1)和肝細(xì)胞核因子4α(HNF4α)等轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)[21]，造成葡萄糖合成受阻，導(dǎo)致PC催化生成的草酰乙酸只能進(jìn)入三羧酸循環(huán)，產(chǎn)生大量的ATP，隨著ATP、ADP能量狀態(tài)的改變，激活細(xì)胞能量壓力感受器5′-AMP和蛋白激酶，從而通過調(diào)控固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1c(SREBP-1c)、碳水化合物反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(ChREBP)、煙酰胺磷酸核糖基轉(zhuǎn)移酶(NAMPT)、過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子-1α(PGC-1α)和哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物1(mTORCl)等轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)來降低血糖水平，達(dá)到改善高血糖癥的目的[14,21]。二是PC途徑。在動(dòng)物處于碳水化合物不足或饑餓時(shí)，生物素作為糖異生作用中關(guān)鍵限速酶——PC的輔酶，通過糖異生作來維持血糖穩(wěn)定。研究表明，生物素缺乏，PC活性降低，導(dǎo)致丙酮酸不能異生為葡萄糖[22]，而補(bǔ)充生物素后PC活性提高，促進(jìn)糖異生作用，從而維持正常的血糖水平[15,23]。因此，當(dāng)飼糧生物素供應(yīng)不足，再加上各種應(yīng)激和疾病等造成采食量不足時(shí)，將直接導(dǎo)致這兩大生化反應(yīng)受阻，降低葡萄糖的利用率，導(dǎo)致體內(nèi)糖原快速減少或耗盡，出現(xiàn)低血糖甚至死亡現(xiàn)象。

生物素對(duì)胰島功能、胰島素分泌和基因表達(dá)等均有正面作用[24-25]。高劑量生物素能通過降低維持胰島結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的黏附蛋白基因[神經(jīng)細(xì)胞黏附分子1(Ncam1)]表達(dá)和提高調(diào)控胰島素分泌基因[叉頭框蛋白A2(FoXA2)、胰十二指腸同源盒(Pdx1)和肝細(xì)胞核因子4α(HNF4α)等]表達(dá)來擴(kuò)大胰島體積，增加胰島β細(xì)胞的比例及其轉(zhuǎn)錄水平，并促進(jìn)胰島素的分泌和表達(dá)[24]；此外，生物素可以通過提高胰島素受體的表達(dá)和蛋白質(zhì)合成，來促進(jìn)胰島素受體轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白-1(IRS-1)磷酸化，生物素也可以通過提高胰島素受體和胰島素分泌來降低高血糖癥患者的血糖水平[25]。但是，生物素對(duì)動(dòng)物糖代謝相關(guān)酶、胰島素受體和胰島素分泌的影響以及改善血糖的作用，并不是所有試驗(yàn)動(dòng)物都取得了一致的結(jié)果，其可能原因與動(dòng)物品種、飼喂方式、使用劑量以及動(dòng)物生理狀態(tài)等不同有關(guān)[1]。

