缬氨酸

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在一项新的研究中，来自美国斯坦福大学医学院和日本东京大学的研究人员发现一种耗尽造血干细胞的饮食方法可能使得在不适用化疗或放疗的情形下进行骨髓移植是可行的。

研究人员证实一种缺乏必需氨基酸缬氨酸的饮食能够有效地耗竭小鼠体内的造血干细胞群体，从而允许这些小鼠成功地接受来自其他小鼠体内的造血干细胞移植。他们也在实验室中证实人造血干细胞会受到缬氨酸缺乏的影响，这提示着同样的治疗也可能在人体中发挥疗效。

相关研究结果于2016年10月20日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Depleting dietary valine permits nonmyeloablative mouse hematopoietic stem cell transplantation”。论文第一作者为东京大学前研究生Yuki Taya。论文通信作者为斯坦福大学医学院遗传学教授Hiromitsu Nakauchi博士和东京大学干细胞生物学与再生医学中心副教授Satoshi Yamazaki博士。

缺乏缬氨酸的饮食的疗效

Nakauchi说，“骨髓移植是一种有毒副作用的疗法。我们不得不这样做来治疗致命性的疾病，但是治疗后的生活质量经常并不是那么好。”

他补充道，“相对于化疗或放疗，缺乏缬氨酸的饮食的毒性似乎低很多。接受放疗的小鼠看起来比较糟糕。它们不能够怀孕，存活不到一年的时间。但是喂食缺乏缬氨酸的饮食的小鼠能够怀孕，而且在接受移植后具有正常的寿命。”

Nakauchi说，缺乏缬氨酸的饮食的疗效是造血干细胞特异性的，但是似乎其他类型的干细胞也可能会受到影响，如毛囊干细胞和一些T细胞。他说，尽管其他类型的干细胞也可能受到影响，但是这些影响并不如化疗或放疗导致的那么广泛或严重。

Nakauchi对一种可能受缬氨酸缺乏影响的干细胞特别感兴趣。Nakauchi说，如果白血病干细胞也对缬氨酸缺乏敏感的话，那么它可能为这些血癌开发一种饮食疗法打开大门。

在这项新的研究中，Yamazaki、Nakauchi和他们的同事们测试了特定氨基酸的存在或缺乏对造血干细胞的影响。他们发现在实验室盘碟中，缺乏缬氨酸或另外一种氨基酸半胱氨酸会使得小鼠造血干细胞生长变得不可能。

随后，研究人员构建出仅缺乏这些特定氨基酸的小鼠食物，并且给小鼠喂食这种食物4周的时间。他们发现缺乏缬氨酸的饮食而不是缺乏半胱氨酸的饮食会耗竭这些小鼠体内的造血干细胞。

Nakauchi说，“不同于缬氨酸，半胱氨酸不是一种必需氨基酸，这意味着机体自身能够制造一些半胱氨酸。然而，我们所需的所有缬氨酸来自我们的饮食。”

当前的饮食方法成为斯坦福大学科学家们最近报道的利用抗体而不是化疗或放疗清除造血干细胞以便准备进行骨髓移植的其他研究的补充。Nakauchi说，“这两种方法甚至可能一起被用来提供一种更加有效的更加温和的疗法。”

他说，氨基酸缺乏影响造血干细胞的机制是未知的，但是这将是未来研究的焦点。鉴于这种氨基酸有望成为一种饮食疗法的基础，Nakauchi认为科学家们可能发现其他特定类型的干细胞会受到特定氨基酸的存在或缺乏的影响。他说，“这项研究可能为一种新的干细胞代谢研究领域打开大门，并且成为一系列饮食疗法的基础。”

他补充道，“它也强调了一种全面的饮食让我们所有的细胞保持健康的重要性。”

原始出处：Depleting dietary valine permits nonmyeloablative mouse hematopoietic stem cell transplantation

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前言

生物科技的发展大大促进了发酵技术的提高，降低了晶体氨基酸的生产成本，为其在动物生产上的大量应用创造了可能。在此基础上，随着“理想氨基酸模型”的提出，在饲料中添加晶体氨基酸来满足畜禽的营养需要提高了畜禽对饲料的利用率和机体蛋白沉积，促进了畜禽的生长，大大降低了畜禽的养殖成本。生产上，目前赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和色氨酸已被广泛应用在畜禽的饲料中。

