牧草与饲料２０１０，４（４）：３４～３６ 文章编号：ＪＮ００—１８３（２０１０）０４—００３４—０３ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＦｏｒａｇｅ＆Ｆｅｅｄ 氧自由基对动物消化道损伤机理的研究 魏炳栋，于 维，陈 群 （吉林省农业科学院畜牧分院，吉林公主岭１ ３６１００） 摘要：综述了氧自由基对动物消化道功能、结构和消化酶活性的损伤，为该领域研究工作的开展提供参考。 文献标识码：Ａ 关键词：氧自由基；消化道；损伤 中图分类号：￥８５６．４ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ Ｏｘｉｄａｔｉｖｅ Ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ ＧａｓｔｒＯｉｎｔｅＳｔｉｎａＩ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｎ Ａｎｉｍａｌ ＷＥＩ Ｂｉｎｇ－ｄｏｎｇ，ＹＵ Ｗｅｉ，ＣＨＥＮ Ｑｕｎ ｒａｎｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆａｎｉｍａｌＨｕｓｂａｎｄｒｙ，ＪｉｌｉｎＡ ｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｇｏｎｇｚｈｕｌｉｎｇ １３６１００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｄａｍａｇｅ ｏｆ ｏｘｉｄａｔｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ ｏｎ ｔｈｅ ｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓｔｉｎａ１ ｔｒａｃｔ， ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｓｐｅｃｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｗｅｒｅ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＲＯＳ；Ｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ ｔｒａｃｔ；Ｄａｍａｇｅ 动物在正常生理状态下，体内活性氧的产生和 清除处于动态平衡，但是许多外源性或内源性刺激 均可使体内氧化还原状态失去平衡，使机体处于氧 化应激状态。导致氧化应激的活性氧具有很强的氧 化能力，可直接对脂质、蛋白质和ＤＮＡ产生氧化损 伤，从而导致细胞核组织的损伤【】Ｉ。 的ｌ％～３％转变为０：一及其活性衍生物［３］，但在抗氧 化系统的协同作用下不断的被清除，而维持在极低 水平，参与多种生命过程。特定条件下生成的ＲＯＳ 是机体防御体系中的重要一环，当机体ＲＯＳ产生过 多或是机体的抗氧化能力下降，则会对组织细胞的 大分子进行破坏性修饰，引起氧化损伤。 研究结果表明，ＲＯＳ的产生来源主要有以下几 １动物机体活性氧（ＲＯＳ）的产生 自１９００年Ｃｏｍｂｅｒｇ发现了三苯甲基自由基以 来，揭开了自由基的研究历史，直到１９６８年Ｍｃｃｏｒｄ 和ＦｒｉｄｏｖｉｅｈＩ２ｌ发现了组织中广泛存在能够清除超氧 阴离子的超氧化歧化酶（ＳＯＤ）及其生物学作用后， 证实生物体内确实存在内源性的自由基。 