维生素E的生物学功能和安全性评价研究进展

周筱丹 董晓芳 佟建明

（中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,动物营养学国家重点实验室,北京 100193）

随着人们日益关注食品安全问题,维生素E摄入过量可能导致的安全性问题开始引起研究者的兴趣。维生素E是一系列苯并二氢吡喃衍生物的总称,因早期发现其是大鼠生育所必需的,故又称为生育酚。天然的维生素E有多种存在形式,根据甲基数目和位置及是否含有双键可将其分为α、β、γ、δ生育酚和生育三烯酚。其中,α-生育酚生物效价最高。目前广泛使用的是人工合成的DL-α-生育酚醋酸酯。维生素E作为机体重要的脂溶性维生素,在畜牧生产中应用广泛,其安全性问题值得关注。本文将从维生素E的生物学功能、吸收代谢特点和安全性评价进行综述,为制定蛋鸡的维生素E安全限量提供理论依据。

1 维生素E基本生物学功能

食物中的维生素E主要来源于植物油,其中玉米油、大豆油、葵花籽油和麦胚油中较为丰富,人和动物一般不易缺乏。维生素E为淡黄色油状物,遇热和酸稳定,遇碱较不稳定,易被氧化。维生素E有2种常用单位:mg和IU。其中1 mgDL-α-生育酚醋酸酯=1 IUDL-α-生育酚醋酸酯,1m gD-α-生育酚=1.49 IUD-α-生育酚。维生素E的基本生物学功能包括:1）生物抗氧化剂;2）维持生育;3）调节免疫系统;4）抑制血小板的增殖、凝集和血细胞黏附。

1.1 维生素E的抗氧化作用

维生素E的主要功能是非特异性的断链抗氧化。维生素E作为断链抗氧化剂,可阻止自由基反应的进行,从而保护细胞膜磷脂和血浆脂蛋白中的多不饱和脂肪酸免受氧自由基的攻击。因此维生素E能保证细胞膜结构和功能的完整性,也可以缓解氧自由基造成的应激[1]。

1.2 维生素E的维持生育功能

维生素E是哺乳动物维持生育必不可少的营养物质。缺乏维生素E会造成大鼠繁殖性能降低,胚胎死亡率增高。Jishage等[2]发现维生素E是小鼠胎盘形成必需的营养物质。胎盘发育期缺乏维生素E将造成胎盘合胞滋养层细胞和胎儿血管内皮细胞坏死。美国NRC（1994）推荐蛋鸡维生素E的最低需要量为5m g/kg,但在实际生产中人们往往将维生素E用量提高到15～30 mg/kg。研究表明在非应激状态下,额外添加维生素E对蛋鸡生产性能和蛋品质均无显著影响[3-5]。维生素E对蛋鸡的作用主要表现在缓解应激和延长鸡蛋的货架期[5]。有研究者认为成年鸡即使采食低剂量的维生素E也不会表现出临床病理症状,但种蛋孵化率下降很明显,在孵化早期（孵化的第4天）易出现胚胎死亡[6]。其原因是种蛋孵化的第3～4天,正值尿囊形成,胚胎由无氧呼吸转变为有氧呼吸,容易产生大量氧自由基,引起氧化应激导致胚胎死亡[7]。维生素E可能有缓解蛋鸡在孵化早期氧化应激的作用。

1.3 维生素E调节免疫系统

维生素E对免疫系统的调节作用是近年来研究的热点。维生素E对不同抗原介导的体液免疫有选择性影响,这种影响具有剂量依赖性。给肉仔鸡饲喂维生素E,可以提高机体对气管炎病毒、绵羊红细胞和新城疫病毒的体液免疫效果[8-10],但对布鲁氏菌、李氏杆菌的体液免疫效果无显著影响[8,11]。Leshchinsky等[8]研究表明在0～200 IU/kg维生素E添加剂量组中,25～50 IU/kg组对气管炎病毒、绵羊红细胞体液免疫的效果最佳。而维生素E过高（＞100 IU/kg）会降低抗体滴度效价,降低体液免疫效果。Boa-Am ponsem等[9]给科宝（Cobb）肉仔鸡分别饲喂10和300 IU/kg维生素E,发现母源维生素E水平对雏鸡体重和血浆维生素E水平无影响,但300 IU/kg组绵羊红细胞初次体液免疫效果较好。此外维生素E可促进细胞免疫和先天性免疫。在肉仔鸡日粮中添加80 IU/kg维生素E,感染性卵黄囊病毒的细胞免疫效果最佳[12]。也有研究表明给火鸡饲喂200 IU/kg维生素E,可显著提高李氏杆菌攻毒组血清中CD 4+、CD8+淋巴细胞的含量[13]。