2.1.2 生物素通過cGMP/PKG信號(hào)通路調(diào)控動(dòng)物糖代謝的作用機(jī)制

在組織勻漿、初級(jí)培養(yǎng)液、體外細(xì)胞培養(yǎng)和體內(nèi)試驗(yàn)中均發(fā)現(xiàn)，生物素是通過cGMP/PKG信號(hào)通路來調(diào)控基因的表達(dá)[26-28]。早在1982年就有研究人員發(fā)現(xiàn)1 mmol/L生物素或生物素-P-硝基苯基酯可將小鼠肝臟、心臟、腎臟、小腦和盲腸等勻漿組織中鳥苷酸環(huán)化酶(cGMPase)活性提高2～3倍[27]，后來研究人員發(fā)現(xiàn)拉札生物素、雙諾拉札生物素、碳生物素、異氮生物素等生物素類似物也可提高組織中cGMPase活性[29]。通過人類肝細(xì)胞阻斷劑和抑制劑試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，1 mmol/L生物素通過cGMP/PKG信號(hào)通路調(diào)控生物素依賴性羧化酶、HCS、SMVT的轉(zhuǎn)錄[26,30]，以及去唾液酸糖蛋白和胰島素受體的轉(zhuǎn)錄[25]。在小鼠分離培養(yǎng)的胰島細(xì)胞中，生物素也可通過cGMPase和PKG信號(hào)誘導(dǎo)GK基因表達(dá)[28]。體內(nèi)試驗(yàn)也表明，飼糧添加97.7 mg/kg生物素可以提高肝臟和脂肪組織的cGMP水平和腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)活性[14,16]。因此cGMP/PKG信號(hào)通路是目前最為接受的生物素調(diào)控基因表達(dá)的分子機(jī)制，但生物素是通過何種途徑激活cGMP/PKG信號(hào)的目前還不是很清楚[1]。生物素可能通過HCS催化的中間產(chǎn)物——生物素酰腺苷酸(Bionyl-AMP)來活化cGMPase[26]，cGMPase的活化使cGMP含量增加，從而刺激PKG產(chǎn)生信號(hào)傳導(dǎo)，并激活A(yù)MPK等蛋白質(zhì)磷酸化，使編碼HCS、生物素依賴性羧化酶等基因轉(zhuǎn)錄活性增強(qiáng)[14,16,30]。也有研究提出，生物素可能通過一氧化氮合成酶(NOS)合成的一氧化氮(NO)來激活cGMP/PKG信號(hào)[31]。關(guān)于生物素誘導(dǎo)的cGMP/PKG信號(hào)又是通過何種途徑來調(diào)控下游基因表達(dá)的尚不清楚。生物素可能通過激活cGMP/PKG信號(hào)來提高ATP水平，高水平的ATP通過ATP-敏感K+通路誘導(dǎo)胰島素分泌，胰島素再以自分泌方式通過磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)/絲/蘇氨酸蛋白激酶(AKT)信號(hào)通路激活胰島素受體，導(dǎo)致GK活性和基因表達(dá)上調(diào)(圖2)[1,28]。

Bionyl-AMP：生物素酰腺苷酸 bionyl adenosine acid；NOS：一氧化氮合成酶 nitric oxide synthase；cGMP：環(huán)鳥苷酸 cyclic guanosine monophosphate；PKG：蛋白激酶G protein kinase G；AMPK：腺苷酸活化蛋白激酶 AMP activated protein kinase；ATP：三磷酸腺苷 adenosine triphosphate；PI3K：磷脂酰肌醇-3-激酶 phosphatidylinositol-3-kinase；AKT：絲/蘇氨酸蛋白激酶 serine/threonine protein kinase；?：其作用途徑不清楚 the pathway of action is unclear。

2.2 生物素對(duì)動(dòng)物脂代謝的影響及作用機(jī)制

2.2.1 生物素對(duì)動(dòng)物脂代謝的影響

生物素作為ACC1和ACC2的輔酶，將活性二氧化碳提供給乙酰輔酶A，催化乙酰輔酶A羧化為丙二酰輔酶A，而丙二酰輔酶A作為二碳單位，供給機(jī)體參與長鏈脂肪酸合成。因此，生物素是脂肪酸合成起始和脂肪酸碳鏈延長所必需的物質(zhì)。生物素作為PCC的輔酶，是奇數(shù)碳脂肪酸和膽固醇側(cè)鏈β-氧化的必需物質(zhì)。生物素也是長鏈不飽和脂肪酸合成，尤其是必需脂肪酸合成的必需因子，并與乙酰膽堿和膽固醇合成有關(guān)。

大量研究表明生物素與機(jī)體脂質(zhì)代謝相關(guān)。糖尿病患者添加生物素降低了血液葡萄糖和甘油三酯(TG)水平，提高了高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)水平[32]。藥物劑量(2～15 mg/d)的生物素可以改善正常人的血脂水平，也可以降低高甘油三酯血癥Ⅱ型糖尿病患者的血清TG和極低密度脂蛋白(VLDL)水平[33]，降低高膽固醇Ⅱ型糖尿病患者的血清TG水平和低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)/HDL-C比例[34]，降低Ⅰ型糖尿病患者的血清TG、總膽固醇(TC)和VLDL水平[35]。飼糧添加藥物劑量的生物素降低了小鼠血清TG[18]和非酯化脂肪酸(NEFA)水平[16]，同時(shí)也降低了肝臟TG和cGMP水平[14]，但提高了脂肪組織的cGMP水平[16]。生物素也可以降低高果糖誘導(dǎo)代謝綜合征小鼠的血清TG、NEFA和LDL-C水平，以及肝臟脂質(zhì)水平，并能提高血糖和胰島素耐受性[36]。