活性氧（ＲＯＳ）是一类化学性质较活泼的含氧活 性物质，主要包括超氧阴离子（Ｏ 一）、羟自由基（ＯＨ一） 等，以及非自由基的氧化剂和极易变成自由基的分 个方面：（１）细胞进行有氧代谢时线粒体呼吸链产生 的副产物；（２）巨噬细胞吞噬作用和病毒感染时呼吸 释放的产物；（３）脂肪及其他大分子降解时的副产 物；（４）细胞色素Ｐ４５０系统在发挥其作用时产生的 ＲＯＳ。消化道是动物体内物质代谢和能量代谢最为 旺盛的系统之一，它不仅是最大的内分泌器官而且 还是体内最大的免疫器官。目前许多数据表明，重金 属、真菌毒素、杀虫剂、过量的能量、高蛋白、过高的 铁和铜等催化剂、饲喂氧化的脂肪、外伤、缺乏抗氧 子和基团，如次氯酸（ＨＣ！Ｏ）、臭氧（Ｏ ）等。ＲＯＳ是需 氧生物细胞正常代谢时的副产物，每人每日摄入氧 收稿日期：２０１０—１０一ｌｌ 基金项目：国家自然基金项目（３０９７２１０４）。 化物质等因素都可能导致氧化应激的发生，并可诱 发消化道损伤 。 ２氧化应激对动物消化道的损伤 ２．１ 对消化道粘膜结构形态的损伤 作者简介：魏炳栋（１９８１一），男，助研，硕士，研究方向：动物营养代谢 与安全饲料添加剂的开发与利用。 通讯作者：于维（１９６８一），男，副研究员。． 消化道器官与粘膜极易遭受氧化应激损伤，肠 粘膜含有高浓度的非蛋白质巯基，氧自由基作用于 第４卷 魏炳栋等：氧自由基对动物消化道损伤机理的研究 ３５ 巯基使蛋白质变性、酶失活，氧自由基与膜内多不饱 和脂肪酸结合造成脂质过氧化损害，它们对肠粘膜 中的细胞膜过脂质氧化，损伤肠粘膜组织，肠粘液层 变薄、绒毛变短、绒毛表面积减少、隐窝变浅，过氧化 物和自由基刺激肠道腺体分泌，引起肠炎的发生，而 腹泻又加剧了肠道粘膜组织的损伤程度。直接的症 状是肠道的蠕动、粘膜的渗透性、电解质的分泌、粘 液的释放、肠上皮形态及细胞的结构和周转异常，防 御系统的改变将提高肠源性感染的发生率ｌ ５＿。 胃粘膜ＸＯ活性显著升高（Ｐ＜０．０５），并随着时间延 长呈递增现象，导致大鼠胃粘膜组织脂质过氧化程 度提高，与对照组相比，粘膜组织内ＳＯＤ活性和 ＧＳＨ浓度显著降低，但显著提高ＣＡＴ的含量。 ２．３对腺体功能的影响 氧自由基对消化腺体功能具有调节作用。特别 是幼龄动物消化道及其酶系统尚未发育健全，蛋白 酶活性在６～８周龄前很低。当饲喂高蛋白日粮时， 会诱导、刺激胰腺合成、分泌大量的消化酶，由于 ２．２对肠道粘膜组织的损伤 氧自由基能够导致粘膜的损伤。Ｓｕｒｊｉｔ将次黄嘌 呤和黄嘌呤氧化酶经腹腔动脉同时输入非缺血性大 白鼠体内，结果发现胃粘膜红细胞丢失明显增加， 与缺血再灌注时胃粘膜损伤情况类似。而次黄嘌呤 和黄嘌呤氧化酶同时输入引起的胃粘膜损伤可因输 入超氧化物歧化酶而缓解，这就直接证明氧自由基 对胃粘膜的损害作用。全身缺血引起的胃粘膜损害 比胃局部缺血引起的粘膜损害更严重，说明胃肠外 组织产生的氧自由基亦可引起胃肠粘膜损伤。 Ｈｉｄｅｙｕｋ利用酶促氧自由基直接攻击体外培养的鼠 粘膜细胞，也证明氧自由基可直接损伤粘膜细胞。 氧自由基引起粘膜损害的机制，可能与以下两 方面有关：一是脂质过氧化损害。