甜菜碱,又叫三甲基甘氨酸,最初是从甜菜副产物中提取而来。甜菜碱具有三个活性甲基,是高效的甲基供体。在畜牧生产上,甜菜碱主要用于替代蛋氨酸和胆碱,节约成本。由于甜菜碱提供的甲基能促进脂肪代谢,甜菜碱也用于改良胴体脂肪含量,提高瘦肉率。然而,甜菜碱同时还具有两极两性的离子特性,也是一种优良的有机渗透调节剂。由于肠道内容物的变化,尤其是在养分的消化吸收过程中,肠道细胞会遭受渗透压的变化。而肠道上皮细胞调控着水、无机离子、养分和生物大分子等物质在肠道食糜和血液中的交换。因此,甜菜碱对肠道的渗透调节具有重要的生理意义和生产意义。本研究通过仔猪试验,结合畜牧养殖实际生产,研究甜菜碱对仔猪生长性能、肠道消化酶活性、肠道形态、肠道屏障、肠道渗透调节和营养物质消化率的影响;通过体外消化酶活性和动力学试验,探讨甜菜碱对肠道消化酶活性的保护机制;通过肠道上皮细胞培养试验,在体外研究高渗应激对肠道上皮细胞IPEC-J2的损伤及甜菜碱对IPEC-J2细胞的渗透保护作用和机制;通过模式动物SD大鼠试验,进一步研究高渗应激条件下甜菜碱对肠道功能的影响。主要结果如下:试验一,甜菜碱对仔猪生长和肠道功能的影响。试验选取150头健康的39日龄“杜×长×大”三元杂交仔猪(体重8.52±0.26kg,25日龄断奶)。采用单因素试验设计,随机分成3组,每组设5个重复,每个重复10头猪。在基础日粮中分别添加0、1250和2500mg/kg甜菜碱,试验期30d。结果发现,日粮中添加甜菜碱能够增强仔猪肠道消化酶活性,改善肠道形态,维持肠道屏障的完整性,缓解肠道应激,促进营养物质消化吸收;降低腹泻率,提高仔猪的生长性能。试验二,甜菜碱对体外消化酶活性和动力学参数的影响。试验选用胰蛋白酶和α-淀粉酶,分别在体外模拟等渗(Tris-HCl缓冲液)和高渗(分别添加0.3mol/L、0.6mol/L和1 mol/LNaCl)环境,并在缓冲液和NaCl溶液中分别添加等浓度的甜菜碱。结果发现,甜菜碱在体外也能增强消化酶的活性。酶动力学研究发现,甜菜碱主要通过增强酶与底物的亲和力来提高酶的催化效率。在高渗条件下,甜菜碱可以减轻NaCl对消化酶的抑制作用。试验三,甜菜碱对肠道上皮细胞IPEC-J2的渗透保护作用。分别使用等渗培养基(300mOsm)、等渗培养基(300mOsm)+甜菜碱(10mmol/L)、高渗培养基(600mOsm)、高渗培养基(600mOsm)+甜菜碱(10 mmol/L)培养肠道上皮细胞IPEC-J2。结果发现,甜菜碱能够增强肠道上皮细胞IPEC-J2的活力,节约钠钾泵的能量消耗,修复应激损伤细胞,减少细胞死亡,缓解高渗应激的不利影响。试验四,甜菜碱对高渗应激SD大鼠肠道功能的影响。试验选取32只4周龄雄性SD大鼠(Sprague Dawley)。采用单因素试验设计,随机分为4组,每组8只。对照组饲喂基础日粮(0.4%NaCl);试验组饲喂高盐日粮(4.0%NaCl),并分别添加0.0%,0.5%和1.0%甜菜碱,试验期28d。结果发现,甜菜碱能够提高高渗应激SD大鼠肠道消化酶的活性,改善肠道形态结构,减少抗利尿激素和皮质醇的分泌,缓解高盐饮食诱导的渗透应激。此外,甜菜碱还能改善高渗应激SD大鼠的肠道微生物区系,维持肠道微生态平衡。综上所述,甜菜碱能够增强仔猪肠道消化酶活性,改善肠道形态,维护肠道屏障,缓解肠道应激,促进营养物质消化吸收,降低腹泻率,改善仔猪的生长。进一步研究表明,在高渗应激条件下,甜菜碱可以增强消化酶与底物的亲和力,进而增强酶活、提高催化效率,节约细胞钠钾泵的能量消耗,增强肠道上皮细胞活力,加强损伤细胞修复,改善肠道微生物区系,维持肠道微生态平衡。