1.4 维生素E抑制血小板增殖、凝集和血细胞黏附

α-生育酚除了直接的抗氧化功能外,还有特异性的分子功能。它能抑制蛋白激酶C的活性。蛋白激酶C在血小板增殖和分化中起重要作用[14]。维生素E还可以上调胞浆磷脂酶A 2、环氧合酶-1的表达[15],这2种酶是花生四烯酸级联反应的限速酶,花生四烯酸的过氧化反应是形成前列环素所必需的。因此维生素E与前列环素的释放有剂量依赖效应[16]。前列环素是强有力的血小板凝集抑制剂和血管舒张剂。血管内皮细胞富含维生素E还可以降低细胞间黏附因子和血管细胞黏附分子-1的表达,抑制血细胞与内皮的黏附[17]。

2 维生素E的吸收和代谢

2.1 维生素E的吸收

维生素E主要在小肠部位被吸收。脂溶性维生素通常是伴随着脂肪的吸收而吸收,依赖胰液、胆汁的分泌,以乳糜微粒的形式进入小肠上皮细胞。正常人体对维生素E的吸收率为51%～86%[18]。维生素E进入体内后一部分随脂肪酸储存到各组织和脂肪细胞中,另一部分以乳糜微粒的形式被肝脏摄取,在肝脏中参与合成极低密度脂蛋白,再分泌进入血液,以极低密度脂蛋白、低密度脂蛋白、高密度脂蛋白的形式存在。维生素E由高密度脂蛋白转运回肝脏,经过肝脏再分泌进入血液,保证循环中的维生素E常处于流动状态。但在维生素E的各种形式中,α-生育酚优先被肝脏反复分泌,在这一过程中α-生育酚转运蛋白起到了关键性作用[19]。

2.2 维生素E的代谢

维生素E是重要的抗氧化物,与自由基作用,失去氢原子形成氧化产物——生育酚自由基。生育酚自由基有4种去向:1）被体内其他抗氧化物如维生素C,还原为非氧化形式;2）再与另一自由基作用,进一步氧化生成非自由基的生育醌;3）与其他生育酚自由基形成没有活性的物质,如生育酚二聚体、三聚体;4）作为过氧化物,氧化其他脂肪酸。维生素E主要通过粪便排出,但也存在其他的代谢途径。在尿中的代谢产物包括非氧化产物α-CEHC（2,5, 7,8-四甲基-2-羧基-6-羟基苯并氢化吡喃）和γ-CEHC。α-CEHC可能是维生素E过多摄入的标志物[20],但体内γ-CEHC的功能还未见报道。

体组织从血浆中摄取维生素E,但没有发现维生素E的特异性转运蛋白。研究者一致认为[21-22]脂蛋白代谢途径可能就是维生素E从血浆转运到各组织的途径。组织获得维生素E主要通过以下4种方式:1）在脂蛋白酯酶调节下,富含甘油三酯的脂蛋白分解代谢;2）低密度脂蛋白通过低密度脂蛋白受体摄取;3）高密度脂蛋白介导传递系统;4）脂蛋白和组织间非特异性转移。这4种途径保证了维生素E能快速转运于各种脂蛋白以及脂蛋白与生物膜之间,使生物膜富含维生素E[23]。因此,在食物中添加维生素E,可以引起各组织α-生育酚浓度升高,在人体内造成脂肪细胞和口腔黏膜细胞内的维生素E含量显著升高。动物试验研究表明[24],各组织α-生育酚浓度增加的顺序依次为:肝脏＞皮下脂肪＞肌肉＞血浆。在蛋鸡中,维生素E向鸡蛋的转移率为16%～42%。随着日粮维生素E含量的升高,转移率逐渐下降;日粮中每增加100 mg/kg维生素E,其转移率约下降8.4%[3-4]。