氧自由基与膜内 多价不饱和脂肪酸结合，形成多种脂质过氧化物， 导致生物膜多价不饱和脂肪酸与蛋白质比例失常， 影响细胞膜的流动性和通透性，破坏膜上酶和受体 功能，形成新的离子通道，以致大量的Ｃａ２＋内流， 线粒体和溶酶体膜破坏，最后造成细胞死亡。在丙 烯晴和阿司匹林等引起的胃粘膜损害和缺血再灌流 引起的小肠粘膜损害中，粘膜组织中产物丙二醛的 含量明显增高，说明脂质过氧化参与胃肠粘膜损 伤。另一方面是共价键结合性损伤。氧自由基作用于 含巯基的氨基酸使蛋白质变性和酶失活作用于辅酶 使辅酶活性下降作用于碳水化合物使表面受体改 变。特别值得注意的是，氧自由基能破坏上皮间质 中的透明质酸和胶原纤维网，促进粘膜损伤。 Ｑｕｎ ｃ等人（２００６）模仿肠道产生ＲＯＳ的主要 途径Ｉ６］，在体外采用了黄嘌呤（ｘ）和黄嘌呤氧化酶 （ＸＯ）系统，持续产生氧自由基，利用该模型研究了 自由基对新生小鼠肠上皮细胞中脂质过氧化和 ＤＮＡ的影响，结果显示，该体系可引起小肠上皮细 胞的ＤＮＡ片段化，且具有ｘ浓度依赖性，ＧＳＨ对 Ｘ／ＸＯ诱导ＤＮＡ损伤有保护作用。陈群，乐国伟等【７ Ｊ（２００７）用吲哚美辛（ＩＮＤ）氧化应激２４ ｈ可引起大鼠 ＤＮＡ／ｍＲＮＡ、消化酶、肽类激素的合成，需要大量 ＡＴＰ合成嘌呤、嘧啶以及活化氨基酸，ＡＴＰ的生成过 程是自由基产生的过程，自由基可能通过线粒体 ＤＮＡ来攻击氧化磷酸化系统，形成恶性循环。氧自 由基的提高诱导生长抑素的分泌，ＳＳ被认为具有广 泛的内分泌抑制作用，抑制生长激素、生长调节素Ｃ 以及多种胃肠道激素。Ｅｖｅｒｓ阎等报道ｓＳ可如抑制胃 酸分泌、肠道吸收、胰重碳酸盐和胰酶分泌。ＳＳ减缓 了食糜通过和细胞对营养素吸收速度。Ｐａｒｅｋｈｒｇｊ等研 究揭示使用半胱胺，可以耗竭生长抑素，促进胰腺生 长，使胰腺重量：ｔ￣Ｊｊｔｌ １２７％，ＤＮＡ含量增加１４１％。 ＳＳ减少意味着肠蠕动加快，吸收增强，同时提高生 长素、胃泌素等的分泌功能，抗氧化与器官功能问可 能存在相互联系。当供给的蛋白质数量增加，胰腺合 成蛋白酶增加，会引起胰腺线粒体内氧自由基过高， 如果超出清除能力，导致胰腺功能的损伤，胰腺发生 病变。如缺硒导致ＧＳＨ—Ｐｘ活力下降，胰腺萎缩；仔 猪断奶后，摄人的豆类蛋白种胰蛋白酶抑制因子会 引起胰腺炎症，导致与消化功能紊乱。胰腺炎症初 期，氧自由基损伤主要发生在腺泡，可伤及细胞膜， 趋化中性粒细胞会进入损伤区，而后者转化为巨噬 细胞、单核细胞、淋巴细胞和其它细胞，从而过度释 放各种炎症介质，包括各种氧自由基。通过使用抗氧 化剂，可以减轻急性胰腺炎时氧自由基的损害作用。 ２．４对消化酶活性的影响 研究表明，系统性氧化应激可降低仔猪空肠乳 糖酶、麦芽糖酶活力，但对淀粉酶和蔗糖酶没有影 响［１０Ｊ。Ｃｈｕｎｍｅｉ Ｇ等（２００８）的研究报道…Ｊ，高蛋白日 粮引发的氧自由基损伤了胰腺的外分泌功能，可显 著降低胰腺中胰蛋白酶和淀粉酶活性，显著提高胰 腺脂肪酶的活性；王娇等（２００９）研究表明Ｉｌ２】，长期摄 人高脂日粮时，小鼠消化道自由基显著升高，同时伴 随着消化酶活性的改变，肠道淀粉酶和蛋白酶活性 显著降低，脂肪酶活性升高，粗蛋白和粗脂肪消化率 显著降低，蛋白质沉积率显著降低。 牧草与饲料 第４卷 ３结论 ｃｏｌｉｎｉｃ ｓｅｃｒｅｔｉｏｎ【Ｊ１．Ｇｕｔ，１９９６，３８（３）：３５５－６１． 【６】Ｑｎｎ Ｃ，ｌｉｅＧ，Ｓｈｉ Ｙ．