トリブチリンの生理的調節機構と動物生産への応用
近年、畜産では動物の病気を予防し、生産能力を向上させるために抗生物質が広く使用されています。抗生物質の使用は、集約的かつ大規模な生産を展開するための有効な手段です。しかし、抗生物質の過剰使用により、深刻な薬物依存症が出現し、細菌耐性や抗生物質残留物につながり、人や動物の健康を深刻に脅かしています。そのため、近年、新しい抗生物質代替品の研究が研究のホットスポットとなっています。環境に優しく、効率的で安全な抗生物質代替品の開発は、中国および世界の畜産の発展における主要な課題です。トリブチリン（TB）は、酪酸とグリセロールのエステル化生成物であり、半減期が長く、毒性の副作用がありません。動物の腸内の膵リパーゼによって分解され、3分子の酪酸と1分子のグリセロールが生成され、血液によって体内のさまざまな組織や器官に運ばれ、効果を発揮します。 飼料に TB を加えると、動物の成長能力が向上し、腸の発達が促進され、免疫力が強化され、動物の体の健康が確保されます。本論文では、TB の物理化学的特性、代謝経路、生理機能、作用機序、動物生産への応用についてレビューし、腸の健康の調整と、TB を新しい飼料添加物として使用する動物生産の研究に理論的参考資料を提供することを目的としています。
1. 結核の特徴と代謝経路
1.1 結核の物理化学的特徴
TBはグリセロールトリブチレートとも呼ばれ、酪酸3分子とグリセロール1分子のエステル化生成物です。これは典型的な酪酸誘導体で、短鎖脂肪酸エステルに属し、分子式はC15H26O6、相対分子量は302.36です。分子構造を図1に示します。TBは一般に無色の油状液体で、わずかに脂肪の香りがし、わずかに苦味があります。水には非常に溶けにくいですが、エタノール、クロロホルム、エーテルには溶けやすく、融点は-75度、沸点は305-310度で、物理化学的性質は比較的安定しています。
1.2 結核の代謝経路
TB は脂質の一種であり、脂質代謝および吸収機構と密接に関連する代謝経路を持っています。動物の体内で脂質が消化される際、リパーゼはトリグリセリドに対して最も強い活性を示し、次にジグリセリドに対して、モノグリセリド、特に 2- モノグリセリドに対して最も弱い活性を示します。脂肪吸収のプロセスでは、モノグリセリド経路が支配的な役割を果たし、2- モノグリセリドが主な吸収経路となります。これは、膵リパーゼがトリグリセリドの 1,3 位を特異的に加水分解して 2- モノグリセリドと遊離脂肪酸を生成するためです。1- モノグリセリドと 2- モノグリセリドは両方とも腸上皮細胞によって完全に吸収され、リンパに入り、一部は血流に入って効果を発揮します。 ミクロソームには、モノグリセリドをさらにエステル化してトリグリセリドにする酵素があり、2-モノグリセリドを優先的に使用します。
TBは典型的な短鎖脂肪酸誘導体です。動物の口と胃のリパーゼ含有量は非常に低く、TBは胃酸で分解されにくいため、その消化吸収は主に腸で行われます。腸内の膵臓リパーゼと後腸微生物の作用により、TBは徐々にゆっくりとグリセロール、酪酸、および微量のモノブチリンに分解されます。生成されたグリセロールは細胞膜を透過して細胞に入り、代謝に参加できますが、酪酸の吸収と輸送は主に2つの経路で行われます。1つは腸細胞にエネルギーを供給することです。腸は酪酸を優先的に選択してエネルギーを供給します。 細胞に入った後、酪酸はα酸化によってアセチルCoAに分解され、トリカルボン酸回路に入り、体にエネルギーを供給するか、肝臓でケトン体を形成し、それが酸化されて肝外組織にエネルギーを供給します。次に、体内でトリグリセリドを合成します。体がエネルギーを供給するために脂肪酸を必要としなくなった場合、酪酸、グリセロール、モノブチリンは脂肪細胞に蓄えられたトリグリセリドを再合成します。
2. 結核の生理機能と作用機序
2.1 エネルギー供給
酪酸は腸細胞にとって重要な栄養素であり、結腸細胞は主に酪酸をエネルギー源として利用しています。結腸結腸は腸内で膵リパーゼによって分解され、酪酸を生成して腸粘膜細胞にエネルギーを供給します。腸のエネルギーの最大 75% は酪酸から得られます。
2.2 腸管バリア機能の調節
TBは腸粘膜上皮細胞のエネルギー源となり、消化管上皮細胞の増殖と成熟を促進し、動物の腸の形態構造を改善し、食物と腸の接触面積を増やし、栄養素を吸収する身体の能力を高めます。腸の透過性を低下させ、腸の消化酵素の活性を促進し、ムチン分泌を促進し、タイトジャンクションタンパク質を発現させることにより、TBは動物の腸のバリア機能を強化します。
