孫 健 張凡建 關(guān)文怡 雷莉輝 侯引緒 （北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院 北京 房山 102442）

硫辛酸在畜牧業(yè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

孫 健 張凡建 關(guān)文怡 雷莉輝 侯引緒*（北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院 北京 房山 102442）

硫辛酸是在生物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的一種八碳羧酸，是一種雙硫五元環(huán)型維生素，廣泛存在于動(dòng)植物等生物組織中，參與三羧酸循環(huán)，是機(jī)體ATP產(chǎn)生過(guò)程中必不可少的輔助因子。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，諸多疾病跟體內(nèi)自由基的蓄積有密切的關(guān)系，而抗氧化劑可以清除自由基，維持重要免疫細(xì)胞的功能和機(jī)構(gòu)完整性，進(jìn)而增強(qiáng)機(jī)體的免疫機(jī)能。硫辛酸是已知天然抗氧化劑中效果最強(qiáng)的一種，是唯一兼具脂溶性與水溶性的抗氧化劑，能夠再生內(nèi)源性抗氧化劑，能有效對(duì)抗多種自由基，享有“萬(wàn)能抗氧化劑”之稱(chēng)。本文就硫辛酸的抗氧化特性及其在畜牧業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用做一綜述。

硫辛酸(lipoic acid，La)是在生物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的一種八碳羧酸，化學(xué)名為1,2-二硫戊環(huán)-3-戊酸，有氧化和還原兩種形式[1]。氧化型為L(zhǎng)a，其還原方式為二氫硫辛酸(dHLa)，他們參與三羧酸循環(huán)，是機(jī)體ATP產(chǎn)生過(guò)程中必不可少的輔助因子。1950年生化學(xué)家L.Reed從豬肝中分離出La，并描繪了他的分子結(jié)構(gòu)，同時(shí)命名其為α-La。但La在當(dāng)時(shí)僅被作為體內(nèi)丙酮酸脫氫酶復(fù)合體色輔助因子之一，只是在能量代謝中發(fā)揮重要作用。20世紀(jì)60年代La開(kāi)始用于臨床，廣泛應(yīng)用于治療肝病、糖尿病、艾滋病、牛皮癬、濕疹、帕金森氏癥、風(fēng)濕病、心臟病等疾病[2]。40多年來(lái)的臨床實(shí)踐表明，La在治療糖尿病神經(jīng)病變，動(dòng)脈粥樣硬化和肝臟疾病等方面療效較好。近年來(lái)發(fā)現(xiàn)，La是一種機(jī)體理想的抗氧化劑，兼具脂溶性與水溶性，能有效對(duì)抗多種自由基，并可調(diào)節(jié)其他抗氧化劑，對(duì)機(jī)體有著重要的保護(hù)作用。

1 硫辛酸的抗氧化特性

1.1 氧化還原性 La極易與他的還原形式互變。La極易被還原成dH-La，后者又可以氧化成La。這兩種形式可以通過(guò)其他抗氧化劑的氧化還原循環(huán)再生，并同時(shí)提高谷胱甘肽(GSH)的水平[3]。

1.2 兼具水溶性與脂溶性 La既有水溶性，又具有脂溶性，而且在脂/水介質(zhì)中均具有強(qiáng)還原性，因而可以相當(dāng)高的濃度存在于細(xì)胞內(nèi)外，發(fā)揮清除脂溶性和水溶性自由基的作用。與脂溶性生育酚相比，硫辛酸的相對(duì)分子質(zhì)量又比生育酚小，硫辛酸分子的終端為羧基，這使得硫辛酸比生育酚更具水溶性。硫辛酸是目前已知唯一的同時(shí)在脂溶性和水溶性環(huán)境中都能發(fā)揮抗氧化性能的抗氧化劑，被醫(yī)學(xué)界譽(yù)為“萬(wàn)能抗氧化劑”[4]。

