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编号:10227510
膳食纤维和谷氨酰胺对大鼠氨基酸代谢的影响
http://www.100md.com 《中国医学杂志》 2000年第9期
     作者:何桂珍 杨乃发 邓高月 舒红 李德敏

    单位:何桂珍(100730 中国医学科学院 中国协和医科大学北京协和医院);杨乃发(100730 中国医学科学院 中国协和医科大学北京协和医院);舒红(100730 中国医学科学院 中国协和医科大学北京协和医院);李德敏(100730 中国医学科学院 中国协和医科大学北京协和医院);邓高月(中国人民解放军第305医院)

    关键词:

    中华医学杂志000926 肠外和某些肠内营养可引起肠功能改变,促使细菌移位,而补充谷氨酰胺或膳食纤维的肠内营养可扭转这一现象[1]。作者以大鼠肠内营养加化疗为动物模型,前瞻性研究肠内营养液中补充膳食纤维和谷氨酰胺对创伤后血浆、肌肉和小肠游离氨基酸的变化。为临床应用提供理论依据。

    一、材料与方法
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    1.动物实验:取健康雄性Wistar大鼠50只,体重180~200 g,适应环境1周后进行胃造瘘术,步骤如下:大鼠术前禁食12 h,称重后,用质量浓度为10%的戊巴比妥钠按45 mg/kg进行腹腔内麻醉,上腹正中切口长约2 cm进腹,于胃底前壁用3-0丝线缝一0.8 cm的荷包,在荷包中央从穿刺孔中插入硅胶管造瘘。将造瘘管穿过保护弹簧,把弹簧背扣缝合固定于肩胛区的皮肤和深筋膜上,造瘘管通过旋转轴装置与导管和输液泵连接,大鼠可在代谢笼内自由活动。

    2.动物分组:动物术后按随机表分5组,每组10只:A组(Chow组)为普通饲料;B组(EN组)为肠内营养(Nutrison);C组(EN+F组)为肠内营养加膳食纤维(HER D-4054),膳食纤维量2 g/100 ml;D组(EN+G组)为肠内营养加丙氨酰谷氨酰胺双肽。肠内营养液中含少量的谷氨酰胺(0.43 g/100 ml),不足部分用丙氨酰谷氨酰胺双肽补充(2.35 g/100 ml,相当于谷氨酰胺1.57 g/100 ml)。谷氨酰胺的最终浓度为2.0 g/100 ml。E组(EN+F+G)为肠内营养加膳食纤维加丙氨酰谷氨酰胺双肽,剂量同上。未补充双肽的组(B组和C组)用等量甘氨酸代替(2.35 g/100 ml)。各组的肠内营养液均为等氮(2.5 N.kg-1),等热卡(1 046 J.kg-1),氮∶热比为1∶100,所有实验动物可自由饮水。
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    在动物手术麻醉苏醒后2 h开始输营养液,第一天半量,第二天开始全量,共7 d。用注射器泵24 h匀速输入。

    3.化疗应激模型:在术后第4天,用5-氟尿嘧啶(5-FU)按75 mg/kg腹腔注射,以造成应激。

    4.标本处理:(1)血浆游离氨基酸:术后第8天,动物麻醉后,称重。然后从颈外静脉穿刺取血约2 ml入肝素抗凝管内,3 500 r/min离心15 min后,取0.5 ml的血浆加2 ml的4.3%磺基水杨酸(SSA),振荡后置冰浴30 min以沉淀蛋白质,4 000 r/min离心25 min,取上清液于-30℃保存,二周内测定。(2)小肠游离氨基酸:距Treitz韧带40 cm处取一段长约15 cm的小肠,冲洗干净肠腔,取约200 mg,立即连续称重3次,用外推法至零点为实际重量。把小肠剪碎,置入研磨器内,加2 ml的4.3% SSA,由专人研磨2 min,置冰浴30 min以沉淀蛋白质,4 000 r/min离心25 min,取上清液于-30℃保存,2周内测定。(3)肌肉游离氨基酸:取少量右股四头肌,去掉结缔组织,取约200 mg,立即连续称重3次,用外推法至零点为实际重量。把肌肉剪碎,置入研磨器内,加2 ml的4.3% SSA,其它步骤同小肠处理方法。肌肉和小肠经以上步骤处理后,3个同一样品的氨基酸重复性变异系数(C.V.)在1.27~11.67之间。谷氨酰胺(Gln)是3.71,甘氨酸(Gly)1.28,丙氨酸(Ala)1.58,氨基酸的变异系数平均为4.68。
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    5.统计处理:研究结果用均数±标准误(±s)表示,用Macintosh LC微机的StatView统计软件进行统计,各组间的比较用ANOVA分析。