2.3 腸内細菌叢バランスの調整
結核は腸管に入った後、膵リパーゼの作用により酪酸を生成します。酪酸は消化管の酸性度を下げ、細菌に入り込み、分解して水素イオンと酪酸イオンを生成し、細胞内を酸性化します。これにより、大腸菌やサルモネラ菌などの酸に耐性のない有害細菌が大量に死滅し、一方で乳酸菌やビフィズス菌などの酸に耐性のある有益細菌が大量に増殖し、動物の腸内細菌叢のバランスを維持します。
2.4 免疫機能の調節
TB は動物の免疫系に対して一定の調節効果があり、体の免疫系の調節に関与しています。TB は腸内で分解されて酪酸を生成し、これが核転写因子 κB (NF-κB) 経路の活性化を阻害し、腫瘍壊死因子 (TNF-)、インターロイキン (IL) IL-1 、IL-2、IL-6、IL-8、IL-12 などの炎症誘発性サイトカインの遺伝子発現を低下させることで抗炎症効果を発揮します。TB はさまざまな経路を通じて動物の免疫機能を改善し、免疫物質の活性を高め、制御性 T 細胞 (Treg) の増殖を促進し、抗炎症性サイトカインの発現を増加させ、炎症誘発性サイトカインの発現を低下させ、抗酸化能力を高めて動物の免疫力を高めます。
2.5 代謝の調節
多くの研究により、短鎖脂肪酸はさまざまな組織のホルモンや神経信号を刺激し、動物の代謝を調節することで、エネルギー恒常性と脂質代謝に重要な役割を果たすことが示されています。腸内の膵臓リパーゼによって分解されて酪酸を生成するTBは、体内の代謝の健康の調節に関与しています。
3 動物生産における結核の応用
酪酸の前駆体であるTBは、安定した物理化学的性質、安全で無毒な酪酸サプリメントであり、酪酸の不快な臭いや揮発性、直接補給の難しさなどの問題を解決し、動物栄養の分野で幅広い応用の見通しを持っています。飼料添加物として、TBは動物の消化管に直接作用し、腸にエネルギーを提供し、腸の健康を改善し、動物の成長能力と健康状態を調整することができます。
3.1 成長パフォーマンスの向上
飼料に TB を添加することは、さまざまな動物生産シナリオで広く適用されています。飼料に適切な量の TB を補給すると、実験動物の平均 1 日当たりの増加量が増加し、飼料対増加量の比率が下がり、動物の成長パフォーマンスが向上します。推奨添加率は 0.075% から 0.25% の範囲です。
3.2 腸の健康を改善する
TBは、腸の形態を改善し、腸内細菌叢のバランスを調整し、腸のバリアと抗酸化能力を高めることで、動物の腸の健康にプラスの役割を果たすことができます。TBを添加すると、ソウギョの血清グルタチオンペルオキシダーゼ（GSH-Px）、トリプシン、ペプシンの活性が大幅に増加し、腸の消化能力と抗酸化能力が向上します。腸のエネルギー源として、TBは腸の形態を効果的に改善および修復し、消化吸収能力を高め、有益な細菌の増殖を促進し、微生物叢の構造を改善し、酸化ストレス反応を緩和し、腸の発達を促進し、体の健康を確保します。
3.3 抗生物質の使用の代替
現在、国内外で抗生物質をTBに置き換えることに関する報告は比較的少ない。離乳した子豚にTBを飼料に加えると、抗生物質を加えるのと同様の成長パフォーマンス効果があり、TBと抗生物質は相乗効果があります。TBは、LPSチャレンジを受けた子豚の食欲を刺激し、炎症因子の調節、回腸線維芽細胞増殖因子19（FGE19）の発現、腸内酢酸の発酵により腸の損傷と成長遅延を軽減します。抗生物質を長期使用すると、腸内細菌叢の構造が変化し、陰イオン交換体、酪酸輸送受容体、タイトジャンクションタンパク質の発現に影響を及ぼし、腸の損傷につながります。TBを追加すると、抗生物質による腸の損傷を軽減し、腸の健康を確保できます。ただし、抗生物質の代替としてのTBに関する現在の研究はまだ比較的限られており、より広範な適用にはさらなる研究が必要です。
4 結論
全体として、結核は、身体にエネルギーを供給し、腸の完全性を維持し、腸内細菌叢の構造を調節し、免疫反応や代謝反応に関与するなど、複数の生物学的機能を持っています。
（Acta Animal Nutrition 2020, 32 (12): 5547-5555より抜粋）
アンソニー・リャン - 杭州ウェルサンシャインバイオテクノロジー株式会社、2024年5月
ウェルサンシャイングループは、12年間にわたり酪酸ナトリウム製品の製造と開発に注力してきました。
