支链氨基酸通过mTOR途径调控荷斯坦青年牛胰腺发育和胰腺消化酶表达的机理

反刍动物小肠淀粉消化率偏低，一般为50%～60%,极大地限制了葡萄糖和能量的供应。阉牛十二指肠灌注酪蛋白显著增加了胰腺α-淀粉酶的分泌和表达，并提高小肠淀粉消化率；单胃动物相关研究表明，肠腔蛋白质通过雷帕霉素靶蛋白（mTOR）信号通路调控肌肉和乳腺组织中蛋白质的合成，其中支链氨基酸的调控作用最强。申请者提出"支链氨基酸可通过mTOR通路调控反刍动物胰腺发育和消化酶的合成"的假说。本项目拟通过荷斯坦青年牛十二指肠梯度灌注亮氨酸，检测胰腺的总蛋白质和四种消化酶表达和分泌，确定mTOR信号通路的关键信号蛋白和各种蛋白的合成速率；并通过改变胰腺细胞体外培养液中支链氨基酸（亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸）的组合及浓度，确定三种支链氨基酸通过mTOR通路调控胰腺消化酶合成的互作关系。通过这些试验，以验证上述假设并揭示十二指肠蛋白质提高反刍动物胰腺发育和消化酶表达的内在机理，为最终提高小肠淀粉消化率提供理。

反刍动物小肠淀粉消化率偏低，这与胰腺淀粉酶分泌不足有关。申请者提出了“支链氨基酸可通过mTOR途径调控反刍动物胰腺消化酶表达和分泌”的假设。. 本项目实施了三部分主要试验：（1）通过安装胰液收集管，研究十二指肠梯度灌注亮氨酸对牛（0、10、20和30g/d）和羊（0、3、6和9g/d）胰腺消化酶分泌的影响。结果表明，10g/d3g/d亮氨酸显著提高牛和羊胰腺淀粉酶分泌量（U/h），不影响胰蛋白酶和脂肪酶活性；（2）通过屠宰试验，研究短期（12h）和长期（21d）十二指肠灌注亮氨酸对牛（0.5g/h）和羊（3g/d）胰腺消化酶表达和mTOR通路的影响。结果表明，0.5g/h亮氨酸均显著提高牛和羊胰腺淀粉酶表达量（U/g胰腺），不影响胰蛋白酶和脂肪酶表达量（U/g胰腺）。短期灌注亮氨酸不影响淀粉酶、胰蛋白酶和脂肪酶mRNA表达量，显著提高mTOR通路关键蛋白4E-BP1和S6K1的磷酸化；长期灌注显著提高淀粉酶mRNA表达量，显著提高mRNA通路关键蛋白4E-BP1磷酸化，不影响S6K1磷酸化；（3）通过体外细胞和组织培养，研究亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸（0、2.62、5.24和10.48mg/ml）对胰腺消化酶分泌的交互影响。结果表明，亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸均呈二次曲线影响胰腺淀粉酶活性，活性均在5.24mg/ml达到最高值。亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸对胰腺淀粉酶活性间不存在交互影响。亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸均不影响胰蛋白酶和糜蛋白酶活性，三者之间也不存在交互作用。. 上述系列试验表明，支链氨基酸可通过加强mTOR通路关键蛋白磷酸化和mRNA丰度，增加胰腺淀粉酶表达量和分泌量，不影响胰腺胰蛋白酶和脂肪酶的分泌和表达；三种支链氨基酸之间不存在交互作用。本项目通过系列试验，验证了试验假设，并揭示了支链氨基酸影响胰腺消化酶表达和分泌的内在机制。