牛磺酸对生长发育的影响研究综述 A Review on the Effect of Taurine on Growth and Development

doi:10.12677/HJFNS.2014.31001

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Hans Journal of Food an d Nutrition Scienc e 食品营养与科学, 2014, 3, 1-5

http://dx.doi.org/10.12677/hjfns.2014.31001 Published Online February 2014 (http://www.hanspub.org/journal/hjfns.html)

OPEN ACCESS

A Review on the Effect of Taurine on Growth and

Development

Me ngy un X iong1,2, Zhiyong Dai2,3, Yong Li1,2

1Department of Nutrition and Food Hygiene, School of Public Health, Peking Unive r s ity Heal th Science Ce nter, Be iji ng

2Maternal & Infant Nutrition Research Center, School of Public Health, Peking U n iversity Health S cience Cen ter, Beijing

3Ausnutria Dairy (China) Company Ltd., Changsh a

Email: liyong@bjmu.edu.cn

Received: Dec. 11th, 2013; revised: Jan. 6th, 2014; accep ted: Jan. 18th, 2014

unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the origin al work i s prop erly cited . In ac cordan ce of th e Creati ve Commons

2014 are guarded b y law and by Hans as a guardian.

Abstract: The relationship between taurine and growth and development of infants has aroused general attention for

years. The existing research result s showed so me co nt r oversy that taurine had definite effects on physical growth, neu-

ral differentiati on a nd neurod evelopment in experimental studies of animals and cells, while in studies aimed at physical

growth, neurodevelopment and fat absorption in infants, only a few positive results were observed. In view of the dis-

tinction and connection between nonhuman experiments and human experiments, it requires researchers to improve

methods to further explore whether taurine promotes growth and develop ment.