3 维生素E的安全性评价

美国和欧盟有各自的维生素E安全评价体系。美国采用的是HACCP（hazard analysis and critical control point）评价体系,将动物试验中高剂量维生素E造成的出血（小鼠的出血部位为:肠道、尿道、脑膜和眼眶）作为最高耐受剂量（UL）的关键控制点。以500mg/（kg BW◦d）为LOAEL（最低有害作用水平）,并通过安全系数的换算,得出成年人每日维生素E的可耐受最高摄入量为1 000 mg/d[25]。欧盟食品安全局通过流行病学调查和动物毒性试验2个方面对维生素E的安全性进行了评估。其中,流行病学的调查数据包括了近30年来与维生素E有关的疾病报告,主要涉及心血管和癌症等方面。动物试验数据包括:动物急性毒性试验、亚急性毒性试验、慢性毒性试验和繁殖毒性、致畸毒性、基因毒性方面的研究报告。最终以血液凝固作为主要的评价指标,确定人的NOAEL（无明显副作用水平）为540 mg/d,通过安全系数换算,成年人每天摄入维生素E的可耐受最高摄入量为270～300 mg/d[26]。此外,2008年欧盟对其他形式的维生素E也做了安全评价,其他形式的生育酚比α-生育酚毒性要低得多[27]。

3.1 流行病学调查

总的来说,维生素E毒性低,但长期每天摄入400 IU存在风险,增加心血管疾病患者心力衰竭的风险。据调查显示,健康人群和心血管疾病患者服用高剂量维生素E半年以内是安全的。Meydani等[28]调查显示健康老年人服用维生素E（800 IU）1个月,体重、血液常规生化指标、免疫指标、激素指标均无不良变化。心绞痛患者服用高剂量（1 600 IU）维生素E半年,对其心脏功能、凝血时间无不良影响[29]。健康人群长期（大于1年）服用维生素E对肺癌、结肠癌、直肠癌等均无不良影响[30-31]。同时,长期服用维生素E对心肌梗塞、中风、冠心病、缺血性心脏病等也无不良影响[32-33]。甚至有报道指出服用维生素E可降低前列腺癌和乳腺癌的发病率[34-35]。但是,HOPE和HOPE-TOO项目的研究人员连续7年跟踪3 994名随访者,发现每日摄入400 IU维生素E可能会增加心血管疾病患者心力衰竭的风险[31]。Leppala等[34]指出服用维生素E会增加法国吸烟男性出血性中风的死亡率。此外在流行病调查研究中,也有关于维生素E负作用的报道,如引起疲劳、心神不安、血栓静脉炎、乳房疼痛、肌酸尿、血脂水平改变、胃肠不适和甲状腺素升高等[36-37]。但这些结论均缺乏对照试验的数据验证。

