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动物营养学报２０１５，２７（１２）：３６７１⁃３６７６ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｉｍａｌＮｕｔｒｉｔｉｏｎ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃２６７ｘ．２０１５．１２．００４维生素Ａ抗氧化功能的机制金 鹿 闫素梅∗ 史彬林 郭晓宇（内蒙古农业大学动物科学学院，呼和浩特０１００１８）摘 要：动物机体由于旺盛的新陈代谢会产生大量花生四烯酸（ＡＲＡ）和一氧化氮（ＮＯ），进而诱导氧化应激的发生，对细胞产生毒性和损害作用。维生素Ａ可以有效地调控ＡＲＡ和ＮＯ的生成，在提高机体抗氧化、免疫功能等方面起着重要的作用。本文主要综述了维生素Ａ对动物ＡＲＡ和ＮＯ生成的调节作用及其相关机理的研究进展，以期对今后深入研究其调节机理、科学补充维生素Ａ及提高机体的抗氧化功能提供理论参考。关键词：维生素Ａ；抗氧化功能；花生四烯酸；一氧化氮中图分类号：Ｓ８５２．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６⁃２６７Ｘ（２０１５）１２⁃３６７１⁃０６收稿日期：２０１５－０７－０２基金项目：国家自然科学基金资助项目（３１１６０４６６）；高等学校博士学科点专项科研基金（２０１１１５１５１１０００４）作者简介：金 鹿（１９８７—），女，内蒙古临河人，博士研究生，从事动物矿物质与维生素营养的研究。Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｊｉｎｌｕ４３１５５１６＠１６３．ｃｏｍ∗通信作者：闫素梅，教授，博士生导师，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｙａｎｓｍｉｍａｕ＠１６３．ｃｏｍ 维生素Ａ是维持动物体正常生长、发育所必需的一种营养素，是含有β－白芷酮环和２分子２－甲基丁二烯构成的不饱和一元醇，除了类胡萝卜素外，凡是呈现视黄醇生物活性的化合物，都统称为维生素Ａ。视黄醇、视黄醛和视黄酸（ｒｅｔｉｎｏｉｃａｃｉｄ，ＲＡ）３种衍生物形式是维生素Ａ的活性形式，其中视黄醇主要存在于动物体内，是维生素Ａ主要的天然存在形式［１］。众所周知，维生素Ａ具有许多生物学功能，不仅参与了骨骼正常生长、视觉正常发育，而且对动物机体的繁殖及免疫功能等方面也起着重要的作用［２］。而且，由于维生素Ａ及其衍生物的化学性质活泼，极易发生氧化而阻止机体内脂质过氧化反应的发生，所以维生素Ａ也可以发挥很好的抗氧化功能。目前许多研究也表明维生素Ａ可以提高机体的抗氧化功能［３－５］，但关于其抗氧化功能的机理研究甚少。硒蛋白是一类以硒代半胱氨酸形式参入到多肽链的蛋白质，且大多数是具有重要抗氧化作用的酶。因此，硒蛋白的合成直接影响维生素Ａ的抗氧化功能。花生四烯酸（ａｒａｃｈｉｄｏｎｉｃａｃｉｄ，ＡＲＡ）是多种生物活性物质的前体，以磷脂的形式存在于细胞膜上，当胞质型磷脂酶Ａ２（ｃＰＬＡ２）激活时，ＡＲＡ便从细胞膜的磷脂池中释放出来。