1.3 可通過(guò)螯合金屬離子發(fā)揮抗氧化作用 生物體內(nèi)鐵、銅、汞、鎘等過(guò)渡金屬離子能催化過(guò)氧化氫分解產(chǎn)生強(qiáng)毒性的羥基自由基，導(dǎo)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[5]。硫辛酸對(duì)砷、鎘離子的螯合特別有效，當(dāng)La與砷的摩爾比為8：1時(shí)，可完全防止小鼠和狗的砷中毒。硫辛酸能螯合銅離子，使銅經(jīng)尿液排出,肝功能恢復(fù)正常，從而減輕Wilson氏病神經(jīng)及精神紊亂綜合癥[6]。

1.4 對(duì)抗氧化劑的再生作用 La能與維生素C和維生素E的氧化還原發(fā)生耦聯(lián)，使氧化型維生素C和維生素E重新恢復(fù)成維生素C和維生素E，從而再次發(fā)揮抗氧化作用。Packer等人研究發(fā)現(xiàn)，體內(nèi)的抗氧化劑并非是獨(dú)立的發(fā)揮作用，而是抗氧化劑之間存在密切的關(guān)系，La可能是迄今發(fā)現(xiàn)的體內(nèi)唯一可以使所有網(wǎng)絡(luò)抗氧化劑再生的抗氧化劑，二氫硫辛酸可使細(xì)胞內(nèi)GSH的水平提高30%～ 70%[7]。

1.5 清除自由基的廣泛性 La進(jìn)入機(jī)體后很快還原成dHLa，其抗氧化能力更強(qiáng)，而且在清除自由基方面與硫辛酸有一定的互補(bǔ)性[1,3]。硫辛酸能捕捉羥自由基、次氯酸和單線態(tài)氧，但不能捕捉過(guò)氧化氫和超氧自由基；而二氫硫辛酸能捕捉過(guò)氧自由基、羥自由基和次氯酸，但不能捕捉過(guò)氧化氫和單線態(tài)氧。由于體內(nèi)硫辛酸和二氫硫辛酸同時(shí)存在，因此二者在體內(nèi)可清除各種自由基和活性氧。

2 硫辛酸在畜牧業(yè)的應(yīng)用

2.1 緩解熱應(yīng)激 熱應(yīng)激是動(dòng)物對(duì)夏季高溫環(huán)境所產(chǎn)生的非特異應(yīng)答反應(yīng)的總和。恒溫動(dòng)物都存在一個(gè)等熱區(qū)，當(dāng)外界溫度處于這個(gè)等熱區(qū)內(nèi)時(shí)，機(jī)體可借助物理調(diào)節(jié)作用來(lái)維持正常體溫[8]。當(dāng)外溫超過(guò)此值，動(dòng)物就會(huì)發(fā)生熱應(yīng)激。熱應(yīng)激使機(jī)體自由基大量產(chǎn)生，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能的完整性遭受破壞熱，產(chǎn)蛋雞表現(xiàn)為采食量下降、產(chǎn)蛋率降低、料蛋比上升、體重減輕、死亡率升高。一般認(rèn)為，日糧補(bǔ)充維生素C、維生素E、硒等抗氧化劑可顯著緩解熱應(yīng)激效應(yīng)，改善機(jī)體的生產(chǎn)性能。白兆鵬等試驗(yàn)表明，本試驗(yàn)結(jié)果表明在常溫狀態(tài)下飼糧中補(bǔ)充La沒(méi)有顯著提高產(chǎn)蛋雞生產(chǎn)性能,但是在高溫應(yīng)激環(huán)境下向產(chǎn)蛋雞飼糧中補(bǔ)充硫辛酸可以顯著緩解熱應(yīng)激對(duì)產(chǎn)蛋雞機(jī)體的不利影響提高機(jī)體對(duì)熱應(yīng)激的抵抗能力，使產(chǎn)蛋雞產(chǎn)蛋率、平均蛋重、產(chǎn)蛋量、料蛋比得到改善[9]。

