畜禽养殖中氧化应激对肠道功能的影响

宋立莉

摘要：畜禽养殖的生产过程中氧化还原反应对需氧生命尤为重要，但不受控的氧自由基的生成具有危害。机体内不断生成自由基，而体内通过酶和非酶机制构成的抗氧化防御系统阻止活性氧的损伤作用。本文将对畜禽养殖过程中氧化应激情况以及对肠道功能的影响进行介绍，旨在为畜禽的健康养殖带来帮助。

关键词：畜禽养殖;氧化应激;肠道功能;肠道炎症;谷胱甘肽

研究发现畜禽机体中抗氧化系统主要由三部分组成包括抗氧 化酶：SOD、GPX、CAT;小分子抗氧化剂：VE、VC、类胡萝卜素类、 尿酸、GSH、多酚;可结合过渡金属元素的蛋白，包括储存和转移运 输这些金属离子的蛋白，如铁蛋白、血浆铜蓝蛋白和金属硫蛋白。 根据抗氧化系统中生物分子差异，包括谷氧还蛋白系统、硫氧还蛋 白系统、谷胱甘肽系统。硫氧还蛋白系统包括 NADPH、硫氧还蛋白 还原酶和硫氧还蛋白，是主要的二硫化物还原酶系统，可向多类酶 提供电子并发现对于 DNA 合成和防御氧化应激十分重要。正常情 况下硫氧还蛋白作为胞内蛋白发挥作用，但在氧化应激和炎症发生时，硫氧还蛋白被诱导产生并释放进入血液。在胞外的硫氧还蛋 白部分通过缓解氧自由基影响发挥抗氧化作用，同时也调控多个 炎症过程，包括炎症细胞的激活、趋化和凋亡。

1 畜禽机体的谷胱甘肽抗氧化系统

谷胱甘肽系统是哺乳动物細胞中另一主要的巯基依赖抗氧化 系统，通过谷胱甘肽有效地移除多类氧自由基参与氧化应激防御， 其中心分子谷胱甘肽是在哺乳动物细胞内最为丰富的非蛋白巯 基。谷胱甘肽为水溶性三肽，在胞质、胞核、线粒体中含量丰富，是 这些细胞结构的主要可溶性抗氧化剂。谷胱甘肽的稳态由内源合 成和氧化型谷胱甘肽经谷胱甘肽还原酶再生及通过钠依赖性转移 系统摄取进行维持。谷胱甘肽由谷氨酸半胱氨酸合成酶和谷胱甘 肽合成酶的组成性作用所催化形成，其中谷氨酸半胱氨酸合成酶 为谷胱甘肽生物合成的限速酶，由重链催化亚基和轻链调节亚基 组成的异二聚体[1]。谷氨酸半胱氨酸合成酶为介导谷胱甘肽合成的 限速酶，但受到谷胱甘肽的负反馈调节，并受到半胱氨酸这一合成 限制底物利用率的调节。而氧化剂如过氧化氢已知可刺激半胱氨 酸的摄取和谷胱甘肽的合成。生物合成的谷胱甘肽为还原型，可形成氧化型谷胱甘肽并与之共同平衡氧化环境。氧化型谷胱甘肽也 可被特定转运体排出细胞质，该转运体是在氧化应激或异物刺激 下特异性针对氧化谷胱甘肽或耦联物，也是调节细胞内氧化还原 电势的方式之一。全细胞的氧化型谷胱甘肽变化完全依赖转运体 介导的隔离作用，在通常认为的“氧化应激”下，例如敲除 GR1 或和 H2O2 处理，胞质谷胱甘肽稳态维持，同时胞质内氧化型谷胱甘 肽维持低水平<5mM，而全细胞氧化型谷胱甘肽显著升高占到全细胞总谷胱甘肽库的 30%，而动态测定表明 H2O2 处理仅造成胞质 氧化型谷胱甘肽瞬态升高并迅速恢复，同样全细胞氧化型谷胱甘 肽显著升高。

