肉毒碱缺乏造模饲料/无肉毒碱模型饲料
Carnitine deficient diets and model protocols

肉毒碱（Carnitine）是多种类型，但只有L型在真核生物中具有生物活性，L-肉毒碱又名维生素B_T。在生理pH情况下，肉毒碱是两性离子（zwitterion），即有一个季铵阳离子（quaternary amine）和一个羧基阴离子。肉毒碱通过羟基与脂肪酸发生酯化反应形成酯。L-肉毒碱和肌醇都是与脂肪代谢有关的重要营养素，都属于脂原因子。植物中肉毒碱含量较低，肉和奶中比较丰富。人类饮食中平均每天大约1-16微克，取决于饮食构成。

人和其他动物体内都能合成肉毒碱，合成部位主要是在肝脏和肾脏，可以以赖氨酸或蛋氨酸为原料。例如，从赖氨酸开始合成的途径是，第一步：肽链中的赖氨酸发生甲基化反应，即以腺苷甲硫氨酸（S-adenosyl-L-methionine，SAM，s-adenosylMET）为供体，在甲基化酶（methylase）作用下形成三甲基赖氨酸。第二步：发生羟化反应。即在线粒体的羟化酶（铁和维生素Ｃ依赖性）的作用下，与α－酮戊二酸反应形成β-羟基-三甲基赖氨酸和琥珀酸。第三步：在磷酸吡哆醛依赖性的醛缩酶（aldolase）作用下β-羟基-三甲基赖氨酸释放甘氨酸，形成丁酰甜菜碱乙醛（butyrobetaine aldehyde）；第四步：丁酰甜菜碱在辅酶NAD依赖性的脱氢酶作用下形成丁酰甜菜碱（butyrobetaine）；第五步：第二次羟化反应，在铁、维生素Ｃ、α酮戊二酸和羟化酶作用下形成肉毒碱，虽然与第二步相似，但是该羟化酶是胞浆中的。

肉毒碱的吸收：在小肠吸收，包括主动转运和被动扩散两种转运方式，转运取决于肉毒碱的摄入量，饮食中的肉毒碱吸收率大约54–86%。

肉毒碱的周转率：在体内的周转率较慢。在人体中大约是66天，其中，肌肉和心脏中大约是8天，在肝脏和肾脏中约11.6小时，在细胞外液中约68分钟。运动可加快肉毒碱的周转率。

肉毒碱的代谢：人体各组织并不降解肉毒碱。肉毒碱在结肠中被细菌分解形成γ-丁酰甜菜碱（γ-butyrobetaine），或者三甲胺（trimethylamine），从而从粪便排出，或者，产生的三甲胺被吸收到血液中到达肝脏被氧化成氧化三甲胺，后者从尿中排泄。

肉毒碱的排泄：血浆肉毒碱在经过肾小球滤出后，90%以上被肾脏重吸收，因此，肾脏是维持肉毒碱正常水平的关键性器官。

肉毒碱的作用：已知作用包括，长链脂肪酸在线粒体外膜表面形成脂肪酸辅酶A，后者与肉毒碱一起由线粒体外膜转运体CTP1转运进入线粒体，进入线粒体内的脂肪酸-肉毒碱复合物释放脂肪酸和肉毒碱，脂肪酸即进入能量代谢过程。例如，肉毒碱缺乏情况下，棕榈酸氧化速度下降，该现象作为评估肉毒碱是否缺乏的指标之一；肉毒碱也是线粒体中有害物质转运出线粒体的过程中发挥重要作用。

肉毒碱缺乏：包括原发性缺乏和继发性缺乏两类。原发性缺乏的原因包括肉毒碱摄入不足，或者肉毒碱转运体基因突变（如：OCTN2基因缺失）。继发性缺乏是继发于其他原因，包括赖氨酸缺乏饮食（摄入过少或缺乏），慢性肾功能衰竭，长期使用某些抗生素（减少肉毒碱吸收或促进肉毒碱排泄），等等。

肉毒碱缺乏表现：乏力，低血糖，心肌病，脂肪肝，高血氨症，等等。在大鼠赖氨酸缺乏模型饲料中，如果赖氨酸在0.37%水平，喂养后生长受限，骨骼肌和心肌中肉毒碱水平大于是正常水平的70%，属于轻度下降，然而，在肝脏中肉毒碱含量升高，并且发生脂肪肝，但如果给予L-肉毒碱，脂肪肝可不发生。在蛋白质缺乏模型饲料喂养，如果蛋氨酸供应不足，大鼠生长受限，并且也发生脂肪肝，如果给这样的动物补充0.2%肉毒碱，生长和脂肪肝都得到改善。

L-肉毒碱广泛存在于植物和动物组织中，植物中肉毒碱较低，因此，没有动物性原料的情况下，采用植物性原料制成的肉毒碱缺乏模型饲料中肉毒碱含量较低，但与正常饲料相比降低幅度有限。使用纯化原料配制成纯化型的肉毒碱缺乏模型饲料（L-Carnitine-deficient diet）可以控制到很低水平，甚至可以达到几乎不含或者含极其微量的L-肉毒碱，称为无L-肉毒碱模型饲料（L-Carnitine-free diet）。

如果采用赖氨酸缺乏模型饲料诱导肉毒碱模型饲料，可以选用研究肉毒碱早期采用的赖氨酸缺乏模型饲料，也可以采用赖氨酸不同程度缺乏的赖氨酸缺乏模型饲料。

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