3.2 动物试验

在动物试验中,高剂量的维生素E的毒性主要表现在造成其他脂溶性维生素的缺乏。试验动物对维生素E有很高的耐受能力。急性毒性试验显示小鼠维生素E半数致死剂量（LD50）大于2 000mg/kg BW[38]。在亚急性毒性试验中,每天灌喂小鼠125～2 000mg/kg BW的α-生育酚醋酸酯,可使小鼠的促甲状腺激素升高30%～100%。灌胃500 mg/kg BW的α-生育酚醋酸酯,小鼠出现肝中毒（血清碱性磷酸酶、丙氨酸氨基转移酶、天冬氨酸氨基转移酶升高）和肝重增加现象[39]。在慢性毒性试验中,饲喂小鼠维生素E大于500mg/（kg BW◦d）,出现维生素K缺乏症。W heldon等[40]给小鼠饲喂500～2 000m g/（kg BW◦d）的DL-α-生育酚醋酸酯, 15周后雄性小鼠的肠道、尿道、脑膜、眼眶有出血点,并导致个别小鼠死亡。及时补充10 mg/kg BW维生素K 3后,出血症状消除,但肝脏中染色的空泡状巨噬细胞增多。Abdo等[39]给小鼠饲喂125～2 000m g/（kg BW◦d）的DL-α-生育酚醋酸酯, 13周后雄性小鼠的红细胞压积和血红蛋白合成降低;凝血时间和凝血激酶活化时间延长,网状细胞增加;但对采食量和体重无影响。M arch等[41]给雏鸡饲喂2 200 IU的维生素E后,雏鸡也出现维生素K的缺乏症。Aburto等[42]研究表明10 000 IU维生素E可使肉鸡佝偻病发病率升高,骨灰分、血钙、体增重降低。Sunder等[43]报道给蛋鸡饲喂0～1 000m g/kg维生素E,肝脏内维生素A浓度显著提高,但维生素E添加量达到10 000 mg/kg时,肝脏内维生素A的浓度显著降低。Sk lan等[44]认为日粮维生素E达到200 IU/kg时,可使肝脏中以视黄醇酯形式贮存的维生素A浓度显著提高。此外Nockels等[45]还发现肉仔鸡日粮维生素E超过4 000 IU/kg时会导致肝脏肿大和皮肤色素沉积减少。维生素E超过8 000 IU/kg时会显著降低体重并表现出蜡状羽毛症状。

维生素E无繁殖毒性、致畸性和基因毒性[46-48]。但高剂量的维生素E（2 000 IU）加重过氧化氢诱发的DNA损伤,极高剂量（7 500 IU）维生素E可降低淋巴细胞的转化率[49]。

4 小 结

维生素E是机体重要的脂溶性维生素,具有诸多生物学功能。大多数研究者认为维生素E毒性轻微,但高剂量的维生素E可造成维生素D和维生素K的缺乏。在非应激状态下,高剂量的维生素E虽然对蛋鸡生产性能和蛋品质无影响,但有可能抑制禽类免疫系统。我们可以借鉴人用维生素E的安全性评价,制定蛋鸡的维生素E安全限量。

[1] 武江利,王 安,张养东.维生素E对育成金定鸭生长及免疫和抗氧化指标的影响[J].动物营养学报, 2008,20（6）:686-691.

[2] Jishage K,Tachibe T,Ito T,et al.V itam in E is essential for mouse p lacentation but not for embryonic development itself[J].Bio logy o f Rep roduction, 2005,73:983-987.

[3] Grobas S,Mendez J,Bote C L,et al.Effect of vitam in E and A supplementation on egg yolkα-tocopherol concentration[J].Poultry Science,2002, 81:376-381.

[4] G alobart J,Barroeta A C,Baucells M D,et al.A lpha-tocopherol transfer efficiency and lipid oxidation in fresh and sp ray-d ried eggs enriched with omega 3-polyunsaturated fatty acids[J].Poultry Science,2001,80:1 496-1 505.

[5] Franchini A,Sirri F,Tallarico N,et al.Oxidative stability and sensory and functional properties of eggs from laying hens fed sup ranutritional doses of vitam ins E and C[J].Pou ltry Science,2002,81: 1 744-1 750.

[6] Leeson S,Summ ers JD.鸡的营养[M].第4版.蔡辉益,文 杰,齐广海,等译.北京:中国农业科学技术出版社,2007:155.

[7] M oran E T Jr.Nutrition o f the developing embryo and hatch ling[J].Poultry Science,2007,86:1 043-1 049.

[8] Leshchinsky T V,K lasing K C.Relationship between the level of dietary vitam in E and the immune response o f broiler chickens[J].Poultry Science, 2001,80:1 590-1 599.

[9] Boa-Amponsem K,Picard M,Blair M E,et al.Memory antibody responses o f broiler and leghorn chickens as in fluenced by dietary vitam in E and route of sheep red blood cell adm inistration[J].Poultry Science,2006,85:173-177.

[10] Friedman A,Bartov L,Sk lan D.Humoral imm une response impairment follow ing excess vitam in E nutrition in the chick and turkey[J].Poultry Science, 1998,77:956-962.

[11] Zhu M,W esley I V,Nannapaneni R,et al.The ro le o f dietary vitam in E in experimental listeria monocytogenes In fections in turkeys[J].Poultry Science,2003,82:1 559-1 564.

