新型飼料添加劑硫辛酸的研究應用

王 秀 孟 勇 王艷艷 山東省無棣縣畜牧局 251900

硫辛酸又稱為二硫辛酸，是1951年由Reed首次從豬肝中分離出來的天然產物，它作為輔酶參與三羧酸循環中a-酮酸的氧化脫羧反應，最初被列入維生素類。硫辛酸中文名稱為（5-（1，2-二噻茂烷基3-基）戊酸），40年來人們對硫辛酸的作用認識只是停留在能量代謝方面，近年來對硫辛酸的生化作用進行了深入地研究。

1 硫辛酸的理化特性

硫辛酸為白色結晶體，是一種天然成分。天然合成的硫辛酸只有R異構體，化學合成的硫辛酸是一種由50%R型硫辛酸和50%S型硫辛酸組成的混合體。硫辛酸右旋體mp46℃-48℃，比旋度+104℃(23℃苯中)，左旋體 mp45℃-47.5℃，比旋度-113℃(23℃苯中)，外消旋體 mp60℃-61℃、bp160℃-165℃。硫辛酸既溶于水又溶于脂肪類溶劑，極易溶于脂類溶劑中。分子式為C8H14O2S2，分子量為206.33。

動植物組織中硫辛酸通常與蛋白質分子中賴氨酸殘基的ε氨基共價結合，以酰胺鍵的形式存在。硫辛酸含量最高的植物是菠菜，其次是番茄和甘藍。在動物體內肝臟和腎臟組織中硫辛酸含量最高。

2 硫辛酸的生物學功能

2.1 硫辛酸是丙酮酸脫氫酶的輔助因子

它是代謝性抗氧劑，在生物體內可以轉化為還原型的二氫硫辛酸。近年來，硫辛酸和二氫硫辛酸在抗氧化、糖代謝、糖尿病并發癥和其他多種疾病治療方面的重要作用受到國際生物醫學界的高度關注。

2.2 作為輔酶調節機體的正常代謝

硫辛酸是線粒體內催化能量代謝幾種復雜混合酶所必需的輔酶，參與三羧酸循環中α-酮酸的氧化脫羧反應，在細胞的新陳代謝、細胞內能量產生方面也起到重要的作用。沒有硫辛酸，細胞不能利用糖來產生能量，就會死亡。研究發現，硫辛酸可以增加心肌對葡萄糖的攝取和利用，使心肌對氧的攝取能力及心肌內ATP水平恢復正常，增加心輸出量。

2.3 調節氧化-抗氧化系統

當有大量游離的硫辛酸可以利用的時候，硫辛酸能夠發揮抗氧化劑的作用。硫辛酸進入細胞后一部分可被還原為二氫硫辛酸，在體內以硫辛酸和二氫硫辛酸兩種形式存在。硫辛酸和二氫硫辛酸二者相互補充、相互協調，充分發揮高效的抗氧化作用。

硫辛酸可清除羥基自由基 (·OH)、過氧化氫(H2O2)、單線態氧(102)、一氧化氮自由基(NO·)、過氧化亞硝基(·00N0)和次氯酸(HC10)。雖然硫辛酸不能清除過氧化物自由基(ROO·)和超氧自由基(O-2·)，但是硫辛酸的還原態二氫硫辛酸能清除單線態氧以外的其他自由基，因此硫辛酸和二氫硫辛酸在生物體內的相互轉化和代謝再生過程中能清除上述所有自由基。研究顯示，二氫硫辛酸是生物體系中過氧化亞硝基作用的優先靶向分子之一。

二氫硫辛酸是一種強還原劑，可還原再生許多氧化型抗氧劑如抗壞血酸、維生素E、谷胱甘肽(GSH)、輔酶Q、硫氧還蛋白等。硫辛酸和DHLA的氧化還原激活了生物體內其他抗氧劑的代謝循環，形成獨特的生物抗氧化劑再生循環網絡，維持機體正常的抗氧劑水平，共同發揮生物抗氧化作用。

2.4 再生其他抗氧化劑、抗氧化酶

當一種抗氧化劑或抗氧化酶中和一個自由基后，它就會變成氧化狀態，在被還原或再生以前不能夠再中和其他自由基。二氫硫辛酸是一種有效的還原劑，能夠再生許多種抗氧化劑。

有資料顯示，機體內維生素E消除或氧化自由基后，維生素C能夠使維生素E恢復到原來的活性形式，而維生素C能夠被谷胱甘肽循環再利用。谷胱甘肽是一種重要的水溶性抗氧化劑，它可以由含硫氨基酸半胱氨酸合成。細胞內半胱氨酸的量決定了谷胱甘肽的合成水平。通過細胞培養二氫硫辛酸能夠提高半胱氨酸的吸收，因此導致谷胱甘肽的合成增加。

