维生素A对动物氧化应激的减缓作用机制

动物营养学报２０１９，３１（６）：２４５８⁃２４６４ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｉｍａｌＮｕｔｒｉｔｉｏｎ

㊀

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃２６７ｘ．２０１９．０６．００２

维生素Ａ对动物氧化应激的减缓作用机制

石惠宇１，２㊀闫素梅１∗

（１．内蒙古农业大学动物科学学院，呼和浩特０１００１８；２．海南大学动物科技学院，海口５７０２２８）

摘㊀要：花生四烯酸（ＡＲＡ）㊁活性氧和一氧化氮（ＮＯ）过量产生可以引起细胞氧化损伤㊂维生素Ａ可以有效地调控ＡＲＡ和ＮＯ的生成，在减缓氧化应激方面发挥着重要作用㊂本文主要从提高硒蛋白谷胱甘肽过氧化物酶（ＧＰｘ）和硫氧还蛋白还原酶（ＴｒｘＲ）的表达和活性㊁通过ＴｒｘＲ／丝裂原活化蛋白激酶（ＭＡＰＫ）途径和核因子Ｅ２相关因子２（Ｎｒｆ２）／ＧＰｘ１／核转录因子－κＢ（ＮＦ⁃κＢ）途径对ＡＲＡ及ＮＯ进行调节２个方面综述了维生素Ａ对动物氧化应激的减缓作用机制，为深入研究维生素Ａ对氧化应激的调节机制提供理论依据㊂关键词：维生素Ａ；动物；氧化应激；调节机制

中图分类号：Ｓ８１６㊀㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀㊀文章编号：１００６⁃２６７Ｘ（２０１９）０６⁃２４５８⁃０７收稿日期：２０１８－１２－１０

基金项目：国家自然科学基金项目（３１１６０４６６）

作者简介：石惠宇（１９８８ ），女，蒙古族，内蒙古清水河人，讲师，博士，从事动物矿物质与维生素营养研究㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｓｈｉｈｕｉｙｕ２０１７＠１６３．ｃｏｍ∗通信作者：闫素梅，教授，博士生导师，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｙａｎｓｍｉｍａｕ＠１６３．ｃｏｍ

㊀㊀动物的产奶量高低和乳品质优劣与乳腺的健康状况密切相关［１］㊂乳腺组织作为动物体内新陈代谢最为旺盛的功能部位，在泌乳期间需氧代谢活动明显加剧，存在生成过量自由基的风险，如活性氧（ＲＯＳ）㊁过氧化氢（Ｈ２Ｏ２）㊁一氧化氮（ＮＯ）以及花生四烯酸（ＡＲＡ）等生成过量㊂对高产奶牛而言，围产后期和泌乳前期尤为明显㊂在正常生理状态下，机体自由基的生成与清除速率维持动态平衡㊂当自由基生成速率大于清除速率时，则自由基大量累积并与细胞ＤＮＡ㊁蛋白质㊁类脂膜等发生氧化反应［２－３］，会降低奶牛乳腺上皮细胞（ＢＭＥＣ）的抗氧化机能㊁免疫功能及炎症应答能力，增强奶牛对疾病的易感性，进而影响泌乳功能，最终导致产奶量和乳品质下降［４］㊂乳腺氧化应激水平的进程性提高会使乳腺免疫功能发生障碍，进而导致乳房炎发病率和严重程度提高［５］㊂因此，减缓乳腺细胞氧化应激㊁保持细胞氧化还原平衡，对维持动物健康及高产具有重要意义［６］㊂研究表明，维生素Ａ可以有效调控ＡＲＡ及ＮＯ的生成，具有提高机体抗氧化和清除自由基的能力，

防御细胞炎症及氧化应激的发生㊂本文主要综述了维生素Ａ对动物抗氧化功能的调节作用及其机制的研究进展，对深入开展维生素Ａ调节机制的研究㊁科学补充维生素Ａ及增强动物的抗氧化功能具有重要的理论与实际意义㊂