Ｅｆｆ￣ｔ ｏｆＸａｎｔｈｉｎｅａｎｄＸａｎｔｈｉｎｅ ｏｘｉｄａｓｅ ｏｎ ｐ ｌｉｆｅｒａｔｉｏｎ ｎｄ ａｏｘｉｄａｔｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ ｉｎ ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ ｅｐｉｔｈｅｌｉａｌ ｃｅｌｌ ｏｆ ｎｅｗｂｏｒｎ ｒａｔ 综上所述，生物机体氧化还原系统是一个复杂 的体系，具有动态、互作和多位点的特性。研究 氧化还原状态对胃肠功能的调节机制，通过抗氧化 作用调节ＲＯＳ水平，将为维持动物消化道正常功 ｉｎ ｖｉｔｒｏ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ＧＳＨ［Ｊ］，Ａｓｉａ Ｐａｌ Ｊ Ｃｌｉｎ Ｎｕｔｒ，２００６ ｆ１５１：９９． ［７］陈群，乐国伟，施用晖，等．半胱胺对吲哚美辛诱发的大鼠 胃粘膜溃疡的保护与抗氧化研究ｆＪ１．河北农业大学学报，２００７ （６）：３６—４０． 能和机体内氧化还原体系平衡提供基础理论和科学 依据，对现代畜牧业的发展具有重要意义。 参考文献： ［１】Ｕｒｂａｎ Ｔ，Ｈｕｒｂａｉｎ Ｉ，Ｕｒｂａｎ Ｍ，Ｃｌｅｍｅｎｔ Ａ，Ｈｏｕｓｓｅ Ｂ．Ｏｘｉｄａｎｔｓ ａｎｄ ａｎ— ｔｉｏｘｉｄａｎｔｓ．Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｅｆｆｅｃｔｓ ｎｄ ｔａｈｅｒａｐｅｕｔｉｃ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ ＩＪＩ．Ａｎｎ Ｃｈｉｒ， 【８】Ｅｖｅｒｓ Ｂ Ｍ，Ｓｍａｌｌ ｂｏｗｅ１．Ｓａｂｉｓｔｏｎ ｔｅｘｔｂｏｏｋ ｏｆ ｓｕｒｇｅｒｙ【Ｍ】：Ｔｈｅ ｂｉｏｌｏｇｉ— ｃａｌ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｍｏｄｅｒｎ ｓｎｒｇｉｃａｌ ｐｒａｃｔｉｃｅ．１６ｔｈ ｅｄ．Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ：Ｗ．Ｂ． Ｓａｕｎｄｅｒｓ Ｃｏｍｐａｎｙ，２００１：８７３—９１６． 【９］Ｐａｒｅｋｈ Ｄ，Ｉｚｕｋｕｒａ Ｍ，Ｙｏｓｈｉｎａｇａ Ｋ，Ｔｏｗｎｓｅｎｄ Ｊｒ ＣＭ，Ｔｈｏｍｐｓｏｎ Ｊ Ｃ Ｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓ ｓｏｍａｔｏｓｔａｔｉｎ ｉｓ ａｎ ａｎｔｉｔｒｏｐｈｉｅ ｆａｃｔｏｒ ｆｏｒ ｔｈｅ ｇｕｔ ａｎｄ ｐａｎ— ｃｒｅａｓ ｌＪＩ．Ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ，１９９０（４６）：８４． ［１０】Ｌａｃｋｅｙ Ｄ，Ａｒｃｈｂｏｌｄ Ｔ，Ｓｈｏｖｅｌｌｅｒ Ａ Ｋ，ｅｔ ａ１．Ｇｕｔ ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ ｄｉｇｅｓ－ ｔｉｖｅ ｅｎｚｙｍｅｓ ｒｅｓｐｏｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙ ｔｏ ｏｘｉｄａｔｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ｉｎ ｖｉ— １９９５（４９）：４２７－３４． 