2 畜禽氧化应激与肠道炎症

肠道炎症由多种应激源或感染物质介导，进而导致活性氧生 成并干扰氧化还原平衡状态。肠道炎症导致细胞氧自由基水平升 高，而氧化应激加剧肠道损伤。胃肠道是氧自由基的重要来源，氧 自由基可在肠腔和肠黏膜中产生。未消化的物质如酒精、胆固醇氧 化导致形成促氧化环境。此外驻留微生物、感染或药物可促进自由基的形成，白细胞和淋巴细胞向肠黏膜的迁移通过“呼吸暴发”产 生氧自由基。因此显著的氧化应激与黏膜侵蚀相关，是多种肠道疾病包括胃十二指肠溃疡、胃肠道恶性肿瘤和炎症性肠道疾病的发生部分，均是由于氧化应激所导致的。胃肠道中自由基源自位于固 有层驻留的白细胞中的黏膜黄嘌呤氧化酶和 NADPH 氧化酶，而结 肠中的氧化应激本质上源于白细胞侵入导致的 NOX2，而且结肠上 皮细胞自身可产生过氧阴离子。在胃肠道中由中性粒细胞产生的 过氧化氢随后被髓过氧化物酶利用生成次氯酸离子。需要指出的 是，相比于过氧阴离子的高活性、不稳定、不可穿膜的作用特性，只 能在产生部位氧化周边分子，而过氧化氢可穿透细胞膜并可氧化 较远处的组分，如病菌质膜。氧化损伤可导致肠道黏膜损伤和结肠炎症。在生理水平下，肠细胞中基础氧自由基水平存在差异，即小 肠中氧自由基浓度较低而结肠中浓度较高，可能影响氧化蛋白、脂 质 DNA 水平，导致结肠更易发生肠道疾病[2]。

炎症性肠道疾病患者活性氧产物检测发现，整体上在多个器 官系统表现出过多的氧化分子，在克罗恩病中表现更为突出。总的 来说氧化物质可诱导炎症性肠道疾病临床和组织特征，如：①过氧 化氢灌肠治疗粪便阻塞疗法因发现可引起结肠炎的多个病例报道 而废止;②谷胱甘肽敲除小鼠表现出与炎症性肠道疾病一致的特 征和病理变化;③活性氧及其产物可破坏结肠上皮，增加黏膜通透 性，克罗恩病患者即使在疾病静息期及其 40%的一级亲属在无确 实 的炎症下肠道通透性依然增加，而氧化应激在结肠炎连锁发生 前既已发生，而非活性氧分子为结肠炎过程中的副产物[3]。

3 畜禽机体氧化油脂影响肠道屏障功能

在养殖过程中为保证畜禽能量需要，常添加植物油脂以改善饲料能值，而多不饱和脂肪酸尤其是在生产加工和储存过程中暴 露于热、光、氧气、过渡金属易发生氧化反应，是自由基产生的主要 来源。脂质过氧化是与动物生产性能和健康紧密相关的重要质量 因素，综合文献报道发现与同种来源的未氧化脂质日粮处理相比，饲喂等能氧化脂质日粮导致生长速率降低 11.4%、采食量降低 8.8%，同时饲喂氧化脂质对猪的代谢氧化状态造成负面影响。肠道 黏膜直接暴露于日粮来源的氧化脂肪酸，极易发生氧化还原失衡， 在摄入大量氧化脂肪后发生氧化应激。

4 畜禽氧化应激和炎症对肠道屏障功能的影响

肠道暴露于由上皮细胞代谢、食物消化和驻留免疫细胞产生的过氧阴离子和过氧化氢等氧自由基，而日粮中的抗氧化组分可 通过自由基直接清除或内源抗氧化剂的间接 提高作用保护肠道免 于氧化损伤。肠上皮氧化还原环境稳态控制对于肠道营养的消化、吸收、干细胞增殖、肠绒毛顶端肠细胞凋亡和免疫应答至关重要。 腹腔注射百草枯诱导大鼠肠道氧化应激，空肠黏膜活性氧、丙二醛 水平增加和闭锁蛋白表达下降。研究证据更倾向于在其他机制引 发后，肠道屏障损伤加剧了肠道炎症，而且肠道屏障损伤在炎症性肠道疾病早期发挥诱导作用。结肠炎通常伴随着黏液屏障的破坏， 虽然炎症反应逐步降低了黏液和粪便中的细菌数量，但炎症本身 并不能阻止细菌迁移与向黏膜的黏附和侵入[4]。

5 小结

畜禽养殖过程中氧化应激会给肠道功能带来负面影响，诱发肠道炎症等疾病，降低畜禽的健康状况和生产性能，通过降低畜禽养殖中的应激状况可以有效改善畜禽机体状况，提高畜禽养殖的经济效益。

参考文献：

[1]邢帅.丁酸梭菌对断奶仔猪抗应激能力的影响及其分子机制[D].天津农学院，2018.

[2]杨名天，贾杏林.畜禽饲养中氧化应激的现状[J].饲料与畜牧，2017（7）：58-59.

[3]刘通.日粮添加 L- 茶氨酸对断奶仔猪的抗应激效果研究[D].西北农林科技大学，2016.

[4]孙彤彤.维生素 C 和维生素 E 对氧化应激种公鸡繁殖性能的调控[D].西北农林科技大学，2015.8FFE0822-1633-45AD-A29B-D42F973F03ED