    二、结果

    所有大鼠的胃造瘘术均获成功,无手术死亡,除一只大鼠手术后第6天发生导管堵塞外,其余大鼠均顺利完成8 d的肠内营养灌注,未观察到有导管脱落,营养液返流等现象。

    1.体重变化:与实验前相比,化疗后大鼠的体重结果表明,A组,D组和E组的体重有上升(A组:4.9 g±4.3 g,P<0.01;D组:2.7 g±4.2 g;E组:2.9 g±4.3 g,P<0.05),B组和C组的体重下降,B组下降更显著(B组:-6.6 g±5.2 g,P<0.01;C组:-3.1 g±3.4 g,P<0.05)。
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    2.氨基酸结果:给予不同肠内营养液后的大鼠血浆、小肠和肌肉游离氨基酸结果见表1。D组(EN+G)、E组(EN+F+G)和C组(EN+F)的血浆和肌肉中谷氨酰胺(Gln)的浓度高于B组(EN)。4组给不同肠内营养的大鼠小肠谷氨酰胺显著高于A组。4组肠内营养的大鼠肌肉和血浆的支链氨基酸(BCAA,缬氨酸Val+亮氨酸Leu+异亮氨酸Ileu)都显著升高。

    从谷氨酰胺(Gln)和谷氨酸(Glu)在血浆,小肠和肌肉总游离氨基酸中所占百分含量分析表明,谷氨酰胺在血浆和肌肉中的含量是很高的,在空肠中的含量比较低。而谷氨酸在小肠中的量远远大于谷氨酰胺。

    把不同组织的必需氨基酸(EAA)、非必需氨基酸(NEAA)和支链氨基酸(BCAA)的比例与人体相同组织的氨基酸比较,二者有相似的结果[2,3](表2)。

    三、讨论
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    本研究动物为大鼠。文献报道在人体组织中采用活检法取肠粘膜和肌肉研究氨基酸变化,其取量仅在20 mg之内。我们动物模型的取样在200 mg左右。由于取样量大,可减少重复性误差。本研究肠道中B、C、D、E 4个组的谷氨酰胺浓度都高于A组(P<0.05),B组的谷氨酰胺浓度也高于A组的原因之一是本研究所进行的是肠内营养,另外肠内营养液本身也含少量谷氨酰胺。

    表1 大鼠血浆肌肉和小肠游离氨基酸结果(±s) 组别

    Glu

    Gln

    Gly

    Ala
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    Arg

    BCAA

    TAA

    血浆(μmol/L)

    A组

    44±7

    515±20

    257±40

    263±18

    120±7

    231±25

    2761±116

    B组
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    80±10*

    445±21

    456±60**

    368±38

    84±15*

    431±38*

    3314±140*

    C组

    82±7*

    531±44

    460±37**
, 百拇医药
    457±36**

    80±6*

    340±37

    3261±129*

    D组

    91±12**

    604±26*△△

    210±21

    500±70**

    85±9*
, 百拇医药
    378±44*

    3140±199

    E组

    87±12**

    652±32**△△

    304±53

    461±33**

    104±3

    356±24*

    3404±110*

    肌肉(mmol/kg)
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    A组

    0.53±0.01

    2.70±0.17

    3.46±0.47

    2.59±0.21

    0.34±0.03

    0.25±0.03

    27.93±0.72

    B组

    0.36±0.05

    2.02±0.13

    9.57±0.99*
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    1.91±0.10*

    0.20±0.03*

    0.48±0.03*

    30.58±1.61

    C组

    0.56±0.06

    3.03±0.15

    10.81±1.01*

    2.11±0.13

    0.20±0.04*
, 百拇医药
    0.43±0.04*

    39.27±1.21*

    D组

    0.75±0.07*△

    3.95±0.44*△

    3.07±0.63

    2.80±0.19

    0.23±0.01*

    0.44±0.08*

    28.68±0.33
, 百拇医药
    E组

    0.68±0.09

    5.26±0.14△△**

    5.64±0.88

    2.99±0.22

    0.30±0.03

    0.54±0.06*

    36.11±0.72*

    小肠(mmol/kg)

    A组

, 百拇医药     3.53±0.24

    0.65±0.07

    1.88±0.11

    2.54±0.14

    0.19±0.01

    0.88±0.14

    30.57±0.57

    B组

    4.39±0.44

    1.18±0.09**

    3.28±0.38**
, 百拇医药
    2.97±0.30

    0.15±0.01

    1.00±0.12

    28.90±0.98

    C组

    3.60±0.20

    1.16±0.13**

    3.12±0.40**

    2.71±0.19

    0.16±0.01

    0.91±0.13
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    28.58±1.23

    D组

    4.53±0.23*

    1.29±0.12**

    1.92±0.19

    4.10±0.25**△

    0.19±0.02

    1.41±0.19*

    29.51±1.67

    E组

    5.31±0.35**△
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    1.30±0.05**

