肠道是动物机体重要的器官，在营养物质的消化、吸收以及机体的免疫防御方等面发挥重要作用。在动物生产实践中，机体会受到应激、毒素、细菌和抗营养因子等不利影响，主要影响机体肠道功能[1-2]。这些因素会导致机体肠道消化吸收功能下降，肠道通透性增加，使肠道内微生物和毒素物质进入到机体循环，导致肠源性感染的发生，严重时会引起炎症性反应或者多器官功能衰竭，甚至死亡[3-5]。养殖生产中常用抗生素治疗动物肠道疾病，但长期使用或滥用抗生素会导致机体产生依赖性和细菌产生耐药性[6]。在全面禁用抗生素促生长剂的环境下，采用营养策略防治动物肠道损伤具有重要意义[7]。通过营养调控预防或缓解肠道损伤、促进动物健康生长已成为当今的研究热点[8]。有研究表明，氨基酸可以保护肠道屏障[9-10]。其中，精氨酸在胃肠道的生长、发育、成熟和修复等方面具有重要调节作用[11]。因此，文章综述精氨酸改善动物肠道健康的研究进展。1895年首次在哺乳动物蛋白质中发现精氨酸，自然界中存在D-精氨酸和L-精氨酸（L-arginine，L-Arg）两种构型，而动物代谢只能利用L-精氨酸[12]。小肠是动物消化吸收精氨酸的主要部位。精氨酸来源包括饲料摄入、机体蛋白周转以及机体内源合成3种途径，其中饲料是主要来源方式[13]。精氨酸是1种条件性必需氨基酸，幼年动物体内不能合成精氨酸，属于必需氨基酸[14]；对于成年动物，精氨酸属于非必需氨基酸。动物在应激、饥饿、创伤、病理、泌乳期、妊娠期等状态下，机体对精氨酸的需求量超过自身的合成量，属于必需氨基酸[15-17]。精氨酸是合成蛋白质的原料，也是多种活性物质（如一氧化氮、肌酸、多胺、谷氨酸、鸟氨酸等）的前体物质[18]，可以参与调节细胞信号转导、基因表达以及蛋白质翻译修饰，对肠道的影响较大[19-20]。精氨酸在调节机体免疫功能、缓解应激、促进肠道发育与健康、提高动物的生长性能以及改善畜产品品质等方面发挥着重要作用[21-22]。1精氨酸对猪肠道的影响肠道功能紊乱是危害猪健康与生长的核心问题[23]。在养猪生产中，断奶、环境、营养变化和疾病等因素会严重损伤肠道的屏障功能，给动物健康和生产带来不利影响[24]。仔猪断奶应激会导致肠道黏膜和功能受损，补充精氨酸具有改善作用[25]。Yang等[26]研究表明，与未添加精氨酸相比，日粮中添加8 g/kg L-精氨酸可以显著提高断奶仔猪十二指肠、空肠和回肠的绒毛高度，绒毛高度分别提高34.2%、14.4%、13.7%，肠道黏膜绒毛高度高，成熟的绒毛上皮细胞多，小肠吸收能力强。此外，肠道总黏膜蛋白含量也显著提高，为246.3 mg/g，未添加精氨酸的总黏膜蛋白含量为216.7 g/mg。断奶应激还会导致黏膜免疫功能受损，T淋巴细胞亚群失衡，树突状细胞分化成熟受到抑制。哺乳期补饲250 mg/(kg·d)精氨酸的断奶仔猪回肠黏膜分泌性免疫球蛋白A（sIgA）和白介素-10（IL-10）含量分别提高13.6%、11.43%，IL-1β含量降低36.36%，表明精氨酸可以显著提高IL-10基因的表达，显著降低IL-1β和IL-12基因表达，通过调节促炎因子和抗炎因子的表达，缓解断奶仔猪的免疫应激。精氨酸可以显著上调空肠Notch2基因和回肠Jagged1和D111基因的表达，促进断奶仔猪淋巴细胞和树突状细胞的分化，精氨酸对肠道黏膜免疫调节作用可能与Notch2的信号通路有关[27]。断奶使仔猪从母猪乳汁失去被动免疫保护，很容易受到肠道内细菌毒素感染[28]。Zhu等[29]研究发现，内毒素会破坏仔猪空肠形态，使肠道绒毛萎缩，绒毛高度为196 μm，绒毛高度/隐窝深度降低，为2.30；日粮中添加0.5%和1%的精氨酸时，仔猪绒毛高度为218和255 μm，绒毛高度/隐窝深度为3.02、3.26，内毒素对空肠形态的破坏减轻；0.5%精氨酸可以增加分泌sIgA细胞、CD8+和CD4+T细胞数量，缓解内毒素导致的淋巴细胞凋亡。