维生素E对动物机体损伤的保护作用研究进展

孙岳丞 张 婧 宋文涛 单安山

(东北农业大学动物营养研究所，哈尔滨 150030)

动物氧化应激损伤是动物生产过程中限制动物正常生长的一个主要因素[1]。在实际生产过程中，农畜产品中霉菌毒素的污染以及农药残留的超标现象日趋严重。据统计，全球约25%的粮食受到霉菌毒素不同程度的污染，而农药残留超标的事件亦时有发生。这些有毒物质被摄入人体及动物体后，极易对动物肝脏功能、肠道功能以及繁殖性能等方面造成不同程度的氧化应激损伤。因此，寻找一种可以有效保护、治疗这些潜在有害物质对动物机体的损伤的抗氧化类物质显得愈发重要。维生素E作为一种传统的饲料添加剂，目前已经被单一或与其他物质联合用于对动物机体进行保护，目前已经取得了一定的研究成果。本文总结了维生素E对氧化应激、霉菌毒素、农药等有害物质诱导的动物机体损伤的保护作用，为研究维生素E在动物体内作为解毒剂、保护剂的作用机制以及在动物生产中的进一步推广应用提供相应的理论依据。

1 维生素E对动物机体氧化应激损伤的保护作用

维生素E，又称为α-生育酚，是一种非常重要的能够阻断自由基链式反应的抗氧化剂[2]。目前研究证明，维生素E对防治一些疾病，如心脑血管疾病、肿瘤等疾病，具有可观的应用潜力[3-4]。这得益于维生素E自身的酚类化合物属性，其苯并二氢吡喃环第6位羟基为活性基团，能够释放活性氢，捕获自由基，使得维生素E本身可通过直接作为电子供体，清除过多自由基，阻断自由基的链式反应，有效防止组织中的脂质过氧化，使得机体细胞、组织避免受到自由基的攻击[5]。这一机制也使得研究者将天然维生素E认作一种强有效的抗氧化剂[6]。细胞膜上较丰富的多不饱和脂肪酸受到自由基的攻击是细胞发生脂质过氧化反应的重要原因。而作为具非特异性的断链抗氧化功能的断链抗氧化剂，维生素E也能够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[7-8]。这也解释了其在细胞层面上对机体损伤的保护作用。另外，维生素E与其他的抗氧化物质联合作用被认为能有效抑制细胞膜内的低密度脂蛋白的体外氧化，特别是由自由基介导的氧化过程[9]。

有试验结果表明，动物机体通过相关神经和内分泌系统的调控来保持机体的正常的免疫应答。而补充适宜水平的维生素E，通过其对相关激素水平进行调节，可以防止机体内出现过低或过高的免疫反应，从而保证机体内环境稳态，维持机体的正常生长[10]。同时，维生素E通过影响组织抗氧化酶和非酶系统途径，调节组织细胞内如超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)等酶的活性，减轻细胞膜上氧自由基的应激作用，进而影响脂质过氧化反应[11]。

维生素E作为一种常用的具有高效抗氧化作用的饲料添加剂，在动物生产和畜产品加工产业以及人类的保健食品和临床医学等领域，都得到了广泛的应用。

在实际动物生产过程中，动物机体会随着饲喂的饲粮营养水平、生存环境等条件的改变，受到不同程度的氧化应激，进而造成中性粒细胞的炎性浸润，并刺激蛋白酶的分泌，产生大量氧化中间产物，对动物机体造成氧化应激损伤[12]。补充饲喂适宜水平的维生素E可以有效增强动物机体抗氧化能力，同时对氧化应激造成机体的器官损伤、血液生化指标的异常等症状有着明显的缓解和改善作用。