Keywords: Taurine; Infants; Fa t Absorption; Neurode velopment

牛磺酸对生长发育的影响研究综述

熊梦昀 1,2，戴智勇 2,3，李勇1,2

1北京大学医学部公共卫生学院营养与食品卫生学系，北京

2北京大学医学部公共卫生学院母婴营养研究中心，北京

3澳优乳业(中国)有限公司，长沙

Email: liyong@bjmu.edu.cn

收稿日期：2013 年12月11 日；修回日期：2014年1月6日；录用日期：2014年1月18 日

摘要：牛磺酸与婴幼儿生长发育的关系受到广泛关注的同时，现有研究成果也呈现出不少争议。动物、细胞

实验研究表明，牛磺酸可促进机体体重增长、神经智能发育与神经细胞分化；而针对婴幼儿体格生长、脂肪吸

收、神经发育等方面的对照实验研究却以阴性结果居多。牛磺酸是否促进生长发育，这需要剖析动物细胞实验

与人群实验的区别与联系并改进研究方法以展开进一步探索。

关键词：牛磺酸；婴幼儿；脂肪吸收；神经发育

1. 引言

牛磺酸，又名 2-氨基乙磺酸，分子式 C2H7NO3S，

是一种含硫的非蛋白游离氨基酸。除膳食来源，机体

内的半胱氨酸可在半胱氨酸加双氧酶(cysteine dioxy

gena se)、半胱亚磺酸脱羧酶(cysteine sulfinate decar-

boxylase, CSD)的连续作用下转化为牛磺酸。人类和其

他灵长类动物体内 CSD 活性较低，因此牛磺酸是一

种条件必需氨基酸。而对于不能自体内合成的猫科动

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物，牛磺酸则是一种必需氨基酸[1]，需要依赖食物供

给。近 40 年前 Hayes[2]等学者就在研究中观察到，幼

猫喂以缺乏牛磺酸的饲料后，视网膜退化变性，并因

长期得不到补充而最终失明。

大多数物种体内生成牛磺酸的部位在肝脏，并以

原型随尿液排出。牛磺酸广泛分布于动物组织和器官

中，主要以脑、视网膜、心肌、肝脏、骨骼肌、肾脏

为主。牛磺酸浓度在新生初期达到峰值，新生儿大脑

中的牛磺酸浓度要高出成人数倍，这提示了牛磺酸在

神经发育中具有一定的作用[1]。

孕期母体通过胎盘向胎儿释放牛磺酸，哺乳期则

通过乳汁分泌。人乳与牛乳中牛磺酸的浓度相差 30

倍甚至更多[3]，那么接受人工喂养与接受母乳喂养的

婴幼儿在牛磺酸摄入水平差异如此巨大的前提下，生

长发育是否显现区别？即，牛磺酸是否影响婴幼儿的

生长发育？对早产儿或低出生体重儿的作用如何？

近年来国内外学者对该问题进行了广泛实验研究，包

括动物实验、细胞实验以及更具有参考价值的以婴幼

儿为研究对象的对照实验。本文将主要从以下几个方

面综述牛磺酸对生长发育的影响。

2. 动物、细胞实验

2.1. 体格生长

张秀珍[4]等人在 1994 年的研究中，将受孕大鼠随

机分为 3组，分别用基础饲料、低蛋白饲料(无动物性

蛋白)及补充 1%牛磺酸的低蛋白饲料饲养直至产下的

仔鼠断乳，而仔鼠继续饲以与母体相同的饲料，至鼠

龄60 天断头取脑、肝、肾等脏器称重。结果显示，

补充了牛磺酸的仔鼠体重重于低蛋白饲料组(P <

0.05)，甚至在鼠龄 16 天以前还高过基础饲料组(P <

0.05)。但低蛋白组仔鼠的脑重占体重比例反而高于另

外两组，作者认为这符合营养不良时脑/体重比值增高

的规律。类似地，刘晓军[5]等人在 1996 年对实验分组

进行了改进，其中正常蛋白组分为对照组、补充0.2%

牛磺酸组与补充 1%牛磺酸组，低蛋白组亦然，即可

同时观察不同剂量牛磺酸补充对不同膳食蛋白摄入

大鼠的生长状况的影响。正常蛋白组内，1%补充组相

比对照组、0.2%补充组，其体重增长和饲料蛋白功效

比值均较高(P < 0.05)，而低蛋白组未显现相应差异。

此外，无论在蛋白质充足还是不足的情况下，高剂量

补充组皆具有显著较高的蛋白质表观消化率(AD)、真

消化率(TD)、生物学价值(BV)及蛋白质净利用率(NPU)

(P < 0.05)。可见，牛磺酸可通过提高大鼠的蛋白质利

用率来促进生长发育。从牛磺酸的体内合成途径可以

理解为，补充牛磺酸节省了膳食中的含硫氨基酸，如

半胱氨酸、甲硫氨酸等，使得它们更多地参与蛋白质

合成，并使膳食蛋白易被吸收利用。

杜卫[6]等人在 2000 年进行的研究中又将实验分

组简化为基础饲料组、基础牛磺酸补充组、低蛋白组

与低蛋白牛磺酸补充组。基础组是否补充牛磺酸对大

鼠体重无明显影响，这与刘晓军[7]的研究结果不一致。

补充了牛磺酸的低蛋白组大鼠体重虽然比单纯低蛋

白组明显较高(P < 0.01)，但当仔鼠进入生长旺盛期后

(鼠龄 22 天)，也落后于基础组。这说明仅靠牛磺酸的

补充并不能满足仔鼠生长期的蛋白质需求，但在一定

程度上可改善低蛋白导致的营养不良。

与上述国内研究较不同的是，2012 年Zielinska[7]

