環(huán)腺苷酸
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亦稱“環(huán)化腺核苷一磷酸”，“環(huán)腺一磷”。
一種環(huán)狀核苷酸，簡寫為cAMP。
以微量存在于動植物細(xì)胞和微生物中。體內(nèi)多種激素作用于細(xì)胞時(shí)，可促使細(xì)胞生成此物，轉(zhuǎn)而調(diào)節(jié)細(xì)胞的生理活動與物質(zhì)代謝。
有人稱其為細(xì)胞內(nèi)的第二信使，而稱激素為“第一信使”。
環(huán)腺苷酸之所以稱為細(xì)胞內(nèi)的第二信使，是由于某部些激素或其它分子信號刺激激活腺苷酸環(huán)化酶催化ATP環(huán)化形成的。
1 環(huán)腺苷酸的生成和分解
當(dāng)細(xì)胞受到外界刺激時(shí)，胞外信號分子首先與受體結(jié)合形成復(fù)合體，然后激活細(xì)胞膜上的Gs一蛋白，被激活的Gs一蛋白再激活細(xì)胞膜上的腺著酸環(huán)化酶（AC），催化ATh脫去一個(gè)焦磷酸而生成CAMP。生成的 CAMP作為第H信使通過激活A(yù)PK（cAM依賴性蛋白激酶），使靶細(xì)胞蛋白磷酸化，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞反應(yīng)，cAMP最終又被磷酸二酯酶（PDE）水解成5’－AMP而失活。cAMP生成和分解過程依賴 Mg2+的存在。AC和PDE可以從兩個(gè)不同方面調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)CAMP濃度，從而影響細(xì)胞、組織、器官的功能。當(dāng)AC的活性升高時(shí)，cAMP濃度升高，當(dāng)PDE濃度增高時(shí)，cAMP濃度降低。PDE對CAMP的調(diào)控，不僅取決于PDE的活化、抑制因素，還取決于細(xì)胞內(nèi)PDE的組成、亞細(xì)胞分布。
2 環(huán)腺著酸在動物體內(nèi)的含量及分布
自1957年Sutherland首先在肝臟勻漿中發(fā)現(xiàn)CAMP后，人們陸續(xù)在很多組織如腎。肺、腸、冠狀動脈、支氣管、腦垂體、血小板、乳汁、睪丸、骨髓等組織或體液中發(fā)現(xiàn)有cAMP存在。哺乳動物陳紅細(xì)胞外，所有組織中都有分布，正常情況下細(xì)胞內(nèi)cAMP濃度為0．1～lμM，但在激素或應(yīng)激作用下可升高到一百倍以上。血漿中CAMP濃度比細(xì)胞中低，約為 10 nMo細(xì)胞內(nèi)的 cAMP可以釋放入血，說明血漿CAMP的變化可在一定程度上反映機(jī)體器官的生理變化。
3 環(huán)腺苷酸的生理功能
l 環(huán)腺苷酸對細(xì)胞代謝的調(diào)節(jié)CAMP調(diào)節(jié)細(xì)胞的許多代謝過程是通過調(diào)節(jié)酶的活性來實(shí)現(xiàn)的。在有ATP存在的條件下，APK可以激活細(xì)胞內(nèi)許多代謝關(guān)鍵酶活性（如脂肪酶）或抑制某些酶的活性（如有活性的糖原合成酶I），最終導(dǎo)致某些代謝反應(yīng)的加速或抑制（易健華，1981）。1962年Krebs等人研究了cAMP對糖原合成和糖原分解酶系的調(diào)節(jié)。腎上腺素及胰高血糖素等激素可使CAMP水平升高，激活A(yù)PK，APK進(jìn)而激活糖原磷酸化激酶，使糖原磷酸化酶磷酸化，從而糖原磷酸化酶從無活性的b形式轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘腶形式，后者催化糖原分解為1－P一葡萄糖。cAMP可通過APK使糖原合成酶磷酸化，導(dǎo)致具有活性的糖原合成酶轉(zhuǎn)變?yōu)闊o活性的糖原合成酶D，從而抑制糖原的合成。cAMP還能激活糖酵解中的一個(gè)關(guān)鍵酶——磷酸果糖激酶，催化6一磷酸果糖生成1，6-H磷酸果糖。另外，cAMP還能阻止ATP對磷酸果糖的抑制。此外，CAMP還可通過APK激活脂肪蛋白激酶，使脂肪水解關(guān)鍵酶——脂肪酸磷酸化而激活，從而促進(jìn)脂肪水解為甘油和游離脂肪酸。脂肪酸被轉(zhuǎn)移到血液中，結(jié)合在血清白蛋白立，然后被轉(zhuǎn)運(yùn)到其他組織中，特別是心臟、肌肉、腎等組織，進(jìn)入氧化和三艘酸循環(huán)，產(chǎn)生ATP，作為細(xì)胞的能源。cAMP還可激活碳酸酐蛋白激酶，后者可使碳酸酐酶磷酸化而激活，催化CO2形成碳酸，碳酸再分解放出H+，對調(diào)節(jié)細(xì)胞的酸堿平衡有重要作用，而且此過程可使胃酸增多，有利于消化（易健華，1981；孫大業(yè)等，1997）。