在小鼠饲粮中联用维生素C与维生素E，可以有效地清除自由基，减轻机体的氧化应激，同时还可停止脂质过氧化，提前保护、减免四氯化碳(CCl4)对机体的化学性肝损伤[13]。维生素E可以显著提高动物体内某些抗体的活性和浓度。利用这一特性，在母羊怀孕期间的饲粮中补充维生素E，对其血清溶菌酶的活性没有显著影响[14]。维生素E的保护作用还体现在对高原低氧环境下动物可能出现的肠损伤起到缓解作用，但具体机制尚不明确，分析可能与低氧诱导因子(HIF)、Toll样受体4(TLR4)、核转录因子-κB(NF-κB)等信号通路有关[15]。王锦[16]选用地塞米松(dexamethasone,DEX)模拟肉鸡氧化应激后发现：氧化应激会显著诱导肉鸡DNA损伤，提升DNA甲基化水平，诱发肉鸡性能降低；饲粮中添加维生素E可以提高肉鸡生长性能，缓解DNA氧化损伤，但DNA甲基化状态没有改善。

2 维生素E对动物机体受霉菌毒素毒性损伤的保护作用

在农业生产过程中，由于饲料原料农作物不当的存放等诱因，饲料中霉菌毒素含量超标的情况显得愈发突出。研究人员尝试将维生素E应用于缓解霉菌毒素的毒性损伤这一全新领域，在改善霉菌毒素污染对动物机体的炎症损伤、血液生化的改变、组织学特性的改变等方面，维生素E都有一定的缓解、保护作用。

黄曲霉毒素(aflatoxin,AF)作为一种由曲霉真菌产生的天然的有毒分子，少量的摄入即会导致肝癌、胃肠道疾病，严重时导致器官功能性障碍、甚至衰竭[17]。将黄曲霉毒素B1(aflatoxin B1，AFB1)与维生素E联用，对肾皮质的组织学结构的损伤最小，且对机体抗氧化能力具有显著的改善作用。因此，维生素E被认为在预防肾损伤方面具有广阔前景。Khan等[18]发现，AFB1的侵袭使得白来航鸡(White Leghorns)的体重、蛋产量显著下降，而血红细胞的氧化损伤、胚胎死亡率和畸形率都显著升高；而将维生素E与AFB1联用，可以显著地降低动物体内AF的残留，对其他指标的保护作用效果不显著，因此认为维生素E在蛋鸡饲粮中的添加仅能对由AFB1诱导产生的损伤提供部分保护；而维生素E对AFB1引起的植物凝集素P(PHA-P)淋巴细胞增殖反应，抗绵羊红细胞(SRBC)的抗体滴度等没有显著的变化。因而推断维生素E在免疫学层面的保护作用有限，但不排除试验中维生素E仅设置单一剂量的影响，而高剂量层面的试验效果暂不确定[19]。另外，农业生产中喂食AFB1污染的玉米会造成鸭的生长性能、相对免疫器官重量的下降，而饲粮中维生素E的添加在鸭的生长性能、死亡率等方面均具有显著的改善作用[20]。

赭曲霉毒素A(ochratoxins A,OTA)也是一种在食品、饲料等生产中广泛存在的真菌代谢产物，其在饲料和食品之中的污染对畜禽也有着严重的危害。OTA的残留会造成孕兔胎重及幼兔的出生体重显著降低，引起血红细胞数等血液生化参数的显著降低；与此同时，通过组织病理学的方法发现，OTA可以造成机体肝组织的脂肪变性、出血和淤血，肾小球收缩、肾小管变性，肠道绒毛长度显著变化等损伤[21]。而使用维生素E可以一定程度上改善部分组织的损伤，对组织损伤具有一定的治疗作用[21]。另外，添加维生素E(100 mg/kg)可以显著地改善由OTA暴露所引起的肉鸡血液生化指标水平的降低，修复其自身免疫、造血等功能，因此建议在肉鸡饲粮中补充一定水平的维生素E[22]。维生素E与其他物质的联用也证明了其在饲料用维生素领域的重要价值。Abidin等[23]将左旋肉碱(L-carnitine)和维生素E分别单独、联合施用于OTA暴露下的白来航公鸡，研究结果证明二者均具有改善OTA诱导的白来航公鸡机体血液、血清生化指标的变化，降低在饲料中的赭曲霉毒素A残留。维生素E与水飞蓟素(silymarin)联用，可以显著提高被OTA影响的总红细胞计数(red cell count,RBC)、血红蛋白(hemoglobin)浓度等血液生理指标，而血清总蛋白(total protein,TP)含量则显著降低，血清丙氨酸转移酶(ALT)活性显著升高。由此可以证明维生素E与这些药物联用可能对OTA毒理性损伤具有潜在的预防及改善作用[24]。