然而，随着动物营养研究的深入，我们逐渐认识到日粮较高水平蛋白（尤其是玉米豆粕型日粮）会促进致病性大肠杆菌的增殖、提高后肠蛋白发酵、损害肠道健康，从而导致动物腹泻率增加、生长缓慢、粪氮和尿氮排放高等现象。因此，在当前政府环保压力大、豆粕价格上涨和猪价下跌的情况下，研究开发低蛋白氨基酸平衡日粮是应对当前困难唯一有效的方式。以6公斤左右的断奶仔猪为例，Toledo等（2014）研究发现，在不影响仔猪生长性能的前提下，通过平衡饲料中赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸以及缬氨酸的水平，日粮蛋白水平可从21%降低到15%。尽管如此，相较于赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和色氨酸，目前饲料企业对缬氨酸的重要性认识度不高。因此，本文研究了低蛋白氨基酸平衡日粮中不同氨基酸（色氨酸、苏氨酸、蛋氨酸和缬氨酸）的缺失对保育仔猪生长性能的影响，探究哪种氨基酸的缺失对生长性能的影响最大。

试验设计

试验选用147头8.9公斤左右的仔猪，随机分为对照组（饲喂CP为19.2%的玉米豆粕日粮，配方见表1）、阴性对照组（饲喂CP为13.5%的日粮，同时平衡了赖氨酸和异亮氨酸配方见表1）、氨基酸添加组（饲喂同时平衡了Trp、Thr、Met、Val的CP为13.5%的日粮）及分别缺失了色氨酸、苏氨酸、蛋氨酸和缬氨酸的日粮CP为13.5%的氨基酸缺失组，共7个处理。每个处理3个重复，每个重复7头仔猪。试验持续21天，期间记录采食量和日增重，并计算肉料比。

表1 对照组和阴性对照组日粮组成

试验结果

由图1可知，与对照组相比，日粮蛋白水平降低至13.5%显著降低了仔猪的日增重（P< 0.05）。然而，氨基酸添加组仔猪的日增重与对照组无显著差异（P> 0.05）并略高于对照组，表明同时平衡赖、蛋、苏、色、缬氨酸水平日粮CP可从19.2%降至13.5%。在氨基酸添加组日粮中依次缺失色氨酸、苏氨酸、蛋氨酸和缬氨酸发现，与对照组和氨基酸添加组相比，色氨酸和蛋氨酸缺失降低了仔猪的日增重，但对日增重的影响不显著（P> 0.05）；而苏氨酸和缬氨酸缺失显著降低了仔猪的日增重（P< 0.05）。这些结果表明，与色氨酸和蛋氨酸缺失相比，低蛋白日粮中缬氨酸的缺失对仔猪日增重的影响更大。

图1 不同处理对保育仔猪日增重的影响

由图2可知，各试验组仔猪日采食量与对照组均无显著差异（P> 0.05）。另外，色氨酸缺失组、苏氨酸缺失组和蛋氨酸缺失组仔猪的日采食量与氨基酸添加组仔猪无显著差异（P> 0.05）。然而，缬氨酸缺失组仔猪的采食量显著低于氨基酸添加组（P< 0.05），表明与色氨酸、苏氨酸和蛋氨酸相比，低蛋白氨基酸平衡日粮中缬氨酸的缺失对仔猪日采食量的影响更大。

图2 不同处理对保育仔猪日采食量的影响

由图3可知，与对照组相比，日粮蛋白水平降低至13.5%显著降低了仔猪的肉料比（P< 0.05）。然而，氨基酸添加组仔猪的肉料比与对照组无显著差异（P> 0.05），表明低蛋白氨基酸平衡日粮不影响仔猪的肉料比。在氨基酸添加组日粮中依次缺失色氨酸、苏氨酸、蛋氨酸和缬氨酸发现，与对照组相比，苏氨酸、蛋氨酸和缬氨酸缺失均显著降低了仔猪的肉料比（P< 0.05），而色氨酸缺失对仔猪肉料比的影响不显著（P> 0.05）。这些结果表明，低蛋白氨基酸平衡日粮中苏氨酸、蛋氨酸和缬氨酸的缺失均对仔猪的肉料比有显著影响。

图3 不同处理对保育仔猪肉料比的影响

结论

保育仔猪玉米-豆粕-乳清粉型日粮中平衡赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸和异亮氨酸的水平，日粮蛋白水平可从19.2%降至13.5%，同时不影响仔猪的生长性能。另外，与色氨酸、苏氨酸和蛋氨酸相比，低蛋白氨基酸平衡日粮中缬氨酸的缺失对保育仔猪生长性能的影响更大。因此，在保育仔猪低蛋白氨基酸平衡日粮的配置过程中应考虑缬氨酸的平衡。