畜禽養殖中氧化應激對腸道功能的影響

宋立莉

摘要：畜禽養殖的生產過程中氧化還原反應對需氧生命尤為重要，但不受控的氧自由基的生成具有危害。機體內不斷生成自由基，而體內通過酶和非酶機制構成的抗氧化防御系統阻止活性氧的損傷作用。本文將對畜禽養殖過程中氧化應激情況以及對腸道功能的影響進行介紹，旨在為畜禽的健康養殖帶來幫助。

關鍵詞：畜禽養殖;氧化應激;腸道功能;腸道炎癥;谷胱甘肽

研究發現畜禽機體中抗氧化系統主要由三部分組成包括抗氧 化酶：SOD、GPX、CAT;小分子抗氧化劑：VE、VC、類胡蘿卜素類、 尿酸、GSH、多酚;可結合過渡金屬元素的蛋白，包括儲存和轉移運 輸這些金屬離子的蛋白，如鐵蛋白、血漿銅藍蛋白和金屬硫蛋白。 根據抗氧化系統中生物分子差異，包括谷氧還蛋白系統、硫氧還蛋 白系統、谷胱甘肽系統。硫氧還蛋白系統包括 NADPH、硫氧還蛋白 還原酶和硫氧還蛋白，是主要的二硫化物還原酶系統，可向多類酶 提供電子并發現對于 DNA 合成和防御氧化應激十分重要。正常情 況下硫氧還蛋白作為胞內蛋白發揮作用，但在氧化應激和炎癥發生時，硫氧還蛋白被誘導產生并釋放進入血液。在胞外的硫氧還蛋 白部分通過緩解氧自由基影響發揮抗氧化作用，同時也調控多個 炎癥過程，包括炎癥細胞的激活、趨化和凋亡。

1 畜禽機體的谷胱甘肽抗氧化系統

谷胱甘肽系統是哺乳動物細胞中另一主要的巰基依賴抗氧化 系統，通過谷胱甘肽有效地移除多類氧自由基參與氧化應激防御， 其中心分子谷胱甘肽是在哺乳動物細胞內最為豐富的非蛋白巰 基。谷胱甘肽為水溶性三肽，在胞質、胞核、線粒體中含量豐富，是 這些細胞結構的主要可溶性抗氧化劑。谷胱甘肽的穩態由內源合 成和氧化型谷胱甘肽經谷胱甘肽還原酶再生及通過鈉依賴性轉移 系統攝取進行維持。谷胱甘肽由谷氨酸半胱氨酸合成酶和谷胱甘 肽合成酶的組成性作用所催化形成，其中谷氨酸半胱氨酸合成酶 為谷胱甘肽生物合成的限速酶，由重鏈催化亞基和輕鏈調節亞基 組成的異二聚體[1]。谷氨酸半胱氨酸合成酶為介導谷胱甘肽合成的 限速酶，但受到谷胱甘肽的負反饋調節，并受到半胱氨酸這一合成 限制底物利用率的調節。而氧化劑如過氧化氫已知可刺激半胱氨 酸的攝取和谷胱甘肽的合成。生物合成的谷胱甘肽為還原型，可形成氧化型谷胱甘肽并與之共同平衡氧化環境。氧化型谷胱甘肽也 可被特定轉運體排出細胞質，該轉運體是在氧化應激或異物刺激 下特異性針對氧化谷胱甘肽或耦聯物，也是調節細胞內氧化還原 電勢的方式之一。全細胞的氧化型谷胱甘肽變化完全依賴轉運體 介導的隔離作用，在通常認為的“氧化應激”下，例如敲除 GR1 或和 H2O2 處理，胞質谷胱甘肽穩態維持，同時胞質內氧化型谷胱甘 肽維持低水平<5mM，而全細胞氧化型谷胱甘肽顯著升高占到全細胞總谷胱甘肽庫的 30%，而動態測定表明 H2O2 處理僅造成胞質 氧化型谷胱甘肽瞬態升高并迅速恢復，同樣全細胞氧化型谷胱甘 肽顯著升高。