一定浓度的ＡＲＡ具有正向的生理功能，但过多会诱导活性氧（ＲＯＳ）生成，导致细胞产生氧化应激，抗氧化能力降低。本文主要就维生素Ａ通过调控硒蛋白的合成调节ＡＲＡ释放，以发挥其抗氧化功能的机制作一综述，为深入研究动物的抗氧化机制和科学使用抗氧化剂提供理论参考。１ 维生素Ａ对机体抗氧化功能的调节作用 动物机体抗氧化系统主要包括酶促与非酶促２个体系。酶促系统除了超氧化物歧化酶（ｓｕｐｅｒ⁃ｏｘｉｄｅｄｉｓｍｕｔａｓｅ，ＳＯＤ）、过氧化氢酶（ｃａｔａｌａｓｅ，ＣＡＴ）等外，还包括硒蛋白谷胱甘肽过氧化物酶（ｇｌｕｔａｔｈｉｏｎｅｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ，ＧＰｘ）、硫氧还蛋白还原酶（ｔｈｉｏｒｅｄｏｘｉｎｒｅｄｕｃｔａｓｅ，ＴｒｘＲ）、硒蛋白Ｐ（ｓｅｌｅｎｏｐｒｏ⁃ｔｅｉｎＰ，ＳｅｌＰ）等；非酶促系统主要包括维生素、氨基酸、金属蛋白质等。 ＣＡＴ和ＳＯＤ等抗氧化酶活性、总抗氧化能力（ｔｏｔａｌａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔｃａｐａｃｉｔｙ，Ｔ⁃ＡＯＣ）和脂质过氧化物丙二醛（ｍａｌｏｎａｌｄｅｈｙｄｅ，ＭＤＡ）含量是反映机体 动 物 营 养 学 报２７卷抗氧化功能的重要指标，同时也能够反映出维生素Ａ的添加剂量，是判断肉牛体内维生素Ａ营养状况的指标［５］。在不同的维生素Ａ营养状态下，大鼠血清中的视黄醇浓度与抗氧化酶ＳＯＤ的活性呈正相关，与ＭＤＡ含量呈负相关，提示血清中视黄醇浓度对机体的抗氧化酶的活性和脂质过氧化物的水平具有直接影响作用［６］。据报道，适量补充维生素Ａ有助于提高大鼠体中维生素Ａ的储存水平，并且能够增强机体抗氧化能力［７］。妊娠后期母羊饲粮中添加不同剂量的维生素Ａ后，１１００ＩＵ／ｋｇ维生素Ａ可以显著提高血清中ＳＯＤ活性，２２００ＩＵ／ｋｇ维生素Ａ可以显著降低血清ＭＤＡ含量，１１００～２２００ＩＵ／ｋｇ维生素Ａ可以显著提高Ｔ⁃ＡＯＣ［８］。维生素Ａ也可显著降低奶牛血清中ＭＤＡ含量，并能够使血清ＧＰｘ的活性有提高趋势［９］。这些结果说明饲粮中添加维生素Ａ可以提高机体的抗氧化功能，但最佳的维生素Ａ剂量还有待于进一步的探讨。此外，Ｊｉｎ等［１０］和马露［１１］研究表明，奶牛饲粮中添加２２０ＩＵ／ｋｇＢＷ维生素Ａ可不同程度地提高其血清中ＳＯＤ、ＧＰｘ、ＣＡＴ活性，Ｔ⁃ＡＯＣ和羟自由基抑制力的活性，并且能够降低脂质代谢产物ＭＤＡ含量，进而提高了奶牛机体的抗氧化能力。 硒蛋白是一类以硒代半胱氨酸形式参入到多肽链的蛋白质，是硒在机体内存在的主要功能形式。所有已发现的硒蛋白都具有氧化还原活性，且大多数是具有重要作用的酶，又称其为硒酶。因此，硒蛋白的合成直接影响其抗氧化功能，可以作为反映抗氧化功能的一项重要指标。硒蛋白有多种，如ＧＰｘ、ＴｒｘＲ、ＳｅｌＰ等，但目前的研究主要集中在ＧＰｘ上，对于ＴｒｘＲ和ＳｅｌＰ的研究则很少。ＧＰｘ是生物体内最主要的具有抗氧化作用的硒蛋白，可以使有毒的过氧化物还原成无毒的羟基化合物，保护组织免受氧化损伤的伤害［１２］。