3．2 環(huán)腺苷酸對激素合成和分泌的影響 cAMP具有調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)合成，促進(jìn)激素分泌的作用（Gerosa，1980）。大量試驗(yàn)表明，一些二級促激素促進(jìn)次級激素合成是通過cAMP途徑調(diào)節(jié)的。促腎上腺皮質(zhì)激素結(jié)合到腎上腺皮質(zhì)細(xì)胞后，激活A(yù)C，增加 cAMP濃度，激活PKA，后者磷酸化激活皮質(zhì)酮、醛甾酮的合成酶。在卵巢細(xì)胞中，也有類似的情況，促濾泡激素通過cAMP途徑增加雌二醇、孕酮的合成（孫大業(yè)等，1997）。cAMP能誘導(dǎo)GH的釋放，從而促進(jìn)肝臟內(nèi)蛋白質(zhì)、DNA和RNA的合成，并能加強(qiáng)脂肪分解，刺激機(jī)體蛋白質(zhì)的合成（Dana等，1989；Canoed等，1985）。
3．3 環(huán)腺苷酸對免疫功能的影響 阮暉等（2001）在探討家禽在遭受病原微生物感染，細(xì)胞信使物質(zhì)對免疫功能的調(diào)節(jié)作用時(shí)發(fā)現(xiàn)，以傳染性法氏囊病病毒（IBDV）強(qiáng)毒株攻擊后，肉雞垂體——背上腺軸活動加強(qiáng)，并發(fā)生針對IBDV的特異性免疫反應(yīng)，血清cAMP含量上升，提示垂體——腎上腺軸活動加強(qiáng)使cAMP上升與執(zhí)IBDV特異性免疫細(xì)胞內(nèi)效應(yīng)大分子的合成有關(guān)。
3．4 環(huán)腺苷酸對膜蛋白活性的調(diào)節(jié) cAMP可促使非神經(jīng)細(xì)胞膜上某些蛋白的磷酸化，使其構(gòu)型發(fā)生改變，從而調(diào)節(jié)膜對一些物質(zhì)的通透性。例如在紅細(xì)胞中，cAMP激活細(xì)胞膜上的蛋白激酶，使膜上的Spectin蛋白磷酸化后，對紅細(xì)胞膜的理化性質(zhì)及紅細(xì)胞的形態(tài)產(chǎn)生極為重要的調(diào)節(jié)作用。在血小板中，cAMP可通過APK有效地刺激膜上的一種分子量為22000的蛋白磷酸化，并通過對鈣攝入的影響，調(diào)節(jié)血小板聚集、收縮等功能。在心肌細(xì)胞中，cAMP可使心肌細(xì)胞鈣通道發(fā)生磷酸化，使膜對 Ca2+的通透性增強(qiáng)，導(dǎo)致 Ca2+內(nèi)流增加而使心肌收縮力增加，心率加快。在腎臟的試驗(yàn)中證明，加壓素等通過cAMP使細(xì)胞膜物理性質(zhì)改變，增加對水的吸收（易健華，1981；孫大業(yè)等，1997）。
3．5 環(huán)腺苷酸對神經(jīng)細(xì)胞的作用McAfee（1971）首先證明cAMP參與神經(jīng)節(jié)突觸傳遞。目前認(rèn)為：當(dāng)某些神經(jīng)細(xì)胞興奮時(shí)，突觸前神經(jīng)末梢釋放遞質(zhì)作用于突觸后膜上相應(yīng)的受體并激活A(yù)C，在突觸后膜合成cAMP，進(jìn)而激活PKA，通過膜蛋白的磷酸化改變膜對離子的通透性，從而影響神經(jīng)細(xì)胞的興奮性。神經(jīng)組織內(nèi)含有高水平的cAMP及其代謝調(diào)節(jié)酶。在腦、脊髓、腦脊液和外周神經(jīng)中都有大量cAMP存在。在脊椎動物腦中， cAMP含量最高，非神經(jīng)組織約高10倍， AC和cAMP磷酸二酯酶含量也比其他組織高10～20倍。以上說明在神經(jīng)組織中CAMP的合成和分解速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他組織，cAMP在神經(jīng)組織中起重要作用（孫大業(yè)等，1997）。
