营养物质维生素C对基因表达的调控

张娜娜，曹洪战，芦春莲

（河北农业大学动物科技学院；河北保定071000）

营养物质维生素C对基因表达的调控

张娜娜，曹洪战，芦春莲

（河北农业大学动物科技学院；河北保定071000）

营养和基因表达存在着一定关系，即养分的摄入量影响基因的表达。营养素包括氨基酸、碳水化合物、蛋白质、维生素、矿物元素等。文章综述了基因表达与营养元素中维生素C的相互作用关系，探讨维生素C营养素对不同基因表达的调控作用。

营养素；维生素C；基因表达；调控

随着分子生物学的快速发展、营养学的进一步研究，在分子水平的基础上研究者意识到营养素与动物基因表达两者之间存在着密不可分的关系。营养通过多种途径，在多水平上以一种调控物或调控因素，调控生命活动中的基因表达，即动物在健康生长、发育繁殖被营养素影响的众多途径中，其中有一部分是经过影响基因表达来完成的。许多试验结果表明，存在于日粮中的营养物质，如蛋白质、脂肪、金属元素和各种维生素等对大量基因的表达均有影响，而受影响的基因与动物的生长发育存在着至关重要的关系。因此，本文就维生素C对不同基因表达的调控作以介绍，从而为动物的健康生长发育提供参考。

1　维生素C的理化性质

VC为无色无臭的片状晶体，熔点是190～192℃。呈酸性，易溶解于水，稍溶于乙醇，不溶于乙醚、氯仿、苯、石油醚、油类和脂肪［1］。VC是一个含有6个碳原子的多羟基化合物，由于其分子中第2及3位碳原子上的两个烯醇式羟基极易离解出H+，因而具有有机酸的性质。同时也因C=C双键与碳1羟基共扼而在223～224 nm有吸收峰存在。1位羟基与2，3位醇的存在，使得VC性质十分活泼，易受光、热、氧、湿度、金属离子的影响而遭到破坏。

2　维生素C的生理活性

2.1参与胶原蛋白的合成和修复

维生素C作为脯氨酸羟基化酶的辅酶，对脯氨酸羟基化形成羟脯氨酸是有利的。而胶原蛋白中含量较多的成分是羟脯氨酸，因此VC可促使胶原蛋白合成，使胶原组织得到增进。当畜禽缺少VC时会造成胶原蛋白不足，从而使细胞间隙扩大，增加微血管的通透性和脆性，导致其破裂出血，甚至会内脏出血，即坏血病。鱼、虾等海洋生物当缺乏VC时，减少基底膜胶原蛋白合成，会增强毛细血管脆性，导致皮下、黏膜和肌肉出血，即跟哺乳动物的坏血病相似的症状。

2.2参与细胞间质的形成

VC是合成胶原和粘多糖等细胞间质的必需物质。如果机体VC不足时，会引起坏血病，毛细血管细胞间质减少变脆，通透性扩大，皮下、肌肉、肠胃黏膜出血，骨和牙齿容易折断或脱落，创口溃疡不易愈合。因此，充足的VC对畜禽健康很重要。

2.3解毒作用

足够的VC可以缓解铅、砷、苯及某些细菌毒素侵入体内而构成的毒害。其根本原因为VC是强还原剂，可使体内氧化型谷胱甘肽转变为还原型谷胱甘肽，而还原型谷胱甘肽可与重金属离子结合在一起而排出体外，提高体内含活性巯基（-SH）酶的活性，机体得到保护并解毒。

2.4参与体内氧化还原反应

VC可转变为脱氢抗坏血酸，在体内参与生物氧化反应。VC不足将会使新陈代谢紊乱。

3　维生素C对基因表达的调控

3.1维生素C对NMDAR基因表达的调控

VC是体内一种强还原剂，其特异性反应可以还原其他物质而自身氧化成脱氢L抗坏血酸。N-甲基D-天冬氨酸受体（NMDAR）在发育中的突触可塑造性中起到非常重要的作用，并且与记忆、学习机制紧密相连［2-3］。NMDAR已经被认定为主要靶点，即铅引起的神经毒作用，铅的早期出现可以使NMDAR亚单位的组成改变，甚至影响海马细胞的发育与成熟，干扰海马的连续性的作用，会导致记忆功能的紊乱［4-8］。王程强等研究维生素C对慢性铅暴露小鼠海马NMDAR表达的影响，研究表明，应用维生素C在治疗慢性铅中毒时，适量的维生素C不仅可以预防和治疗慢性铅中毒，提高小鼠海马NMDAR亚单位ε1基因的表达水平，还可以缓解维生素和必需微量元素的缺乏［9］。胡志成等通过维生素C对铅中毒幼年大鼠的中枢神经保护作用的试验，研究表明，维生素C对NMDAR有保护作用，VC使幼龄大鼠铅中毒皮质和海马神经细胞损伤方面具有一定作用，可以对铅中毒神经元起到一定的保护作用［10］。