2 畜禽氧化應激與腸道炎癥

腸道炎癥由多種應激源或感染物質介導，進而導致活性氧生 成并干擾氧化還原平衡狀態。腸道炎癥導致細胞氧自由基水平升 高，而氧化應激加劇腸道損傷。胃腸道是氧自由基的重要來源，氧 自由基可在腸腔和腸黏膜中產生。未消化的物質如酒精、膽固醇氧 化導致形成促氧化環境。此外駐留微生物、感染或藥物可促進自由基的形成，白細胞和淋巴細胞向腸黏膜的遷移通過“呼吸暴發”產 生氧自由基。因此顯著的氧化應激與黏膜侵蝕相關，是多種腸道疾病包括胃十二指腸潰瘍、胃腸道惡性腫瘤和炎癥性腸道疾病的發生部分，均是由于氧化應激所導致的。胃腸道中自由基源自位于固 有層駐留的白細胞中的黏膜黃嘌呤氧化酶和 NADPH 氧化酶，而結 腸中的氧化應激本質上源于白細胞侵入導致的 NOX2，而且結腸上 皮細胞自身可產生過氧陰離子。在胃腸道中由中性粒細胞產生的 過氧化氫隨后被髓過氧化物酶利用生成次氯酸離子。需要指出的 是，相比于過氧陰離子的高活性、不穩定、不可穿膜的作用特性，只 能在產生部位氧化周邊分子，而過氧化氫可穿透細胞膜并可氧化 較遠處的組分，如病菌質膜。氧化損傷可導致腸道黏膜損傷和結腸炎癥。在生理水平下，腸細胞中基礎氧自由基水平存在差異，即小 腸中氧自由基濃度較低而結腸中濃度較高，可能影響氧化蛋白、脂 質 DNA 水平，導致結腸更易發生腸道疾病[2]。

炎癥性腸道疾病患者活性氧產物檢測發現，整體上在多個器 官系統表現出過多的氧化分子，在克羅恩病中表現更為突出。總的 來說氧化物質可誘導炎癥性腸道疾病臨床和組織特征，如：①過氧 化氫灌腸治療糞便阻塞療法因發現可引起結腸炎的多個病例報道 而廢止;②谷胱甘肽敲除小鼠表現出與炎癥性腸道疾病一致的特 征和病理變化;③活性氧及其產物可破壞結腸上皮，增加黏膜通透 性，克羅恩病患者即使在疾病靜息期及其 40%的一級親屬在無確 實 的炎癥下腸道通透性依然增加，而氧化應激在結腸炎連鎖發生 前既已發生，而非活性氧分子為結腸炎過程中的副產物[3]。

3 畜禽機體氧化油脂影響腸道屏障功能

在養殖過程中為保證畜禽能量需要，常添加植物油脂以改善飼料能值，而多不飽和脂肪酸尤其是在生產加工和儲存過程中暴 露于熱、光、氧氣、過渡金屬易發生氧化反應，是自由基產生的主要 來源。脂質過氧化是與動物生產性能和健康緊密相關的重要質量 因素，綜合文獻報道發現與同種來源的未氧化脂質日糧處理相比，飼喂等能氧化脂質日糧導致生長速率降低 11.4%、采食量降低 8.8%，同時飼喂氧化脂質對豬的代謝氧化狀態造成負面影響。腸道 黏膜直接暴露于日糧來源的氧化脂肪酸，極易發生氧化還原失衡， 在攝入大量氧化脂肪后發生氧化應激。

4 畜禽氧化應激和炎癥對腸道屏障功能的影響

腸道暴露于由上皮細胞代謝、食物消化和駐留免疫細胞產生的過氧陰離子和過氧化氫等氧自由基，而日糧中的抗氧化組分可 通過自由基直接清除或內源抗氧化劑的間接 提高作用保護腸道免 于氧化損傷。腸上皮氧化還原環境穩態控制對于腸道營養的消化、吸收、干細胞增殖、腸絨毛頂端腸細胞凋亡和免疫應答至關重要。 腹腔注射百草枯誘導大鼠腸道氧化應激，空腸黏膜活性氧、丙二醛 水平增加和閉鎖蛋白表達下降。研究證據更傾向于在其他機制引 發后，腸道屏障損傷加劇了腸道炎癥，而且腸道屏障損傷在炎癥性腸道疾病早期發揮誘導作用。結腸炎通常伴隨著黏液屏障的破壞， 雖然炎癥反應逐步降低了黏液和糞便中的細菌數量，但炎癥本身 并不能阻止細菌遷移與向黏膜的黏附和侵入[4]。

5 小結

畜禽養殖過程中氧化應激會給腸道功能帶來負面影響，誘發腸道炎癥等疾病，降低畜禽的健康狀況和生產性能，通過降低畜禽養殖中的應激狀況可以有效改善畜禽機體狀況，提高畜禽養殖的經濟效益。

參考文獻：

[1]邢帥.丁酸梭菌對斷奶仔豬抗應激能力的影響及其分子機制[D].天津農學院，2018.

[2]楊名天，賈杏林.畜禽飼養中氧化應激的現狀[J].飼料與畜牧，2017（7）：58-59.

[3]劉通.日糧添加 L- 茶氨酸對斷奶仔豬的抗應激效果研究[D].西北農林科技大學，2016.

[4]孫彤彤.維生素 C 和維生素 E 對氧化應激種公雞繁殖性能的調控[D].西北農林科技大學，2015.8FFE0822-1633-45AD-A29B-D42F973F03ED