3．6 環(huán)腺苷酸對基因表達(dá)的調(diào)節(jié)。AMP是一個(gè)重要的基因表達(dá)調(diào)控物質(zhì)（Monall，1991）。在原核生物中cAMP被認(rèn)為是直接活化RNA聚合酶以促進(jìn)轉(zhuǎn)錄，即通過該酶的6因子的磷酸化來實(shí)現(xiàn)促進(jìn)InRNA轉(zhuǎn)錄。近年來的研究表明，真核細(xì)胞中cAMP的作用與轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)有關(guān)。Montndny等（1986）發(fā)現(xiàn)許多cAMP誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄的真核基因的啟動子周圍多含有一致或近乎一致的8個(gè)堿基對的回文序列5’－TGACGTCA－3’，并命名為cAMP反應(yīng)序列（cAM－responsi、 ele。nt，CRE），是這些基因識別cAMP信號的重要部位。同時(shí)，他們還發(fā)現(xiàn)cAMP誘導(dǎo)的靶基因表達(dá)還需要PKA的激活。cAMP水平增高激活PKA，PKA又可能通過使某些特異的轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行磷酸化，介導(dǎo)cAMP引起的基因表達(dá)（Montndny等，1986）。許多試驗(yàn)表明，PKA可使組蛋白磷酸化，磷酸化的組蛋白由于帶電狀態(tài)及構(gòu)象的改變，與DNA結(jié)合松弛而分離，從而解除了組蛋白對這段基因的抑制，使轉(zhuǎn)錄得以進(jìn)行。另有試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在體外PKA可使非組蛋白磷酸化，磷酸化的酸性蛋白酸性增強(qiáng)，帶有較多的負(fù)電荷，與帶正電荷的組蛋白有較強(qiáng)的親和力而相互結(jié)合，使組蛋白與DNA分離，解除組蛋白對DNA的阻抑而進(jìn)行轉(zhuǎn)錄（易健華，1981；孫大業(yè)等，1997）。
3．7 環(huán)腺苷酸對細(xì)胞增殖與分化的調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖與分化是細(xì)胞的兩個(gè)基本特征。增殖包括細(xì)胞的生長、DNA復(fù)制和細(xì)胞分裂，是通過細(xì)胞周期來實(shí)現(xiàn)的。分化意味著細(xì)胞內(nèi)的DNA通過轉(zhuǎn)錄生成InRNA，再進(jìn)一步合成專一性的蛋白質(zhì)（酶），最終導(dǎo)致細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生化組成和功能等各種差異。細(xì)胞增殖與分化是一對既相聯(lián)系又相矛盾的過程，cAMP在調(diào)節(jié)這對矛盾中起著重要的作用（ Burgering等，1995 ；Dumont等，1989）。cAMP對離體細(xì)胞有抑制細(xì)胞分裂、促進(jìn)分化的作用。因此，凡能使細(xì)胞內(nèi)cAMP含量升高的因素均能降低細(xì)胞的生長速度，抑制細(xì)胞的增殖，而促進(jìn)細(xì)胞的分化。Miyasaki（1992）認(rèn)為，cAMP對細(xì)胞增殖具有雙重效應(yīng)，即在GO或早G1期時(shí)對細(xì)胞增殖具有促進(jìn)作用，而在晚G1期時(shí)則起抑制作用。
另外，cAMP與腫瘤有一定的關(guān)系，正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞中的cAMP含量是有差異的，在腫瘤細(xì)胞內(nèi)cAMP一般低于正常細(xì)胞水平。
4 環(huán)腺苷酸在畜牧業(yè)中的應(yīng)用