2.2.2 生物素調(diào)控動(dòng)物脂代謝的作用機(jī)制

生物素主要通過降低肝臟和脂肪組織中脂肪生成相關(guān)基因的表達(dá)來調(diào)控機(jī)體的脂質(zhì)代謝。在肝臟中，生物素通過降低SREBP1-c、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2(GLUT2)、磷酸果糖激酶1(PFK1)、PK、乙酰輔酶A羧化酶(ACC)和脂肪酸合成酶(FAS)基因的表達(dá)，以及提高葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(G-6-PD)等脂質(zhì)代謝相關(guān)基因的表達(dá)來改善血液和肝臟脂質(zhì)水平；在脂肪細(xì)胞中，生物素通過降低SREBP1-c、ACC1、FAS、G-6-PD、PFK1和過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)等脂肪生成相關(guān)基因的表達(dá)來降低脂肪含量[21]。生物素也降低了調(diào)控脂肪合成相關(guān)基因(如SREBP-1c、FAS和ACC1等)在鏈脲霉素誘導(dǎo)的糖尿病小鼠肝臟中的表達(dá)水平[21]。Aguilera-Méndez等[14]研究也發(fā)現(xiàn)，在肝臟和脂肪細(xì)胞中生物素通過提高cGMP水平和AMPK活性(磷酸化水平升高)來減少脂肪合成，從而導(dǎo)致ACC1失活(磷酸化水平升高)，SREBP-1c和FAS基因表達(dá)下調(diào)。另外，生物素還可能通過提高脂肪細(xì)胞ACC2磷酸化水平來加速脂肪酸氧化，但在附睪脂肪中并沒有發(fā)現(xiàn)生物素的脂解作用[16]。也有研究表明，生物素可通過提高胰腺β細(xì)胞功能、周邊胰島素敏感性以及下丘腦ACC2的表達(dá)來抑制食欲和肥胖發(fā)生[37]。

2.3 生物素通過蛋白質(zhì)生物素酰化調(diào)控基因表達(dá)的作用機(jī)制

在很多細(xì)胞中生物素可與組蛋白和HSP等蛋白質(zhì)的賴氨酸ε-殘基共價(jià)結(jié)合，發(fā)生蛋白質(zhì)生物素酰化，從而以表觀遺傳形式參與DNA甲基化、組蛋白甲基化和去乙?；冗^程，并對(duì)基因表達(dá)、細(xì)胞信號(hào)通路及染色質(zhì)結(jié)構(gòu)等起著獨(dú)特的調(diào)控作用[6-9]。組蛋白生物素?；胶艿?<0.001%)，主要發(fā)生在組蛋白H3的K4、K9和K18以及組蛋白H4的K8和K12位點(diǎn)，也可發(fā)生在組蛋白H2A的K9、K13、K125、K127和K129位點(diǎn)[6-8]。最近，通過人胚腎細(xì)胞蛋白質(zhì)組質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)了108個(gè)新的生物素酰化位點(diǎn)，其中最顯著的是HSP家族成員，且50%左右的生物素酰化蛋白呈現(xiàn)蛋氨酸氧化，生物素?；疕SP的蛋氨酸硫氧化比例達(dá)到100%[9]。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析表明，蛋氨酸硫氧化緊臨于生物素酰化蛋白表面的賴氨酸殘基，且當(dāng)臨近的賴氨酸殘基生物素?；?，蛋氨酸硫氧化的概率提升[9]。許多蛋白家族生物素?；?，其體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過原有體積，其主要原因是?；^程攜帶了HSP家族成員和編碼烯醇化酶1(ENO1)基因家族成員，這些HSP家族成員(如HSP60和HSP72)具有氧化還原和免疫功能[9,38]，生物素?；?個(gè)ENO1基因產(chǎn)物[c-Myc啟動(dòng)子結(jié)合蛋白-1(MBP-1)和ENO1]具有糖酵解和抑制腫瘤作用[39]。HSP60基因敲除和生物素缺乏試驗(yàn)也表明生物素?；嚢彼釟埢偷鞍彼崃蜓趸蓞f(xié)同抵御活性氧[9]。近年來在染色體著絲粒周圍和基因轉(zhuǎn)座子區(qū)域發(fā)現(xiàn)組蛋白H4的K8和K12生物素?；揎?，和組蛋白H3的K9和K18生物素?；揎?，這些組蛋白生物素?；揎椖軌蛞种苹蜣D(zhuǎn)錄、修復(fù)DNA和沉默轉(zhuǎn)座子等，從而維持基因組結(jié)構(gòu)穩(wěn)定[7-8]。生物素缺乏時(shí)，基因轉(zhuǎn)座子的組蛋白生物素?；较陆担D(zhuǎn)座子的活性提高，導(dǎo)致基因組結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定；生物素缺乏還可導(dǎo)致組蛋白的甲基化水平下降，磷酸化和乙酰化水平升高，且組蛋白甲基化、磷酸化和乙?；降母淖兛勺璧K組蛋白與DNA互作[40]。此外，組蛋白生物素酰化還依賴于DNA甲基化，DNA甲基化水平下降，導(dǎo)致組蛋白的生物素?；教岣遊7]，但組蛋白的生物素?；教岣呤欠駮?huì)導(dǎo)致DNA甲基化水平改變，及其在糖、脂代謝中的作用，目前未見相關(guān)報(bào)道。