与内毒素诱导的仔猪相比，添加1%精氨酸可以使仔猪肠上皮淋巴细胞数降低22.47%，且精氨酸水平过高会对机体产生不利影响[30]。绒毛高度与动物消化吸收能力呈正比，隐窝深度与分泌功能呈反比，二者比值升高说明肠道吸收面积增大。在热应激条件下，育肥猪各肠绒毛表面积及绒毛高度/隐窝深度变小。日粮中1.5%精氨酸可以使热应激育肥猪十二指肠、空肠和回肠的绒毛表面积和肠道绒毛高度/隐窝深度达到最大，分别为439 766、414 198 、396 303 μm2和3.90、3.52、3.57，提高热应激育肥猪营养物质的利用率，增加育肥猪平均背膘厚度，提高育肥猪的生产性能[31]。Yi等[32]研究发现，间歇性热应激会导致育肥猪肠道形态改变，降低肠上皮屏障功能相关蛋白（zonula occluden-1、occludin）的表达，而日粮中添加1%精氨酸可以提高肠道紧密连接蛋白occludin和β-防御素2（pBD2）的表达，减轻热应激对育肥猪肠道屏障功能的损害。腹泻会导致仔猪肠道组织结构发生损伤性变化[33]。在腹泻仔猪日粮中分别添1.1%、1.4%和1.7% Arg，发现与1.1%、1.7% Arg组和对照组相比，1.4% Arg组仔猪肠道绒毛高度仔猪绒毛高度分别提高70.99%、65.69%、90.35%，1.4% Arg可以促进肠道功能的恢复，1.4% Arg组仔猪的腹泻率和腹泻频率也最低，为33.3%和5.95%，较1.1% Arg组和1.7% Arg组分别降低66.7%、66.7%和29.76%、31.19%。但日粮中添加过量精氨酸不能降低仔猪腹泻发病率，可能是过量精氨酸导致NO含量增多形成较多自由基损害机体细胞，或者因为精氨酸与赖氨酸存在拮抗作用，过高精氨酸使赖氨酸吸收紊乱，导致氨基酸不平衡。此外，L-Arg可以增加腹泻仔猪肠道黏膜DNA、RNA和蛋白质的含量[34-35]。DNA、RNA和蛋白质是小肠细胞生长和修复的基础[36]。黄晶晶等[37]发现，精氨酸可以提高应激状态下仔猪肠黏膜DNA和蛋白质含量。研究表明，精氨酸能够通过雷帕霉素/核糖体蛋白S6（p70S6K）通路提高细胞内蛋白质的合成量[38]。因此，精氨酸可能是通过参与DNA合成，增加肠黏膜的蛋白质，促进黏膜生长来修复肠道损伤。2精氨酸对家禽肠道的影响精氨酸是家禽的必需氨基酸，因为家禽体内缺乏氨基甲酰磷酸合成酶和二氢吡咯-5-羧酸合成酶，无法合成精氨酸，必须从日粮中获取精氨酸。Ruan等[39]在黄羽雏鸡日粮中添加不同水平精氨酸，发现12.1 g/kg精氨酸可以显著提高黄羽雏鸡肠道谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的活性和总抗氧化能力（T-AOC），上调谷胱甘肽过氧化物酶1（GPX1）、血红素加氧酶1（HMOX1）、核因子红系相关因子2（NRF2）基因表达，下调IL-1β、TLR4和MyD88基因的表达，增加CD3+和CD4+淋巴细胞数量，增强肠道的抗氧化和免疫能力，使黄羽雏鸡的日增重提高12.05%，促进黄羽雏鸡生长。戴东[40]研究表明，胚蛋给养7 mg L-Arg/枚可以提高14日龄雏鸡的十二指肠绒毛高度、空肠绒毛高度/隐窝深度以及空肠上皮细胞增殖指数，表明精氨酸可以促进雏鸡肠道发育，提高肠道营养物质消化吸收能力。陈凌云等[41]在海东鸡种鸡日粮中添加0.96%、1.16%、1.36%、1.56%和1.76%精氨酸，发现1.16%精氨酸可以显著提高雏鸡肠道营养运载体PepT1、GLUT2和SGLT1基因和消化酶APN和SI基因表达，加快营养物质转运。球虫病是肉仔鸡中1种以肠道损伤为特征的疾病[42]。Tan等[43]在患有球虫病的肉鸡日粮中添加精氨酸，发现精氨酸可能通过抑制TLR4通路缓解球虫病肉鸡的肠道炎症，并通过激活mTORC1通路促进肉鸡肠道损伤修复。