[12] Abduk alykova S T,Zhao X,Ruiz-Feria C A.A rginine and vitam in E modu late the subpopulations o f T lymphocytes in broiler ch ickens[J].Poultry Science, 2008,85:50-55.

[13] Kon jufca V K,Bottje W G,Bersi T K,etal.In fluence o f dietary vitam in E on phagocytic func tions of macrophages in broilers[J].Poultry Science,2004, 83:1 530-1 534.

[14] Freedm an J E,Farhat J H,Loscalzo J,et al.Alpha-tocopherol inhibits aggregation o f hum an p latelets by a p rotein kinase C-dependentmechanism[J]. Circu lation,1996,94:2 434-2 440.

[15] Chan A C,W agner M,Kennedy C,et al.V itam in E up-regulates phospho lipase A2,arachidonic acid release and cyclooxygenasein endothelial cells[J]. Ak tuel Emahrungsmed,1998,23:1-8.

[16] Tran K,Chan A C.R,R,R-alpha-tocopherol potentiates prostacyclin release in human endothelial cells.Evidence for structural specificity o f the tocopherolmo lecule[J].Biochim ica et Biophysica A cta,1990,1043:189-197.

[17] Com inacini L,Garbin U,Pasini A F,et al.An tioxidants inhibit the expression of intercellular cell adhesion mo lecu le-1 and vascu lar cell adhesion molecule-1 induced by oxidized LDL on hum an um bilical vein endothelial cells[J].Free Radical Biology and Medic ine,1997,22:117-127.

[18] Kelleher J,Losowsky M S.The absorption of alphatocophero l in man[J].British Journal o f Nutrition, 1970,24:1 033-1 047.

[19] Karushima K,Tak ada T,YamanashiY,et al.Niemann-pick C1-like 1 mediates alpha-tocopherol transport[J].M olecular Pharmacology,2008,74 （1）:42-49.

[20] M urray E D Jr,W echter W J,Kantoci D,et al. Endogenous natriuretic factors 7:biospecificity of a natriuretic gamma-tocopherolmetabo lite LLU-alpha [J].Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics,1997,282:657-662.

[21] Ckarke M W,Hooper A J,Headlam H A,et al. Assessment of tocopherol metabolism and oxidative in fam ilial hypobetalipoproteinem ia[J].Clinical Chem istry,2006,52:1 339-1 345.

[22] And rew JC,Fabiana FM,Charlene C H,et al.A feasibility study quantifyingin vivohumanα-to-cophero lmetabo lism[J].American Journal o f Clinical Nutrition,2006,84:1 430-1 441.

[23] Kostner G M,Oettl K,Julianne M,et al.Human plasm a phospholipids transfer protein accelerates exchange/transfer of alpha-tocopherol betw een lipop roteins and cells[J].Biochem ical Journal,1995, 305:659-667.

[24] 史清河.日粮添加维生素E可延长牛肉与羊肉的货架期[J].饲料研究,1999,10:11-16.

[25] Food and Nutrition Board,Institute of Medicine.Dietary Re ference Intake for V itam in C,V itam in E,Selenium,and Carotenoids[M].W ashington,D.C.: National A cadem y Press,2000.

[26] European Food Safety Authority.Tolerable upper intake levels for vitam ins and m inerals[S].Parm a,European Pub lications O ffice,2006.

[27] European Food Safety Authority.Opinion on m ixed tocopherols,tocotrienol tocopherol and tocotrienols as sources for vitam in E added as a nutritional substance in food supplements[J].The EFSA Journal, 2008,640:1-34.

[28] M eydani SN,MeydaniM,Blumberg JB,et al.Assessment o f the safety of supp lementation w ith different amounts o f vitam in E in healthy older adults [J].Am erican Journal of Clinical Nutrition,1998, 68:311-318.

[29] Gillilian R E,Mondell B,W arbasse JR.Quantitative evaluation o f vitam in E in the treatment o f angina pectoris[J].American H eart Journal,1977, 93:444-449.

[30] Slatore C G,Littman A J,Au D H,et al.Longterm use of supplementalm ultivitam ins,vitam in C, vitam in E,and folate does not reduce the risk of lung cancer[J].American Journal Respiratory and CriticalCare Medicine,2008,177:524-530.