3 生物素對(duì)動(dòng)物生長性能及脂肪沉積影響的研究進(jìn)展

3.1 生物素對(duì)畜禽生長性能及脂肪沉積的影響

家禽生物素缺乏時(shí)，生物素依賴性羧化酶(如ACC1、ACC2、PC、PCC和MCC等)的活性降低，導(dǎo)致糖原異生作用和胴體脂肪合成能力下降，蛋白質(zhì)合成受阻，抑制肝臟利用多不飽和脂肪酸(如亞油酸轉(zhuǎn)化為花生四烯酸)，導(dǎo)致胴體亞油酸過度沉積[41]。由于肝臟亞油酸轉(zhuǎn)化為花生四烯酸能力受阻，導(dǎo)致肝臟、心臟和肌肉等器官的前列腺素前體物質(zhì)缺乏，進(jìn)而影響這些器官的正常生理功能[41]。由于集約化養(yǎng)殖的迅猛發(fā)展，家禽對(duì)生物素等營養(yǎng)素的需要量不斷增高。NRC(2012)飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)多種家禽的生物素建議添加量為0.15～0.30 mg/kg。

豬生物素缺乏時(shí)，脂肪組織中飽和脂肪酸(如棕檁酸和硬脂酸)比例下降而單不飽和脂肪酸(棕檁油酸)比例增高，造成質(zhì)地柔軟的油性背膘產(chǎn)生，嚴(yán)重影響豬的生長速度、肉品質(zhì)和飼料轉(zhuǎn)化效率[2]，甚至出現(xiàn)掉毛、皮炎、口腔潰爛、痙攣、蹄角橫裂及母豬繁殖問題等臨床癥狀。為了充分發(fā)揮生長肥育豬的生長性能，生物素的添加量可達(dá)880 μg/kg以上[3]。生物素在豬的生長后期(體重42.4～96.6 kg，家畜大量蓄積體脂時(shí))作用最大，飼糧添加55～500 μg/kg生物素能提高能量底物——多不飽和脂肪酸如亞油酸的利用率，促進(jìn)豬脂肪代謝，從而提高飼料轉(zhuǎn)化效率和增重率，并影響脂肪組織中飽和脂肪酸含量和胴體的脂肪組成[2]。Kopinski等[42]和Martelli等[3]研究也發(fā)現(xiàn)，飼糧添加100～300 μg/kg生物素可以提高大豬(體重160 kg)肝臟和皮下脂肪中豆蔻酸和棕櫚酸等脂肪酸的含量，導(dǎo)致飽和脂肪酸含量升高，不飽和脂肪酸含量及其碘值下降。生物素可能通過提高乙酰輔酶A羧化酶活性，催化乙酰輔酶A羧化為丙二酰輔酶A，丙二酰輔酶A作為二碳單位合成飽和脂肪酸，從而增加了豬皮下脂肪的硬度[3]。此外，生物素還可改善育肥豬的肉色和肌肉嫩度，減少背膘厚，提高瘦肉率、胴體長、大腿重和胴體等級(jí)等[2-3,42]。