等人选取受精鸡胚为实验对象，于孵蛋第 3天向鸡蛋

气室中注射牛磺酸补充液，并于第 20 天进行生长评

估(孵化期 21 天)。结果显示，注射了牛磺酸的鸡胚与

未进行任何处理的对照组相比，显著差异体现在细胞

总数增多，肌细胞核总数增加，肌纤维直径增大，增

殖细胞核抗原(PCNA)阳性细胞比例上升(P < 0.05)，其

中PCNA 是评估细胞增殖状态的指标。因此该研究得

出结论，牛磺酸可促进鸡胚肌肉发育。

2.2. 神经发育

除体格生长外，牛磺酸对神经发育的影响也备受

关注。韩晓滨[8]等人于 1992 年对人胚大脑神经细胞进

行了无血清原代分离培养。对比实验组和对照组的增

殖周期，牛磺酸的添加对大脑细胞具有明显的促增殖

作用。神经细胞中标志着突起发生的微管蛋白的合成

及细胞间突触形成也受到牛磺酸的影响。此外，根据

监测高定位于神经元的烯醇化酶 14-3-2 蛋白(NSE)，

还发现牛磺酸明显促进神经细胞的分化成熟。与此实

验相距 20 年的另一项研究里，Shivara j[9]等人联合体

内体外方法，同样发现牛磺酸可影响与海马神经元中

突触发育相关的蛋白含量(突触蛋白 1表达水平提高)，

证明了它在大脑神经干细胞增殖过程中的增强作用。

海马是发育较早的大脑皮质，是学习记忆的重要核团，

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海马中的蛋白质与学习记忆功能密切相关。为观察牛

磺酸对大鼠胚胎期海马发育的影响，宋春梅[10]等人于

2003 年饲以受孕大鼠不同牛磺酸含量的饲料，新生仔

鼠断头取脑剥取海马，电镜下发现，相比于对照组，

补充了 0.6%牛磺酸的实验组仔鼠海马神经元核仁明

显，细胞器丰富，线粒体嵴清晰可见。生化分析结果

也显示，实验组仔鼠海马中蛋白质、DNA、RNA 的

含量都显著高于对照组(P < 0.01)，进一步证明牛磺酸

在神经发育中的作用，更确切地说，缺乏牛磺酸可能

导致神经发育异常，影响学习能力。

从神经行为上看神经智能发育，刘晓军[5]的研究

中，低剂量牛磺酸组大鼠辨别训练习得时间短于其他

组(P < 0.05)，这与前文提到的该研究中高剂量组起到

体重增长作用的效果不同。杜卫[8]的类似发现是，在

基础饲料组中，牛磺酸组大鼠的正确反映达标时间明

显短于对照组，也证实添加牛磺酸对提高大鼠辨别学

习能力的效果(P < 0.05)。

在神经递质水平，宋春梅[10]在实验组仔鼠的海马

中检出乙酰胆碱酯酶(AChE)活性较高(P < 0.01)，这与

肖荣[11]等人在 2001 年发现的一定浓度的牛磺酸可增

加幼鼠和雏鸡脑中 AChE 合成的结果相一致。但肖荣

[11]也发现，对于不同种属的个体，牛磺酸发挥作用的

浓度也不一样。在幼鼠，中高剂量牛磺酸补充显著提

高AChE 水平；在雏鸡，显效的是低剂量组，中高剂

量组反而起到抑制作用。这说明牛磺酸对神经递质水

平是双向调节的。此外，该研究还确定了牛磺酸对幼

鼠和雏鸡脑中 5-羟色胺(5-HT)和5-吲哚乙酸(5-HIAA)

的合成抑制，可能是通过某种机制调节色氨酸水平来

发挥作用。

2.3. 其它

幼年灵长类动物合成牛磺酸能力弱，其组织牛磺

酸水平直接受到膳食牛磺酸含量影响，这在 Sturman[12]