玉米赤霉烯酮(zearalenone,ZEN)作为一种由茎腐病产生的非甾体雌激素的霉菌毒素，容易引起机体DNA损伤。利用韦罗细胞(vero cells，猴肾细胞)的非常规的DNA合成，分析ZEN对其染色体畸变和抑制细胞间隙连接通讯的影响，验证ZEN的体外遗传毒性和后生效应。结果表明：ZEN暴露引起韦罗细胞非常规的DNA合成的浓度显著增加，并诱发染色体畸变，抑制细胞间隙连接通讯；施用维生素E后，可以有效地恢复被ZEN抑制的细胞间隙连接通讯，证明维生素E对ZEN诱导的韦罗细胞氧化应激损伤有治疗、降低的作用[25]。

T-2毒素(T-2 toxin)，作为一种由不同种类镰刀菌所产生的A类单端孢霉菌毒素，在农畜产品，尤其在饲料中较为常见。机体在摄入T-2毒素之后，极易引发腹泻、呕吐、出血、神经疾病等临床症状，并对骨髓的造血功能造成不利影响，引发血液疾病[26-27]。Ahmadi等[28]对小鼠注射亚致死剂量的T-2毒素后，小鼠体内B淋巴细胞(CD19+)数量显著降低，在12和72 h时联用维生素E与硒，在24 h之后能够增进CD19+数量的还原；而仅注射维生素E并不会调节CD19+数量的变化。这证明维生素E可以促进硒对T-2毒素所抑制的B淋巴细胞亚群的改变。现有数据表明，饲料中DON含量达到4 mg/kg、T-2毒素含量达到3 mg/kg时，即可能诱导产生猪淋巴细胞DNA片段化等症状的遗传毒性；补充维生素E可以部分降低DNA的损伤，有利于保持淋巴细胞DNA的完整性[29]。

3 维生素E对动物机体受农药杀虫剂毒性损伤的保护作用

不仅仅是霉菌毒素，饲料卫生与安全同时也包括由于人类在农业生产中超量、过量施用农药、杀虫剂等造成的饲料等农副产品的污染和残留。其在被动物机体吸收之后，造成对动物甚至人体自身的损伤。维生素E作为添加剂无论是单一还是联合作用，对于有机磷等农药、杀虫剂造成的动物损伤都具有保护作用。Olsvik等[30]研究显示，补充维生素E可以有效防止毒死蜱(chlorpyrifos)侵害，通过使大西洋鲑鱼(Salmosalar)摄取的脂肪酸在体内积累，抵抗对糖代谢的抑制作用，从而改善毒死蜱对大西洋鲑鱼的毒性损伤。有机磷农药二嗪磷(diazinon)，其亚急性毒性能够使得机体内活性氧的含量升高，造成小鼠肝脏脂质过氧化，机体抗氧化防御系统的破坏；补充维生素E后，小鼠肝细胞的特异性酶得到补充恢复常态，证明维生素E可以有效改善小鼠体内的氧化应激及对肝脏组织的损伤作用[31]。甲基对硫磷(methyl parathion)其亚急性以及急性毒性主要作用于动物肝脏。Uzunhisarcikli等[32]通过向雄性大鼠持续灌胃甲基对硫磷7周，其体重显著下降，肝脏重显著增加。在饲粮中联用维生素E与维生素C能够有效改善大鼠的血液生化指标，但联用维生素E与维生素C并不会对甲基对硫磷造成的肝细胞损伤产生病理性的明显改变，认为其可能无法从根本上改变机体的损伤，只能做到事前的预防和功能性的屏障作用。Cengiz等[33]证明，饲喂1.45 μg/L的溴氰菊酯会使尼罗罗非鱼(OreochromisniloticusL.)肝脏内总脂肪含量增加，肝组织中多不饱和脂肪酸的比例显著增加；将溴氰菊酯和维生素E联用后发现减少不饱和脂肪酸的过氧化作用，从而保护了细胞膜。