【２】Ｍｃｃｏｒｄ Ｊ Ｍ，Ｆｒｉｄｏｖｉｃｈ Ｉ，Ｔｈｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｙｔｏｅｈｒｏｍｅ Ｃ ｂｙ ｍｉｌｋ ｘａｎ— ｔｈｉｎｅ ｏｘｉｄａｓｅ［Ｊ］．Ｊ Ｂｉｏｌ Ｃｈｅｍ，１９６８，２４３（２１）：５７５３—５７６０． ［３】Ｆｒｉｄｏｖｉｃｈ Ｉ．Ｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅ ｄｉｓｍｕｔａｓｅｓ［Ｊ］．Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ＆Ｒｅ— ＶＯ ｉｎｆｕｓｉｏｎ ｏｆ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｐｅｒｏｘｉｄｅ ｉｎ ｆｏｒｍｕｌａ ２００７，２ｌｆ６）：１０７６． ｐｉｇｌｅｔｓ ｆＪ１．ＦＡＳＥＢ Ｊ．， ｌａｔｅｄＡｒｅａｓｏｆＭｏｌｅｃｕｌａｒＢｉｏｌｏｇｙ．１９８６（５８）：６１—９７． 【１１】Ｃｈｕｎｍｅｉ Ｇ，Ｙｏｎ【ｇｈｕｉ Ｓ，Ｇｕｏｗｅｉ Ｌ，Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆｄｉｅｔａｒｙ ｐｒｏｔｅｉｎ ｌｅｖｅｌ ａｎｄ ［４】陈群．氧化应激对幼龄动物消化道损伤机理［Ｄ］．无锡：江南大 ｏｒｉｇｉｎ ｏｎ ｔｈｅ ｍｄｏｘ ｓｔａｔｕｓ『Ｊ］．１ｎｔ Ｊ Ｍｏｌ Ｓｅｉ．，２００８（９）：４６４－４７５． 学，２ｏ０８． 【５】Ｗａｒｇｌｅ Ｔ Ｄ，Ｈａｌｌ Ｌ，Ｔｕｒｎｂｅｒｇ Ｌ Ａ．Ｐｌａｔｅｌｅｔ ａｃｔｉｖａｔｉｎｇ ｆａｃｔｏｒ：ｒｅｌｅａｓｅ ｆｒｏｍ ｃｏｌｏｎｉｃ ｍｕｅｏｓａ ｏｎ ｐａｔｉｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ｕｌｃｅｒａｔｉｖｅ ｃｏｌｉｔｉｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｆｌ２】王娇，岳鹏，王艳艳，等．高脂日粮对小鼠消化道自由基 水平与物质消化、吸收的影响…．畜牧兽医学报，２００９，４０ （２）：２０８—２１２． 吉林省农业科学院紫花苜蓿叶绿体遗传转化获得成功 吉林省农业科学院生物技术研究中心邢少辰研究员主持研究的叶绿体遗传转化在紫花苜蓿中获得成功，这一 研究成果首次在第二届国际叶绿体基因组与遗传丁程研讨会上公布。 ６月２０—２３日，第二届国际叶绿体基因组与遗传工程研讨会在爱尔兰的Ｍａｙｎｏｏｔｈ召开，来自世界二十多个国家 和地区的近２００人参了会议。吉林省农业科学院邢少辰等３７位科学家就进化、生物技术和基因表达与方法三个方 面取得的研究成果作了大会发言，充分显示了叶绿体转化技术研究的广阔市场化前景，尤其是在生物制药和生物能 源方面存在巨大潜力。 吉林省农业科学院叶绿体转化研究处于国内领先地位，特别是在紫花苜蓿中获得的成功更为今后的研究工作 奠定了重要基础。会议期问，邢少辰利用墙报等形式展示了在烟草叶绿体中转入表皮生长因子（ｈＥＧＦ）的研究结果， 并与同行进行了深入交流，进一步了解了本领域的最新研究进展，对今后的研究方向有很好的指导意义。 （生物中心邢少辰）