3.2维生素C对Bcl-2/Bax蛋白表达的调控

在细胞凋亡的两个信号转导途径中，凋亡调控的重要因素是Bcl-2家族成员的构成比例，尤其是Bcl-2/Bax，作为“分子开关”启动细胞凋亡。Bcl-2高表达，凋亡指数低，Bcl-2低表达或不表达，则凋亡指数高；而Bax则情况相反，Bax高表达时，则凋亡指数高，Bax低表达或不表达时凋亡指数低。荆晓明等试验表明，Bcl-2和Bax对细胞凋亡的作用因维生素C的剂量不同而产生不同，当用维生素C 100 mg·kg-1剂量干预时，Bcl-2抑制细胞凋亡作用与Bax促凋亡作用的力量相对平衡，表现抗凋亡作用；维生素C 400 mg·kg-1剂量干预时，Bcl-2/Bax比例进一步上调，Bcl-2对细胞凋亡抑制作用大于Bax促使凋亡的作用；当维生素C剂量更大时，作用大于Bcl-2以及Bcl-2-Bcl-2、BcL-2-Bax二聚体对细胞凋亡时抑制作用，促使细胞凋亡，因此，在用维生素C调控Bcl-2/Bax蛋白表达时，要注意用合适的剂量［11］。研究表明，给铅中毒的年幼的大鼠喂饲维生素C后，通过观察Bcl-2随着给药时间的延长表达增加，凋亡被抑制，同时可见Bax表达明显减弱的现象，说明维生素C对铅中毒神经元具有一定的保护作用，表明其具有一定的驱铅作用［10］。

3.3维生素C对其他基因表达的调控

VC促进胶原蛋白的合成，增强胶原组织以及细胞间质的形成，李强翔等研究了维生素C对糖尿病肾病大鼠Ⅳ型胶原α1mRNA表达的影响，通过使用维生素C可以下调Ⅳ型胶原α基因的表达，改善肾功能，表明维生素C静脉或口服给药均能提高血浆维生素水平，达到有效抗氧化的目的，进而抑制糖化终末产物，但是维生素C在体内难以储存，需经常补充［12］。

VC在生物体内具有抗氧化作用，并在肿瘤的预防中起到重要作用。myc基因家族及其产物可促进细胞增殖、永生化、去分化和转化等。张敬等试验表明，VC（5 μmol·L-1）对c-myc基因的表达没有影响，但是，VC对HL-60细胞增殖起到抑制作用，结果表明低浓度的VC（5 μmol·L-1）对HL-60细胞有抑制作用［13］。

VC是机体抗氧化体系中重要的抗氧化剂和自由基清除剂［14-15］。刘俊峰等试验表明，在中华蜜蜂工蜂日粮中添加VC 50或500 mg·kg-1的可降低中华蜜蜂工蜂的死亡率并且效果显著，但对Acc-SOD1基因mRNA的表达量无任何影响［16］。张军等试验表明，VC（5 μmol·L-1）对与K562细胞有关的c-myc基因的表达无影响（P＞0.05），表明VC阻碍K562细胞增殖的作用与c-myc的表达没有关系［17］。

范丽云通过维生素C对体外培养的人皮肤成纤维细胞HAS-2、MMP-1基因表达的影响的试验表明，维生素C可以通过上调HAS-2基因的转录水平，可能会增加真皮透明质酸的合成，下调MMP-1基因的转录水平，减少MMP-1基因对胶原的降解，从而使真皮的厚度及弹性增加，逆转或延缓皮肤老化［18］。维生素C能促进金属离子结合蛋白的表达，Tet是一个Fe2+依赖的羟化酶，参与DNA去甲基作用［19］。维生素C能够上调Tet1表达，结果表明，维生素C显著上调Dlk1-Dio3印记区IG-DMR的羟甲基化水平，这可能与维生素C促进Dlk1-Dio3印记区编码的miRNA表达和维持Dlk1-Dio3印记区正常的印记水平有关［20］。

4　小结

维生素C作为动物新陈代谢的基本的物质基础，维生素C的生理功能和作用机理的研究已经十分广泛，但是对于维生素C在调控基因表达方面的研究还不是很多。因此，维生素C对基因表达的影响机理有待进一步的研究，从而来更好地指导生产实践。

［1］吴世敏.简明精细化工大辞典［M］.辽宁科学技术出版社，1999.