硫辛酸能顯著增加細胞內谷胱甘肽水平。谷胱甘肽是一種水溶性內生抗氧劑，參與許多重要的生理過程，谷胱甘肽缺乏會導致活性氧物種的產生和線粒體功能紊亂，最終導致神經細胞凋亡。

Parkinson癥的重要生化特征就是谷胱甘肽水平的顯著降低，因此硫辛酸對Parkinson癥的防治具有積極作用。谷胱甘肽在生物體內的合成受半胱氨酸利用率的影響。硫辛酸可被細胞快速吸收并還原為二氫硫辛酸，分散到各個組織中。二氫硫辛酸將胱氨酸還原為半胱氨酸。細胞對半胱氨酸的吸收速率比對胱氨酸的吸收快10倍，因而加快了谷胱甘肽的生物合成。二氫硫辛酸可使谷胱甘肽的濃度增加30%-70%。

3 螯合金屬離子

生物體內鐵、銅、汞、鎘等過渡金屬離子能催化過氧化氫分解產生強毒性的羥基自由基，導致組織損傷。硫辛酸和二氫硫辛酸能夠螯合這些金屬離子，從而抑制自由基的形成。硫辛酸能夠通過某一種方式螯合或吸附金屬離子，阻止它們產生自由基，降低過氧化程度，乃至起到重金屬離子中毒的解毒作用。

硫辛酸對砷、鎘離子的螯合特別有效。當硫辛酸與砷的摩爾比為8∶1時，可完全防止小鼠和狗的砷中毒。硫辛酸與一種琥珀酸衍生物聯合給藥可預防鉛中毒。硫辛酸能螯合銅離子，使銅經尿液排出，肝功能恢復正常，從而減輕wilson氏病神經及精神紊亂綜合征。

4 調控基因轉錄

NF-KB作為一種轉錄因子能夠附著在DNA上面，從而影響某些基因的轉錄水平。NF-KB在調控與發炎和一些病理方面疾病有關的基因方面起到重要的作用。經研究發現，硫辛酸可以顯著降低VXAM-1 轉錄的數量。 0.5mmol／L 和 5.0mmol／L硫辛酸可以使單核細胞與內皮細胞的黏附下降。

5 硫辛酸的應用

目前對硫辛酸的應用主要是在衰老與疾病的防治方面。國內外學者已從事了大量的研究，取得了一定的成績。我國將硫辛酸作為急慢性肝炎、肝硬化、肝昏迷和脂肪肝等肝病的治療。研究發現糖尿病患者每天口服600mg硫辛酸，三個月后，血漿過氧化水平明顯低于沒有服有硫辛酸的糖尿病患者。

有資料顯示，短期內給老齡鼠食物中補充硫辛酸可以降低活性氧的產量，改善線粒體內的能量代謝，降低氧化應激，增強機體活力，改善短期記憶力。動物試驗證明，硫辛酸對于腦缺血一再灌注損傷也具有保護作用，可以使梗塞面積明顯縮小，提高腦缺血大鼠存活率。大鼠服用30mg的硫辛酸可以抑制鈣離子誘導的腦、心、睪丸的脂質過氧化，使Ca2+、Na+、Mg2+、ATP 酶的活性降低。 口服或是靜脈注射克羅倫特的肉仔雞飼糧中補充100mg/kg硫辛酸，可以顯著地降低肉雞腹脂重并提高胸肌蛋白含量，促進脂肪酸在肝臟及脂肪組織的周轉。白兆鵬等試驗表明，在常溫狀態下，飼糧中補充硫辛酸沒有顯著提高產蛋雞的生產性能，但是高溫應激環境下向產蛋雞飼糧中補充硫辛酸可以顯著緩解熱應激對產蛋雞機體的不利影響，提高機體的抵抗能力。楊國宇等試驗證明：在肉雞飼糧中添加適宜水平的硫辛酸可以降低血液中甘油三酯、膽固醇的含量，降低肝臟中脂肪的含量。

6 總結

硫辛酸是已知天然抗氧化劑中效果最強的一種，能夠再生內源性抗氧化劑，被稱為“抗氧化劑的抗氧化劑”，其抗氧化作用是非常突出的，有著很大的應用潛力。硫辛酸作為一種新型的飼料添加劑應用在動物生產中將會有很大的發展前景。目前對硫辛酸的清除自由基能力的研究較多，但對其體內代謝動力學的研究，對其類似物及衍生物等的功能尚需要進一步研究。