维生素E在保障哺乳动物正常的生育功能上发挥着重要作用，对于一些外源性毒物造成的生育功能障碍，维生素E也具有保护作用。Bayar等[34]也证实，溴氰菊酯会引起鱼精细胞坏死，核固缩，生精细胞数量减少，精母细胞数目减少，精原细胞变性，且睾丸巨噬细胞数量增加；维生素E降低了溴氰菊酯诱导的某些组织病理变化，但未给予完全保护。

4 维生素E对动物机体受其他损伤的保护作用

维生素E利用其自身的抗氧化功能在解毒过程中有一定的作用。二甲基二酰胺(DMF)中毒极易导致动物肝脏的脂质过氧化。姜超等[35]研究发现，在饲粮中添加不同水平的维生素E可以显著降低DMF中毒小鼠肝脏丙二醛(MDA)含量，证明维生素E对DMF所引发的肝脏脂质过氧化损伤具有拮抗作用。而镉中毒会使得机体内，特别是神经组织，产生的自由基增多，并产生氧化应激损伤。戈果等[36]将维生素E与维生素C在小鼠模型中单独和联用，发现二者均对小鼠黑质神经元具有显著的保护作用；其干预效果依次为维生素E>维生素E与维生素C联用>维生素C，在某种程度上也为某些地区提出的如何有效预防镉中毒提供了试验理论依据。氟化钠(NaF)会抑制胰腺中消化酶的活性，极易引发其组织学形变，导致NaF相关生化指标及维生素异常病理性变化。Agha等[37]在饲粮中添加维生素E、蛋氨酸与L-肌肽，共同饲喂35 d，可以抵抗NaF中毒引起的组织学、血液学、免疫及DNA损伤。而补充一些天然维生素E也可以增强动物机体的免疫器官的特异性Th1型抗原对破伤风类毒素的免疫应答，缓解对机体的免疫器官的损伤[38]。

5 小 结

综上所述，维生素E在对动物机体的解毒、保护等方面具有着重要作用，主要具体表现在抗氧化、防止组织细胞损伤、增强动物机体免疫、改善组织代谢等多个方面，均给予动物机体以有效的保护，能够缓解氧化应激等机体损伤。因此，维生素E在农畜产品的实际生产生活中都已经得到了广泛的认可与应用。随着研究的深入及研究领域的不断拓展，维生素E除了应用于如食品添加剂、饲料添加剂、保健食品等领域的传统定位，在新兴产业中，维生素E依然可以发挥其新的利用价值，但其中也存在着某些实际问题，如：1)维生素E作解毒剂、保护剂在体内具体的作用机制尚不明确；2)维生素E究竟是在毒物损伤之前就具有屏障保护作用，还是在毒物损伤之后具有解毒作用尚不清楚；3)维生素E对于毒物损伤起到部分改善的作用，而不能完全消除影响。相关科研工作者仍然正在进行相关试验，努力拓展其更加广阔的应用前景，并期待着未来可以取得更加丰硕的研究成果。

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*Corresponding author, professor, E-mail: asshan@neau.edu.cn