    2.61±0.23

    4.58±0.31**△

    0.26±0.03*

    1.30±0.17

    37.05±1.51*

    注:和A组比较,*P<0.05,**P<0.01;和B组比较,P<0.05,△△P<0.01。注:Gly为甘氨酸;Gln为谷氨酰胺;Ala为丙氨酸;Glu为谷氨酸;Arg为精氨酸;BCAA为支链氨基酸;TAA为总氨基酸表2 大鼠氨基酸组成与人体组成结果比较* 氨基酸类型
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    血浆

    肌肉

    小肠

    大鼠

    人(何桂珍等[2])

    人(Ahlman B[3])

    大鼠

    人(Ahlman B[3])

    大鼠

    人(Ahlman B[3])

    必需氨基酸
, 百拇医药
    37.0(35.7)

    32.8(32.2)

    34.4(33.9)

    12.4(5.6)

    11.5(7.5)

    16.0(8.0)

    11.5(7.2)

    非必需氨基酸

    63.0(64.3)

    67.2(67.8)

    65.6(66.1)

    87.6(94.4)
, 百拇医药
    88.5(92.5)

    84.0(92.0)

    88.5(92.8)

    支链氨基酸

    8.7(8.3)

    15.3(15.0)

    14.7(14.3)

    2.0(0.89)

    1.6(1.0)

    5.7(2.9)

    5.3(3.3)

    芳香氨基酸
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    4.4(4.3)

    4.9(4.8)

    6.5(6.3)

    1.4(0.6)

    0.6(0.4)

    2.2(1.1)

    2.3(1.4)

    碱性氨基酸

    17.5(16.9)

    12.1(11.8)

    11.5(11.2)

    7.9(3.6)
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    6.3(4.1)

    4.7(2.3)

    4.6(2.8)

    注:*为氨基酸总量的%,不包括牛磺酸(Tau),括弧里的包括牛磺酸

    Platell等[4]补充谷氨酰胺后,血中丙氨酸(Ala)浓度增加,但并不促进肌肉Ala的释放,所以血中Ala的增高,必定来自肠道谷氨酰胺代谢。手术后的动物在补充谷氨酰胺后,能在肠道把谷氨酰胺转变为Ala。这和本研究结果是一致的,补充谷氨酰胺后,肌肉的Ala浓度变化不大,而血浆和肠道的Ala则显著升高(P<0.05)。Ala升高的另一个原因是本研究补充的双肽是丙氨酰-谷氨酰胺双肽,Ala的含量高于其它组。

    4组肠内营养的大鼠肌肉和血浆的支链氨基酸显著升高,肠道的支链氨基酸也高于对照组。部分由于创伤应激引起肌肉分解而使支链氨基酸增加,另外,肠内营养液中的氮源主要是酪蛋白,酷蛋白中三个支链氨基酸的含量很高,每100 g酪蛋白中支链氨基酸的含量在20%以上,这也是引起支链氨基酸增加的原因之一。
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    谷氨酰胺主要作用于小肠,而膳食纤维能改进肠功能,防治与肠内营养有关的腹泻与便秘。本组的另一研究表明,补充膳食纤维和谷氨酰胺能减少化疗后肠粘膜损伤和细菌移位率[5]

    研究结果表明大鼠血浆、小肠和肌肉的游离氨基酸谱与人类有相似的比例组成;补充膳食纤维和谷氨酰胺的肠内营养减少化疗后体重丢失;能维持和增加血浆、小肠和肌肉的谷氨酰胺浓度;而膳食纤维和谷氨酰胺二者的协同作用有更优于单独膳食纤维和谷氨酰胺的趋势。

    参考文献

    1,Deng GY, Liu YW, He GZ, et al. Effect of dietary fiber on intestinal barrier function of 5-FU stressed rats. Res Exp Med (Beri), 1999,199:111.

, http://www.100md.com     2,何桂珍,蒋朱明,罗家骊,等.餐前餐后血浆氨基酸浓度变化和尿氨基酸排出的研究.生理科学,1987,7:180.

    3,Ahlman B, Leijonmarck CE and Wernerman J. The content of free amino acids in the human duodenal mucosa. Clinic Nutr, 1993,12:266.

    4,Platell C, McCauley R, McCulloch R, et al. The influence of parenteral glutamine and branched-chain amino acids on total parenteral nutrition-induced atrophy of the gut. JPEN, 1993,17:348.

    5,邓高月,蒋朱明,刘跃武,等.纤维素对化疗后大鼠肠结构和屏障功能的保护作用.中华外科杂志,1998,36:759.

    (收稿日期:1999-09-28), http://www.100md.com