１㊀维生素Ａ对氧化应激的减缓作用

㊀㊀抗氧化指标超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）㊁过氧化氢酶（ＣＡＴ）㊁谷胱甘肽过氧化物酶（ＧＰｘ）和硫氧还蛋白还原酶（ＴｒｘＲ）的活性与总抗氧化能力（Ｔ⁃ＡＯＣ）等以及脂质过氧化产物丙二醛（ＭＤＡ）的含量是反映机体抗氧化水平的重要指标㊂本课题组的前期试验结果显示，维生素Ａ具有提高抗氧化功能㊁减缓氧化应激的作用，可增强奶牛血清中ＳＯＤ和ＧＰｘ的活性并降低ＭＤＡ的含量［７］；另有报道指出，在ＮＲＣ（２００１）推荐量的基础上提高维生素Ａ水平到２２０ＩＵ／ｋｇＢＷ，可以显著提高奶牛的抗氧化功能［７］㊂ＬｅＢｌａｎｃ等［８］的研究显示，血清视黄醇含量每增加１００ｎｇ／ｍＬ，临床性乳腺炎风险相对降低６０％㊂利用体外法的研究也发现，维

６期石惠宇等：维生素Ａ对动物氧化应激的减缓作用机制

生素Ａ可以减缓因Ｈ２Ｏ２㊁ＮＯ和脂多糖（ＬＰＳ）诱导引起的ＢＭＥＣ氧化应激损伤［９－１１］，以肉牛㊁大鼠㊁羊为试验动物的研究也得出了类似的试验结果［１２－１４］㊂因此，维生素Ａ能够减缓奶牛等动物氧化应激的发生，提高机体的抗氧化能力，但其确切机制尚不十分清楚㊂

２㊀维生素Ａ减缓动物乳腺氧化应激的作用机制

２．１㊀提高硒蛋白的表达和活性

㊀㊀硒蛋白富含硒代半胱氨酸（Ｓｅｃ）结构，且大多数具有抗氧化功能［１５］，可以作为反映机体抗氧化能力的重要指标㊂ＧＰｘ㊁ＴｒｘＲ㊁硒蛋白Ｐ㊁硒蛋白Ｗ及脱碘酶等是对其功能研究比较清楚的硒蛋白［１６］㊂ＧＰｘ是最早发现的一种硒蛋白，其中ＧＰｘ１是哺乳动物体内含量最为丰富的硒蛋白亚型［１７－１８］，是脂类氢过氧化物的清除剂，并可在ＣＡＴ活性或产量很低的组织中代替ＣＡＴ清除Ｈ２Ｏ２，进而保护ＤＮＡ㊁脂质和蛋白质免受氧化损伤［１９］㊂通过过表达ＧＰｘ１，可以保护细胞免受由Ｈ２Ｏ２㊁脂质过氧化物㊁氧化还原药物等引发的细胞凋亡，进一步佐证了ＧＰｘ１的抗氧化功能［２０］㊂ＴｒｘＲ是一种二聚体硒蛋白，通过尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（ＮＡＤＰＨ）还原氧化型的硫氧还蛋白（Ｔｒｘ）及其类似物来减少氧化还原反应的过度发生［２１］㊂大量研究结果表明，添加维生素Ａ可以提高ＧＰｘ１和ＴｒｘＲ１基因与蛋白的表达［７，２２－２３］；另外，以大鼠和人乳腺癌细胞ＭＣＦ⁃７为研究对象的试验结果均得出了相似的结果［２４－２６］㊂

２．２㊀调节ＡＲＡ的过量生成

㊀㊀ＡＲＡ是一种ｎ⁃６系列多不饱和脂肪酸，属于类花生酸类物质的前体，主要以磷脂形式存在于细胞膜中㊂通常情况下ＡＲＡ以酯化形式存在于机体胞膜磷脂ｓｎ⁃２位上，多数没有生理活性，小部分ＡＲＡ存在于胞质和体液中且具有正常的生理活性［２７］，决定着细胞膜的一些重要生理活性㊂当细胞受到各种炎症介质，如ＬＰＳ㊁肿瘤坏死因子（ＴＮＦ）㊁白细胞介素－１（ＩＬ⁃１）和ＮＯ刺激时，细胞受磷脂酶Ａ２（ＰＬＡ２）的催化释放出大量ＡＲＡ［２８］㊂过多的ＡＲＡ会诱导ＲＯＳ的大量产生，诱发氧化应激，损害细胞正常形态和生理功能［２９］㊂已知一定浓度的ＡＲＡ是细胞正常生理功能必不可少的，但过量的ＡＲＡ则会产生毒性作用㊂机体存在有效