2.2 緩解奶牛圍產(chǎn)期氧化應(yīng)激 奶牛妊娠末期分娩及泌乳早期的代謝需要均可使體內(nèi)的活性氧(ROS)的產(chǎn)生大量增加，超過(guò)了正常水平，使動(dòng)物處于氧化應(yīng)激狀態(tài)，ROS對(duì)許多生物分子具有強(qiáng)氧化性，可造成蛋白質(zhì)、DNA和核苷酸損傷，還可引起生物膜的脂質(zhì)過(guò)氧化。熊桂林等人在干乳后期和泌乳早期補(bǔ)充La，每天補(bǔ)充5mg/頭，能使奶牛血清谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-px)活性升高和MDA的含量降低，可顯著改善血清氧化狀態(tài)[4]。

2.3 改善脂肪代謝 （1）脂肪代謝異常可引起一系列代謝機(jī)能病癥，如脂肪肝、酮病和腎病綜合征等。楊國(guó)宇等發(fā)現(xiàn)，肉雞飼料中添加適宜劑量的La，可降低血液甘油三酯、膽固醇的含量，降低肝臟脂肪含量，表明La可動(dòng)員體脂分解而減少脂肪沉積，能改善肉雞脂肪代謝[10]。（2）汪善鋒等人在育肥豬日糧中添加600～900mg/kg的La可降低血液中甘油三酯、膽固醇含量，提高血清中脂肪酶和脂蛋白脂酶活性，表明La可能通過(guò)影響育肥豬脂肪代謝相關(guān)酶的活性，發(fā)揮其改善正常育肥豬脂肪代謝方面的作用[11]。（3）朱家橋等人報(bào)道，奶牛干乳后期補(bǔ)充La可明顯降低脂肪代謝指標(biāo)和血清AST活性，以每天補(bǔ)充8g/頭效果較好。硫辛酸可改善圍產(chǎn)期奶牛的脂肪代謝，有效保護(hù)奶牛圍產(chǎn)期肝臟功能的損傷[12]。

2.4 增強(qiáng)免疫功能 李杏等人在21日齡黃羽肉雞基礎(chǔ)日糧中添加300mg/kg的La，研究發(fā)現(xiàn)，添加La對(duì)黃羽肉雞的生長(zhǎng)性能無(wú)影響，但可以促進(jìn)免疫器官(脾臟、胸腺)的發(fā)育、顯著提高細(xì)胞免疫和體液免疫水平[13]。Maddock等人報(bào)道仔豬，日糧中添加La，可以極顯著的提高血清中性粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的計(jì)數(shù)，說(shuō)明對(duì)仔豬免疫力有一定的促進(jìn)作用[14]。另?yè)?jù)報(bào)道，斷奶仔豬飼喂La(56mg/kg)1ld，可明顯抑制由脂多糖引起的應(yīng)激性皮質(zhì)醇升高，中性粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞數(shù)也顯著增加，表明La對(duì)仔豬的免疫應(yīng)答具有一定的促進(jìn)作用[1]。

2.5 改善肉的品質(zhì) 汪善鋒等人報(bào)道，在育肥豬日糧中添加La(600～900mg/kg)能夠顯著減少背膘厚、提高眼肌面積，改善胴體性狀，提高肌肉pH，改善肉色、減少滴水損失[15]。Rentfrow等人對(duì)閹牛飼喂不同劑量的La，可顯著改善牛肉的色澤，Schmidt認(rèn)為在育肥閹牛日糧中添加La可改善肉質(zhì)嫩度[1]。Berg等人報(bào)道，豬日糧中添加La可改善了豬的肉質(zhì)，防止肉酸敗，改善了肌細(xì)胞的完整性和豬肉的系水能力，降低沃爾剪切力(降低說(shuō)明肉的嫩度較好)[16]。La作為一種功能強(qiáng)大的抗氧化劑,在畜牧生產(chǎn)中用于預(yù)防和治療氧化應(yīng)激性疾病或損傷的抗氧化功能已經(jīng)得到了證實(shí)。但目前關(guān)于硫辛酸清除自由基能力的研究較多，而關(guān)于硫辛酸在動(dòng)物體內(nèi)的代謝動(dòng)力學(xué)和硫辛酸制劑方面的研究較少。隨著研究的進(jìn)一步深入，硫辛酸作為一種優(yōu)良的抗氧化劑，其應(yīng)用前景十分廣闊[17]。

[1] 熊桂林. 硫辛酸對(duì)圍產(chǎn)期奶牛的抗氧化作用研究[D]. 江蘇： 楊州： 揚(yáng)州大學(xué), 2009.