生物素參與反芻動(dòng)物糖異生、丙酸代謝及脂肪酸合成等生化過程。泌乳期奶牛補(bǔ)飼20 mg/d生物素，可以提高母牛的產(chǎn)奶量[43]，提高血漿和初乳中生物素含量，并改善奶牛的糖代謝和胰島素敏感性[5]。飼糧添加生物素提高了奶牛的血糖水平，降低了血清NEFA和TG水平[4]，還降低了產(chǎn)后奶牛肝臟TG水平[44]。血清代謝組學(xué)分析表明，生物素提高了奶牛血清肌苷和鳥苷等氨基酸代謝水平，降低了亞油酸和油酸等脂肪酸代謝水平[4]，從而很好地改善早期泌乳奶牛的胰島素敏感性和應(yīng)激反應(yīng)[5]。

3.2 生物素對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物生長性能的影響

魚類生物素缺乏，將導(dǎo)致肝細(xì)胞空泡、變性、腫脹；心臟肌纖維溶解、斷裂，肌間間隙變寬；肌肉肌纖維萎縮、斷裂，且肌橫紋模糊不清或消失；腸道黏膜上皮細(xì)胞變性、壞死、脫落；后腎腎小管細(xì)胞變性、腫脹；鰓絲粗短、排列不整齊、充血，且鰓小片粘連、壞死、脫落等現(xiàn)象[45]。由于肝臟、腎臟、腸道、鰓等是魚類重要的消化免疫器官，因此這些器官的損壞將嚴(yán)重影響魚類的生長性能、糖代謝、脂代謝和免疫功能等。飼糧添加0.5 mg/kg生物素可使喀拉鲃?dòng)佐~的增重率、蛋白質(zhì)保持效率、飼料轉(zhuǎn)化率最大，適宜添加量為0.41～0.87 mg/kg[23]。飼糧添加0.210～0.238 mg/kg生物素可使草魚[(117.11±0.48) g]增重率和免疫力最佳[46]。研究表明，飼糧生物素與碳水化合物存在互作，其通過激活PI3K/AKT信號(hào)通路來提高葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)、糖酵解和糖原合成，從而促進(jìn)大鱗鲆生長[47]。但生物素對(duì)魚類糖、脂代謝影響的分子機(jī)制還不清楚。

4 小 結(jié)

綜上所述，生物素是動(dòng)物機(jī)體代謝必不可少的維生素之一，其在動(dòng)物血糖穩(wěn)定，胰島素敏感性及糖、脂代謝等過程中具有重要的調(diào)節(jié)作用，能夠提高動(dòng)物的生長性能和免疫功能等。但生物素對(duì)動(dòng)物糖代謝、脂代謝、脂肪沉積及肉質(zhì)等影響及其調(diào)控機(jī)理研究甚少，部分動(dòng)物的生物學(xué)最佳需要量尚不明確。雖然最近有研究表明，添加1.0 mg/L生物素可以提高植物厭氧氨氧化菌活性，從而提高總氮去除率、胞外聚合物分泌量和血紅素產(chǎn)量[48]，但生物素對(duì)動(dòng)物腸道菌群的影響及其作用機(jī)制目前不清楚。因此，有必要進(jìn)一步研究生物素對(duì)動(dòng)物腸道菌群的影響及其對(duì)動(dòng)物生長性能以及糖、脂代謝等的調(diào)控機(jī)理，探討生物素改善肉質(zhì)(肌間脂肪含量、肌肉嫩度、多汁性和肉色)的可能性，確定提高動(dòng)物生產(chǎn)性能的最佳添加量。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步揭示生物素在動(dòng)物生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用潛力，為改善養(yǎng)殖動(dòng)物生長性能、脂肪沉積和肌肉品質(zhì)開辟新的營養(yǎng)調(diào)控途徑。