的调节机制保持细胞内适宜浓度的ＡＲＡ，这是细

胞执行正常生理功能的必要前提㊂维生素Ａ有３

种活性形式，即视黄醇㊁视黄酸和视黄醛㊂据报

道，视黄酸可以抑制人关节滑液和大鼠腹膜巨噬

细胞中由Ｃａ２＋激活的ＰＬＡ２活性和ＡＲＡ浓度的过

度升高［３０］㊂维生素Ａ对Ｈ２Ｏ２诱导的ＢＭＥＣ中ＡＲＡ的大量释放具有抑制作用，削弱ＡＲＡ及其代

谢产物对细胞膜结构和功能造成的损伤，提高细

胞的抗氧化能力［９］㊂

２．２．１㊀通过提高ＴｒｘＲ活性调节ＡＲＡ的释放

㊀㊀Ｋｕｒｏｓａｗａ等［２７］研究发现ＴｒｘＲ对细胞中胞浆

型ＰＬＡ２（ｃＰＬＡ２）的活性有抑制作用，可以降低ＡＲＡ的释放，进而减少其对细胞的毒性作用㊂Ｂｒｕｚｅｌｉｕｓ等［２８］研究发现，维生素Ａ可能是通过ＴｒｘＲ调节ｃＰＬＡ２的生物活性，维持细胞内ＡＲＡ浓度的平衡状态，进而保障乳腺细胞内抗氧化机能的稳态㊂本课题组在ＢＭＥＣ中的研究发现，ＡＲＡ的浓度增加会抑制ＴｒｘＲ活性，添加维生素Ａ可以抑制ＡＲＡ在ＢＭＥＣ中的蓄积，且ＴｒｘＲ的活性也呈相反的变化［９］；因此，维生素Ａ可能是通过提高ＴｒｘＲ的活性来减弱ＡＲＡ对细胞造成的损伤，从而发挥其抗氧化作用，这在金鹿［３１］进行的拮抗ＴｒｘＲ的研究中得到了佐证㊂

２．２．２㊀通过丝裂原活化蛋白激酶（ＭＡＰＫ）信号

通路调节ＡＲＡ的释放

㊀㊀Ｐ３８ＭＡＰＫ㊁ｃ⁃Ｊｕｎ氨基末端激酶（ＪＮＫ）和胞

外信号调节激酶（ＥＲＫ）１／２是构成ＭＡＰＫ信号通

路的３个重要组成部分㊂ＭＡＰＫ的３个主要成员

可分别被上游位点相应的丝裂原活化蛋白激酶激

酶（ＭＥＫｓ或ＭＡＰ２Ｋ）活化，而ＭＥＫｓ又可被其上

游激酶丝裂原活化蛋白激酶激酶激酶（ＭＡＰ３Ｋ）

活化，其中，细胞凋亡信号激酶－１（ＡＳＫ⁃１）是ＭＡＰ３Ｋ家族的重要成员，Ｔｒｘ可以结合在ＡＳＫ⁃１的Ｎ端区域，抑制其活性，ＴｒｘＲ活性降低促进Ｔｒｘ转变为氧化形式，ＡＳＫ⁃１被激活，从而激活ＭＡＰＫ信号通路中的ＪＮＫ和ｐ３８ＭＡＰＫ［２９］㊂此外，ＲＯＳ㊁ＬＰＳ㊁细胞因子等刺激原也可激活ＭＡＰＫ信号通路［３２］㊂ＭＡＰＫ被磷酸化后，会增强ｃＰＬＡ２的活性，导致ＡＲＡ的大量合成和释放［３３］㊂Ｊｉｎ等［９］以ＢＭＥＣ为对象的研究发现，添加维生素Ａ显著提高ＴｒｘＲ的活性，同时降低ｐ３８ＭＡＰＫ和ＪＮＫ的磷酸化水平以及ＡＲＡ的浓度，即维生素Ａ通过增强

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