［2］周红梅，赵文利，张雪，等.1 029例10岁以下儿童血铅检测结果分析［J］.重庆医学，2006，35（17）:1 582-1 582.

［3］戚其平，杨艳伟，姚孝元，等.中国城市儿童血铅水平调查［J］.中华流行病学杂志，2002，23（3）:162-166.

［4］陈锦治，唐尧根.乡镇卫生院院长培训手册（农村卫生人员培训用书）［M］.北京:科学出版社发行处出版社，2006.

［5］梁建成，汪春红，张妍，等.醋酸铅染毒小鼠DNA损伤及体内抗氧化酶变化［J］.中国公共卫生，2006，22（4）:457-458.

［6］赵正言，邵杰，竺智伟.铅的神经毒理机制研究进展［J］.中国实用儿科杂志，2006，21（3）:163-165.

［7］熊伟，赵英，万炜，等.铅暴露对大鼠大脑皮质和海马NOS的影响［J］.中南医学科学杂志，2007，35（3）:329-331.

［8］范广勤，冯昶，黎玉，等.多种营养素对染铅大鼠海马NOS和NO影响［J］.中国公共卫生，2007，23（10）:1 180-1 182.

［9］王程强，彭小春.维生素C对慢性铅暴露小鼠海马NMDAR表达的影响［J］.重庆医学，2011，40（35）:3 597-3 598，3 061.

［10］胡志成，党玉涛，郝雯颖，等.维生素C对铅中毒幼年大鼠的中枢神经保护作用［J］.工业卫生与职业病，2009，35（1）:17-20.

［11］荆晓明，杨红，朱旭光，等.维生素C对百草枯中毒小鼠肺组织细胞凋亡及Bcl-2/Bax蛋白表达的影响［J］.中华急诊医学杂志，2003，12（10）:676-678.

［12］李强翔，雷小勇，谢小英，等.维生素C对糖尿病肾病大鼠Ⅳ型胶原α1mRNA表达的影响［J］.中国组织工程研究，2005，9（39）: 75-77.

［13］张敬，张军，赵燕，等.β-胡萝卜素和维生素C对白血病细胞c-myc基因表达的影响［J］.卫生研究，2001，30（3）:160-162.

［14］Arrigoni O，Tullio M C D.Ascorbic acid:much more than just an antioxidant［J］.Biochimica Et Biophysica Acta，2002，1 569（1-3）: 1-9.

［15］Padayatty S J，Katz A，Wang Y，et al.Vitamin C as an antioxidant: evaluation of its role in disease prevention［J］.Journal of the Amer⁃ican College of Nutrition，2003，22（1）:18-35.

［16］刘俊峰，吴小波，王子龙，等.维生素C对中华蜜蜂死亡率及其铜锌超氧化物歧化酶基因表达的影响［J］.中国畜牧兽医，2013，40（8）:39-42.

［17］张军，赵燕，张敬，等.β-胡萝卜素和VC对K562细胞c-myc基因表达的影响［J］.中国公共卫生，2002，18（1）:35-37.

［18］范丽云.维生素C对体外培养的人皮肤成纤维细胞HAS-2，MMP-1基因表达的影响［D］.天津:天津医科大学，2009.

［19］Loenarz C，Schofield C J.Expanding chemical biology of 2-oxo⁃glutarate oxygenases［J］.Nature Chemical Biology，2008，4（3）:152-156.

［20］Stadtfeld M，Apostolou E，Ferrari F，et al.Ascorbic acid prevents loss of Dlk1-Dio3 imprinting and facilitates generation of all-iPS cell mice from terminally differentiated B cells［J］.Nature Genet⁃ics，2012，44（4）:398-405.

Nutrients Vitamin C Effect on the Regulation of Gene Expression

ZHANG Nana，CAO Hongzhan，LU Chunlian

（College of Animal Science and Technologe，Agricultural University of Hebei，Baoding 071001，Hebei，China）

Nutrition and gene expression have a relationship that the amount of intake nutrients affects the ex⁃pression of gene.Nutrients include amino acids，carbohydrates，protein，vitamins，minerals，etc.This article reviewed the interaction between genes and nutrients in vitamin C and discussed the regulation of nutrients vitamin C to differ⁃ent gene expression.

nutrients；vitamin C；gene expression；regulation

Q56；Q756

A

1001-0084（2016）09-0015-03

2016-08-17

张娜娜（1990-），女，河北邯郸人，硕士研究生，研究方向为动物营养与饲料科学。

E-mail:13833038290@163.com。