[31] Lonn E,Bosch J,Yusu f S,et al.Effects o f longterm vitam in E supp lementation on cardiovascular events and cancer:a random ized controlled trial[J]. The Journal of the American M edical Association, 2005,293（11）:1 338-1 347.

[32] RoncaglioniM C.Low-dose aspirin and vitam in E in peop le at cardiovascular risk:a random ized trial in general practice[J].Lancet,2001,357:89-95.

[33] H eart Protection Study Collaborative G roup.MRC/ BHF heart protec tion study of antioxidant vitam in supp lem entation in 20 536 h igh-risk individuals:a random ized placebo-contro lled trial[J].Lancet, 2002,360:23-32.

[34] Leppala JM,V irtam o J,Fogelholm R,et al.V itam in E and beta-carotene supplementation in high risk for stroke:a sub-group analysis of the alpha-tocopherol,beta-carotene cancer prevention study[J]. A rchives of Neurology,2000,57:1 503-1 509.

[35] W ald N J,Boreham J,Hayw ard J L,et al.Plasm a retino l,carotene and vitam in E levels in relation to the future risk o f breast cancer[J].British Journal of Cancer,1984,49:321-324.

[36] Bendich A,Mach lin L J.Safety of oral intakeo f vitam in E[J].American Journal o f Clinical Nutrition, 1988,48:612-619.

[37] M achlin L J.Use and safety o f e levated dosages of vitam in E in adults[J].International Journal for V itam in Nutrition Research-Supplement,1989,30: 56-68.

[38] Krasavage W J,Terhaar C J.D-alpha-tocopheryl poly （ethylene g lycol）1 000 succinate.acute toxicity, sub-chronic feeding,reproduction,and teratologic studies in the rat[J].Journal of Agricultural and Food Chem istry,1977,25:273-278.

[39] Abdo K M,Rao G,Montgomery C A.Thirteen week toxic study o fD-α-tocopheryl acetate（vitam in E）in Fischer 344 rats[J].Food and Chem ical Toxicology, 1986,24:1 043-1 050.

[40] W heldon G H,Bhatt A,Keller P,etal.1-alpha-tocopheryl acetate（vitam in E）:a long term toxicity and carcinogenicity study in rats[J].International Journal for V itam in and Nutrition Research,1983, 53:287-296.

[41] March B E,W ong E,Seier L,et al.Hypervitam inosis E in the chick[J].Journal of Nutrition,1973, 103:371-377.

[42] Aburto A,Britton W M.Ef fects of different levels o f vitam ins A and E on the utilization of cho lecalciferol by broiler chickens[J].Poultry Science,1998, 77:570-577.

[43] Sunder A,Halle I,Flachowsky G.V itam in E hypervitam inosis in laying hens[J].Archives of Animal Nutrition,1999,22:185-194.

[44] Sklan D.V itam in A absorption and metabolism in the chick:response to high dietary intake and to tocopherol[J].British Journal of Nutrition,1983,50: 401-407.

[45] Nockels C F,M enge D L,Kienholz EW.Ef fect of excessive dietary vitam in E in the chick[J].Poultry Science,1976,55:649-660.

[46] Raghuram T,Rukm iniC.Nutritional significanceo f rice bran oil[J].Indian Journal of Medical Research, 1995,102:241-244.

[47] Polasa K,Rukm iniC.M utagenicity tests of cashew nutshell liquid,rice-bran oil and other vegetab leoils using theSalmonella typhimurium/m icrosomesystem[J].Food and Chem ical Toxicology,1987,25: 763-766.

[48] Manorama R,Harishankar N,Polasa K,et al.M utagenicity studies on repeated ly heated crude and refined palm oil[J].Journal o f Oil Techno logists Association of India,1989,21:29-31.

[49] 汪求真,马爱国,孙永叶,等.大剂量维生素E和C抗氧化活性及对DNA损伤影响的研究[J].癌变◦畸变◦突变,2006,4:265-268.

*Correspond ing au thor,p rofessor,E-m ail:tjm 606@263.net

（编辑 武海龙）