等人的研究中得到印证。接受补充了牛磺酸的婴幼儿

大豆蛋白配方奶粉喂养的幼猴，其组织与体液中的牛

磺酸水平显著高于对照组，其中最高浓度值位于视网

膜。同时，缺乏牛磺酸的对照组幼猴出现了视觉灵敏

度下降，且电镜下可见视网膜存在混乱组织物。这与

Hayes[2]在1975 年发现缺乏牛磺酸的幼猫出现视网膜

退化变性并最终失明的现象一致，进一步说明，当此

类牛磺酸体内合成少的动物膳食来源也减少时，可导

致视网膜病变从而影响视觉发育。

3. 人群实验

人群实验在牛磺酸影响婴幼儿体格生长和神经

发育方面的研究结果与动物、细胞实验存在较大不同。

此外，人群实验还着重观察了血浆、尿液牛磺酸水平

的变化及牛磺酸对脂肪吸收的影响。

3.1. 血、尿牛磺酸水平变化

根据牛磺酸在人体内不参与蛋白质合成、以原型

从肾脏排出的性质，当摄入足量牛磺酸时，尿液中的

牛磺酸含量也会相应提高。基于这个假设，早在 1978

年，就有 Rass i n[13]等学者研究了奶粉中添加牛磺酸对

婴幼儿血液、尿液牛磺酸水平的影响。以足月儿为对

象进行了为期十二周的实验，生化指标显示，常规奶

粉组血浆、尿液中的牛磺酸水平明显低于牛磺酸补充

组及人乳喂养组，而后两者并未显示出统计学差异，

即，进食补充了牛磺酸的奶粉的婴幼儿，血浆、尿液

牛磺酸浓度可达到母乳喂养水平。在后续 Bijleveld[14]、

Galeano[15]、Michalk[16]等对早产儿、低出生体重儿的

研究中，尿液牛磺酸水平呈现出相似的变化趋势。但

在Bijleveld [14]和Michalk[16]的实验里，血浆牛磺酸浓

度在对照组和实验组并没有显著差异。同时，Bij leveld

[14]还对牛磺酸净吸收率(摄入减去尿中排泄量，μmol/

kg 体重)进行了测定，并于实验后期发现实验组婴幼

儿的该值显著高于对照组。

3.2. 脂肪吸收

婴幼儿饮食配方中，脂肪提供约 50%的能量[14]。

但由于受胰腺脂肪酶浓度和结合胆汁酸代谢影响，新

生儿尤其是早产儿脂肪吸收较低。因此许多学者对牛

磺酸是否促进婴幼儿脂肪吸收展开了实验研究。

Jarvenpa a[17]等人于 1983年发现，虽然实验组的

牛磺酸补充到了与母乳相近的含量，但实验组婴幼儿

并没有比对照组婴幼儿具有较高的脂肪吸收系数，只

有同一实验的人乳喂养组的脂肪吸收系数显著高于

牛磺酸组和对照组。类似地，在 Okamoto[18]和B ij leveld

[14]的研究里，补充牛磺酸并不促进婴幼儿脂肪吸收。

与他们的结果不同的是，Galeano[15]发现牛磺酸组和人

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乳喂养的低出生体重儿，脂肪吸收系数都高出对照组

(P < 0.05)，而其中牛磺酸组甚至还高于人乳喂养的婴

儿(P < 0.05)。并且，这种差异在饱和脂肪酸的吸收上

体现得更为显著。

3.3. 体格生长

上文提到的动物和细胞实验证实了牛磺酸对动

物体重、肌肉生长的促进作用[4-7]。人群研究中常以体

重、身长、头围作为生长发育指标，其中头围亦可作

为婴幼儿脑发育的指标之一。遗憾的是，在诸多以婴

幼儿为实验对象的研究里，都没有观测到身长、体重

和头围增长在牛磺酸组和对照组之间的差异[13-16,18,19]。

其中 Rassin[13]还发现，实验第一、二周，牛磺酸组的

早期发育速率最慢，人乳组次之，但皆在正常范围，

很难判断这样微小的变化是否具备临床意义。Galeano

[15]尽管在脂肪吸收上得到了阳性结果，但亦没有证明

牛磺酸可促进婴幼儿生长。Michalk[16]的实验进行了

16 周，是这几个实验中为期最长的，但依然没有观察

到生长指标的显著变化。这与动物、细胞实验结果不

一致，可能的原因将在下文进一步讨论。

3.4. 神经发育

Michalk[16]从实验第二周开始监测婴幼儿脑超声

波、脑电图和神经行为(感觉与运动功能、婴幼儿反射)