cAMP能提高動物的生產(chǎn)性能和改善畜產(chǎn)品品質(zhì)。其作用機(jī)理為：cAMP作為激素的第二信使激活蛋白激酶，使代謝酶活性增強(qiáng)，從而加強(qiáng)體內(nèi)蛋白的合成，增快動物的生長速度；誘導(dǎo)激素（如生長激素等）或酶的合成，促進(jìn)機(jī)體的合成代謝。
4．1 環(huán)腺苷酸在肉畜生產(chǎn)上的應(yīng)用大量試驗(yàn)結(jié)果表明，cAMP對豬、羊、兔等生長性能和胭體品質(zhì)影響一致，高水平cAMP能引起脂肪組織中HSL活化而使脂肪分解能力加強(qiáng)（Ecan等，1992）。同時(shí)cAMP還可減少胰島素與脂肪細(xì)胞的結(jié)合（till和MillS，1990），以對抗胰島素對體脂沉積的促進(jìn)作用。楊在清等（1992）給豬皮下注射cAMP或氨茶堿（PDE抑制劑），結(jié)果不但改善了胭體組成，提高了瘦肉率、眼肌面積和后腿比，而且還使血中脂質(zhì)含量和脂肪酶的活性升高。提示體脂降低和血脂升高可能與cAMP的作用使體內(nèi)脂肪酶活性升高引起體脂動員有關(guān)，而體脂的大量分解利用有利于降低蛋白質(zhì)的分解，從而加強(qiáng)蛋白質(zhì)
在體內(nèi)的沉積（楊在清等，1992）。cAMP對幼齡家畜也有明顯的促生長作用。高士爭（1997）報(bào)道，給仔豬、羔羊和仔兔注射cAMP制備品和標(biāo)準(zhǔn)品制劑，有顯著促生長作用。李自新等（1993）對肉用仔兔注射cAMP有明顯的增重效果，但隨著使用時(shí)間的延長其效果有所下降。另外，cAMP能顯著提高羊的產(chǎn)毛量和毛纖維長度，改變羊毛中各種氨基酸的含量（Black等，1979）。
4．2 環(huán)腺苷酸在奶富生產(chǎn)上的應(yīng)用 人們通過對大鼠、小鼠、豚鼠、兔和奶畜（奶牛、奶羊）等動物乳腺和乳中cAMP的研究，發(fā)現(xiàn)cAMP在泌乳生理過程中起著重要作用。王秋芳等（1993）報(bào)道了不同泌乳階段山羊乳中環(huán)腺奇酸的變化，分娩前波動木大，分娩后急劇升高；泌乳維持期，分娩后15d乳中cAMP濃度一直維持在較高水平；在泌乳高峰期，cAMP有所升高；泌乳減退期，停止擠奶前1個(gè)月左右羊只妊娠，產(chǎn)乳量顯著下降，乳中cAMP大幅度下降。他們認(rèn)為cAMP主要促進(jìn)乳汁分泌，cGMP主要促進(jìn)乳汁生成，二者呈一種消長變化。孫延鳴等（2002）報(bào)道，在一定濃度范圍內(nèi)，cAMP對體外培養(yǎng)的山羊乳腺上皮細(xì)胞增殖有促進(jìn)作用，并呈劑量依賴性，但cAMP濃度過高時(shí)則有抑制作用。cAMP是如何調(diào)控乳腺細(xì)胞中生乳、泌乳活動的，目前尚不十分清楚。
4．3 環(huán)腺苷酸在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用 外源性cAMP可顯著促進(jìn)艾維茵肉仔雞生長，提高胸肌率、腿肌率，降低腹脂率，而且隨著劑量的增加而增大（張富梅等，2001）。環(huán)腺苷酸還對肉雞代謝有影響，可降低肉中的脂肪沉積，促進(jìn)蛋白質(zhì)積累，對肝臟組織也有類似的效果（張富梅等，2000）。cAMP對禽類脂肪代謝的作用和哺乳類動物有所不同。cAMP能促使哺乳類動物的激素敏感脂酶（HSL）活性升高，促進(jìn)機(jī)體脂肪分解和血脂含量升高，從而降低肉中的脂肪沉積，改善胭體品質(zhì)，而在家禽中胰高血糖素才是主要的脂解激素。牛淑玲等（1998）研究表明，外源性環(huán)腺苷酸對肉雞體內(nèi)的GH的分泌、代謝有一定的促進(jìn)作用，并在試驗(yàn)組生長明顯快于對照組的情況下，死亡率卻低于對照組，這可能與cAMP對肉雞心血管系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)作用有關(guān)，另一方面與血清中蛋白質(zhì)含量顯著高于對照組，尤其是球蛋白增加有關(guān)。cAMP還可顯著提高蛋雞的產(chǎn)蛋性能，改善蛋殼的品質(zhì)（牛淑玲等，2000）。
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