与ＧＰｘ相似，ＴｒｘＲ也具有直接减少脂质过氧化物的作用［１１］。ＴｒｘＲ是一种含硒的二聚体硒酶，是目前已知的唯一一种可以还原氧化态硫氧还蛋白（ｔｈｉｏｒｅ⁃ｄｏｘｉｎ，Ｔｒｘ）的酶类，可以将电子通过与酶结合的黄素腺嘌呤二核苷酸转移到自身的二硫化物的活性位点，然后传送给氧化态的Ｔｒｘ，所以它属于吡啶核苷酸－二硫化物氧化还原酶家族。ＴｒｘＲ通过对Ｔｒｘ的还原作用使氧化态的Ｔｒｘ得到还原并继续发挥生物抗氧化作用，从而维持和促进细胞的生存与生长［１３］。在表皮细胞中，Ｔｒｘ／ＴｒｘＲ／硫氧还蛋白过氧化物酶系统协调地调节氧化还原状态，有效地抵御伤害［１４］。ＳｅｌＰ是一种胞外的糖蛋白，与硒的转运和抗氧化作用有关，可防止脂类活性的代谢产物的产生［１５］。极其有限的资料报道，维生素Ａ作为一种抗氧化维生素，可以调控硒蛋白的合成。目前，国内外对于维生素Ａ调控硒蛋白活性的研究均较少。乔良［９］研究表明饲粮中添加１６５ＩＵ／ｋｇＢＷ维生素Ａ，可以显著增加奶牛血清中硒蛋白ＧＰｘ的活性，但对于ＴｒｘＲ活性和ＳｅｌＰ含量未做研究［９］。Ｂｒｕｚｅｌｉｕｓ等［１６］发现在奶牛乳腺上皮细胞系ＭＡＣ⁃Ｔ中，使用同位素蛋白质组学的研究方法显示ＲＡ可以影响硒蛋白的形成模式。此外，也有研究表明ＭＡＣ⁃Ｔ细胞系中添加ＲＡ可上调ＧＰｘ１和ＴｒｘＲ１的基因表达，进而提高了细胞的抗氧化功能［１７］。但目前关于维生素Ａ究竟如何发挥其抗氧化作用的机理并不清楚。２ 维生素Ａ发挥抗氧化作用的机理２．１ 促进了硒蛋白的基因表达 维生素Ａ的衍生物ＲＡ可以调控基因转录，进入细胞内可以与ＲＡ结合蛋白结合，二者结合后一起被转运到细胞核内，与ＲＡ核受体结合后形成二聚体，调节多种关键基因的表达，并且可以有效地与靶基因启动子附近的ＲＡ反应元件结合，进而调节某些基因的转录［１８］。有限的研究资料报道，ＲＡ可诱导乳腺癌患者的乳腺上皮细胞中ＧＰｘ２的基因表达和提高ＧＰｘ的活性，其中，ＧＰｘ２的ｍＲＮＡ表达量比对照组增加了３～１１倍，ＧＰｘ活性增加４倍［１８］。在ＭＡＣ⁃Ｔ细胞系中，采用同位素蛋白质组学的研究方法显示ＲＡ可以影响硒蛋白的形成模式［１６］。Ｂｒｕｚｅｌｉｕｓ等［１７］研究表明添加１μｍｏｌ／ＬＲＡ会上调ＭＡＣ⁃Ｔ细胞系中ＧＰｘ１和ＴｒｘＲ１ｍＲＮＡ表达量。这些结果提示，维生素Ａ可以增强机体的抗氧化功能可能与维生素Ａ促进了硒蛋白的基因表达，进而提高了ＧＰｘ和ＴｒｘＲ的活性有关，然而，相关的研究很少，值得进一步探讨。２．２ 通过ＴｒｘＲ调节ＡＲＡ的释放 ＡＲＡ是一种广泛分布于机体的、属于ｎ⁃６系列的多不饱和必需脂肪酸，是在细胞膜中以磷脂形式存在的类花生酸类物质的前体。在通常情况下，机体中大部分的ＡＲＡ以酯化的形式存在于细２７６３１２期金 鹿等：维生素Ａ抗氧化功能的机制胞膜磷脂ｓｎ⁃２位置上，并且没有生理活性，也有一小部分有正常生理活性的ＡＲＡ存在于细胞质和体液中［１９］。当细胞受到各种炎症介质［如：脂多糖、肿瘤坏死因子、白细胞介素１、一氧化氮（ＮＯ）供体］刺激时，细胞就会在磷脂酶Ａ２（ｐｈｏｓｐｈｏ⁃ｌｉｐａｓｅＡ２，ＰＬＡ２）的作用下释放出大量的ＡＲＡ［２０］。