[2] 張金彥, 吉紹長(zhǎng). 藥物硫辛酸的研究進(jìn)展[J]. 現(xiàn)代化工, 2012.32(5)： 32.

[3] 海春旭. 自由基醫(yī)學(xué)[M]. 西安： 第四軍醫(yī)大學(xué)出版社, 2006： 263.

[4] 熊桂林, 曹隨忠, 付志新等. 硫辛酸對(duì)圍產(chǎn)期奶牛氧化狀態(tài)的影響[J]. 中國(guó)獸醫(yī)學(xué)報(bào), 2010, 30(9)： 1253-1256.

[5] 黃濤, 黃開(kāi)勛. a-硫辛酸的生物醫(yī)學(xué)功能[J]. 生命化學(xué), 200424(1)：58-60.

[6] 吳瓊, 白兆鵬, 孫文志等. 新型的飼料添加劑硫辛酸[J]. 養(yǎng)殖與飼料. 2007(7)： 57.

[7] Ingvartson K L. Feeding- and management-related diseases in the transition cow： physiological adaptations around calving and strategies to reduce feeding-related diseases. Animal Feed science and Technology,2006, 126： 175-213.

[8] 張凡建, 關(guān)文怡, 岳圓等. 物理性降溫措施緩解奶牛熱應(yīng)激的研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)畜牧獸醫(yī), 2016. 6： 326-237.

[9] 白兆鵬, 孫文志, 吳瓊等. 硫辛酸對(duì)熱應(yīng)激下產(chǎn)蛋雞生產(chǎn)性能的影響[J]. 飼料博覽, 2004(7)： 1-4.

[10] 楊國(guó)宇, 惠參軍, 崔平安等. 日糧中添加α-硫辛酸對(duì)肉雞脂肪代謝的影響[J]. 獸藥與飼料添加劑. 2003, 8(3)： 1-2.

[11] 汪善鋒, 周光宏, 高峰. α-硫辛酸對(duì)育肥豬脂肪代謝的影響[J]. 糧食與飼料工業(yè), 2015(4)： 53-54.

[12] 朱家橋, 曹隨忠, 熊桂林等. 硫辛酸對(duì)圍產(chǎn)期奶牛血清脂肪代謝

和肝功能酶的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2010, 43(9)： 1933-1938.

[13] 李杏, 陳小連, 朱麗慧. 硫辛酸對(duì)黃羽肉雞生長(zhǎng)性能、抗氧化能力和免疫功能的影響[J]. 動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào), 2012, 24(3)： 515-521.

[14] Maddock, Berg K, Stahl C, et al. The Effects of Alpha- Lipoic Acid(La) on Performance and Health of Weaned Neonatal Pigs[J]. J.Anim. Sci., 2001(24)： 756-764.

[15] 汪善鋒, 周光宏, 高峰. α-硫辛酸對(duì)育肥豬胴體性狀與肉品質(zhì)的影響[J]. 家畜生態(tài)學(xué)報(bào), 2013, 34(4).

[16] Berg E P, Maddock K R, Linville M L. Creatine monohydrate supplemented in swine finishing diets and fresh pork quality： III.Evaluating the cumulative effect of creatine monohydrate and alphalipoic acid[J]. J. Anim. Sci., 2003, 81： 2469-2474.

[17] 馬慧敏, 周安國(guó), 王之盛. 硫辛酸的抗氧化功能及其在動(dòng)物生產(chǎn)上的應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 飼料工業(yè), 2006, 27(22)： 9-12.

S816.71

A

1007-1733(2017)12-0098-02

北京市農(nóng)委“菜籃子”新型經(jīng)營(yíng)主體科技能力提升項(xiàng)目（20150203-2）；北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院技術(shù)研發(fā)與推廣基金項(xiàng)目資助（編號(hào)XY-YF-16-11）；北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目（6152005）；

*通訊作者

2016-10-02）