此外，精氨酸能够下调肠道致病菌诱导激活JAK-STAT信号通路，增加肉仔鸡精氨酸循环浓度，调节肠道免疫反应和抗菌肽的表达和肠道微生物区系，缓解肠道致病菌造成肉仔鸡肠道黏膜损伤[44-45]。生产中的各种应激，如热应激会对家禽肠道造成损伤。张灿菲[46]发现，与饲喂基础日粮组相比，补充0.3%和0.6% L-Arg组的热应激状态下鸡十二指肠绒毛高度提高24.60%和6.64%，sIgA分泌细胞光密度提高53.57%和89.28%，表明精氨酸可以促进sIgA分泌和sIgA分泌细胞的增殖；补充0.3%L-Arg可以显著提高十二指肠上皮淋巴细胞数，改善应激状态下肠道免疫屏障；补充0.6% L-Arg会导致鸡肠上皮淋巴细胞数降低15.29%，表明过量精氨酸可能会在应激中造成肠上皮淋巴细胞数下降，与Zhu等[29]在猪生产中的研究结果类似。3精氨酸对反刍动物肠道的影响Keulen等[47]在饲喂新生犊牛的奶中添加含量为牛奶干物质1%的精氨酸，发现新生犊牛十二指肠的绒毛高度、宽度、绒毛表面显著增加，绒毛高度/隐窝深度提高32.29%，表明精氨酸可以促进新生犊牛肠道发育。赵宏丽[48]发现，与对照组相比，1.5和2.0 g/d L-Arg组断奶羔羊十二指肠绒毛高度提高160.67和67.33 μm，绒毛高度/隐窝深度的数值分别提高1.46、0.68，肠道超氧化物歧化酶（SOD）和GSH-Px含量分别提高23.17%、17.11%和52.64%、37.53%，肠道黄嘌呤氧化物（XOD）和丙二醛（MDA）的浓度分别降低36.06%、19.32%和18.60%、11.62%，白细胞介素-2（IL-2）和sIgA的含量分别提高43.5%、26.17%和55.15%、45.38%，表明精氨酸可以提高断奶羔羊肠道的免疫及氧化能力，促进肠道生长发育。4精氨酸对水产动物肠道的影响目前，集约化高密度养殖水产动物中，水质污染、植物蛋白源替代鱼粉等易导致水产动物肠道结构损伤、肠道病变以及免疫力下降[49-50]。徐志强等[51]研究发现，植物蛋白替代50%以上鱼粉会导致丝尾鳠肠道绒毛形态破损，绒毛高度和绒毛宽度分别为475.07和139.20 μm，而添加1.5%精氨酸后，绒毛高度和绒毛宽度分别为612.43和153.97 μm，表明精氨酸可以促进肠道绒毛生长。40%豆粕替代鱼粉会导致点带石斑鱼肠、肌层厚度显著下降，补充1%精氨酸可以使点带石斑鱼后肠黏膜下层厚度、肌层厚度、皱襞高度分别提高29.4%、16.4%和6.8%，缓解饲料中40%豆粕对点带石斑鱼肠道结构的损伤[50]。崔晓[52]在感染哈维氏弧菌的珍珠龙胆石斑鱼饲料中添加不同浓度（1.96%、3.06%、3.74%干物质）精氨酸，发现3.06%精氨酸组珍珠龙胆石斑鱼肠道IL-1β和TNF-α基因表达水平显著下降，TGF-β和IL-10基因表达水平显著升高。此外，正常珍珠龙胆石斑鱼饲料中添加（3.06%干物质）精氨酸可以显著提高肠道紧密连接蛋白claudin3、claudin12、claudin15a及ZO-1mRNA的表达水平。结果表明，精氨酸可以调节珍珠龙胆石斑鱼肠道免疫能力，增强肠道物理屏障。另外，精氨酸可以缓解肠道组织的氧化损伤。卓丽欣等[53]在氧化鱼油饲料中添加0.48%精氨酸，发现黄颡鱼肠道SOD活性提高14.6%，MDA含量下降38.1%。此外，王连生等[54]研究发现，精氨酸可以提高杂交鲟肠蛋白酶和淀粉酶活性。但陈启明[55]发现，饲料中精氨酸水平对黄颡鱼肠道淀粉酶、蛋白酶活性均无影响，这种差异原因可能是试验设计、动物品种和精氨酸添加水平不同。5结论补充适量精氨酸可以促进动物肠道的生长发育，调节肠道的免疫及抗氧化能力，缓解肠道损伤，改善肠道屏障功能。目前，动物不同状态下精氨酸的需要量以及精氨酸在肠道中具体调节作用机制还不清楚，还需更深入研究，以便在动物生产中更好利用精氨酸的营养作用，促进动物健康生长。