等指标，并未在牛磺酸组与对照组之间观察到显著的

神经发育差异。Tyson[19]等人的随机双盲对照实验中，

运用量表评估两组婴幼儿神经行为发育，同时观察视

网膜电流图及听觉脑干诱发电位反应(auditory

brainstem-evoked response, ABR)变化。ABR 测试结果

采用重复测量资料方差分析法分析后发现，牛磺酸组

比实验组反应时间较短(P < 0.05)。ABR 是一种精确可

靠的神经发育评估方法，可体现早产儿脑发育成熟的

特点。因此 Tyson[19]认为，牛磺酸补充有助于早产儿

听觉神经系统的发育。

采用队列研究与随机对照研究相结合的方法，

Wharton[20]等人在 1982~1985年间共将 157 名早产的

低出生体重儿随机分入足月儿配方奶粉组、早产儿配

方奶粉组及志愿者人乳喂养对照组。其中足月儿配方

奶粉仅含微量牛磺酸，早产儿配方含牛磺酸 5.1

μmol/100ml，母乳 4.8 μmol/100ml。收集婴幼儿实验

期内的最低血浆牛磺酸水平后，将数值根据四分位数

划分为四组。所有实验对象在 18 月龄(修正为孕龄)

接受贝利婴幼儿发育量表(Bayley Scales of Infant De-

velopment )评估，在7岁龄接受韦氏智力测评量表(We-

chsler Intelligence Scale for Child ren-revised , WISC -R)

评估。结果发现最低血浆牛磺酸浓度与贝利智力发育

指数和 WISC-R 得分显著相关(r = 0.28, P < 0.001; r =

0.22, P = 0.006)。但贝利心理运动发育指数、WISC -R

子测验未体现相似的关系，用最高或平均血浆牛磺酸

浓度来分析也未得出阳性结果。尽管如此，牛磺酸的

摄入仍可以解释母乳及添加了牛磺酸的早产儿配方

奶粉对婴幼儿神经智力发育的促进作用。

4. 讨论

本文综述了近几十年来国内外有关牛磺酸与婴

幼儿生长发育关系的研究成果。最早可追溯到 Hayes[2]

在1975年的研究，而后以八九十年代的论文居多，

尤其是在人群实验研究领域，国外已有众多学者对奶

粉中是否需要补充添加牛磺酸进行了广泛讨论，而国

内几乎没有相关文章。

根据上文，牛磺酸与婴幼儿生长发育的关系主要

包括脂肪吸收、体格生长与神经智力发育等几方面。

实验表明，牛磺酸可促进动物体重增长[4-6]。作用的表

现与饲料中的蛋白含量和牛磺酸补充量有关系，但在

各研究中关系并不一致[5,6]。与这些阳性结果显著不同

的是，人群实验在婴幼儿体格生长方面未观察到身长、

体重或头围增长速率的变化[13-16,18,19]，即便在验证了

牛磺酸具有促进婴幼儿脂肪吸收作用的研究中[15]，也

是一样。牛磺酸对神经细胞的发育、分化和成熟也起

到一定促进作用[8-10]，在实验动物身上直接表现为神

经行为准确性和智力的提高[5,6]。对神经递质尤其是

AchE 合成的双向调节和活性提高作用也是牛磺酸影

响神经发育过程的表现之一[10,11]。在现有较少的人群

研究里，学者确认了牛磺酸促进早产儿听觉神经系统

发育的作用[19]。通过观察 18 月龄(孕龄)与7岁时的发

育情况，也有研究发现婴幼儿血浆牛磺酸浓度对神经

智能发育的长期效应[20]。

动物细胞实验相对于人群实验，条件可控性较好，

且能够观察动物脏器甚至细胞等一系列超微结构的

改变。但对于婴幼儿，我们多数借助物理成像手段和

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血、尿生化分析等观察监测。再者，细胞数量的增长、

超微结构的、相关蛋白的合成增加、神经递质活性提

高、血浆尿液牛磺酸水平的提高等指标究竟能在多大

程度上解释牛磺酸对婴幼儿生长发育关系的影响同

样有待进一步解释。上述指标的实际意义反映在何处，

短期内和长期的收获分别是什么，这些都是需要进一

步探讨的问题。母乳喂养一直受到推崇，那么将配方

奶粉中的牛磺酸添加到与母乳相应水平如何有益于

婴幼儿的生长发育，这是之后可深入研究的主要课题。

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