过多的ＡＲＡ会诱导氧化应激的发生进而产生大量的活性氧，对细胞产生毒性和损害作用［２１］。即一定浓度的ＡＲＡ具有正向的生理功能，但过多的ＡＲＡ则对细胞产生毒性作用。因此，机体存在有效的调节体系以保持细胞一定浓度的ＡＲＡ，这是细胞执行正常生理功能的前提。据报道，ＲＡ可以抑制人关节滑液中和大鼠的腹膜巨噬细胞由钙离子（Ｃａ２＋）激活的ＰＬＡ２的活性和ＡＲＡ的释放的升高［２２］。Ｋｕｒｏｓａｗａ等［２３］研究了Ｔｒｘ对小鼠的纤维肉瘤细胞中ＡＲＡ释放、细胞毒性和细胞内信号传导途径的抑制作用。结果提示，硒蛋白ＴｒｘＲ对细胞中胞浆型磷脂酶Ａ２（ｃｙｔｏｓｏｌｉｃｐｈｏｓｐｈｏｌｉｐａｓｅＡ２，ｃＰＬＡ２）的活性有抑制作用，可以降低ＡＲＡ的释放，进而减少对细胞的毒性作用。同时，Ｂｒｕｚｅｌｉｕｓ等［１６］研究了ＲＡ对ＭＡＣ⁃Ｔ系内硒蛋白生物合成的影响后发现，ＲＡ可以上调ＴｒｘＲ１的ｍＲＮＡ表达量。由此推测，维生素Ａ可能通过ＴｒｘＲ调节ｃＰＬＡ２的活性，以调节细胞内ＡＲＡ浓度的平衡，进而保障细胞的抗氧化功能。 ＡＲＡ在体内主要有２条代谢途径：一是通过环氧化酶（ｃｙｃｌｏｏｘｙｇｅｎａｓｅ，ＣＯＸ）途径产生环内过氧化物前列腺素Ｇ２和前列腺素Ｈ２，前列腺素Ｈ２在酶的催化下生成前列腺素Ｅ２和血栓素Ａ２；二是通过脂氧化酶（ｌｉｐｏｘｙｇｅｎａｓｅ，ＬＯＸ）途径生成过氧羟基二十四碳四烯酸（ｈｙｄｒｏｘｙｐｅｒｏｘｉｄｅｔｅｔｒａ⁃ｃｏｓｅｎｉｃａｒａｃｈｉｄｏｎｉｃａｃｉｄ，ＨＰＥＴＥ），然后被氧化生成白三烯Ａ４和羟基二十四碳四烯酸（ｈｙｄｒｏｘｙｅｉｃｏｓａ⁃ｔｅｔｒａｅｎｏｉｃａｃｉｄ，ＨＥＴＥ），白三烯Ａ４再进一步生成白三烯Ｂ４等激素类物质［２４］。其中，１５⁃ＬＯＸ能够将ＡＲＡ代谢生成活性的过氧化物中间体，如１５⁃ＨＥＴＥ及其氧化前体物１５⁃ＨＰＥＴＥ［２５］。然而，有报道指出，１５⁃ＨＰＥＴＥ释放的增多会抑制ＴｒｘＲ的活性［２６］。而Ｋｅｌａｖｋａｒ等［２７］研究表明硒蛋白ＴｒｘＲ可以直接地减少过氧化氢脂质，潜在性的抑制１５⁃ＨＰＥＴＥ在体内的蓄积。由此可见，ＴｒｘＲ的活性与１５⁃ＨＰＥＴＥ的含量呈现反比的关系。因此也可以推测，维生素Ａ可能通过提高ＴｒｘＲ的活性来调控ＡＲＡ经ＬＯＸ的代谢，进而减少脂质过氧化物的累积，减轻其对细胞的伤害，发挥维生素Ａ的抗氧化功能，但相关的研究报道罕见，值得进一步研究。 此外，Ｓｔｒａｉｆ等［２８］研究表明，硒蛋白ＧＰｘ１可有效抑制单核细胞内５⁃ＬＯＸ的活性。Ｓｃｈｎｕｒｒ等［２９］报道ＧＰｘ也可以减少由１５⁃ＬＯＸ代谢产生的脂质过氧酯的含量。ＳｅｌＰ也是一种具有脂质过氧化物酶活性的硒蛋白，可以减少在１５⁃ＬＯＸ的作用下生成脂类活性代谢产物，进而保护细胞免受脂类活性代谢产物的损伤［１５］。Ｂｕｒｋ等［３０］研究表明ＳｅｌＰ通过降低脂质过氧化反应进而可以保护大鼠免受敌草快诱导的肝脏损伤。由此可见，维生素Ａ对ＡＲＡ释放的调节作用可能也与ＧＰｘ和ＳｅｌＰ有密切的联系。然而，更确切的机理有待于更进一步的研究。２．３ 通过丝裂原激活蛋白激酶信号通路调节ＡＲＡ的释放 丝裂原激活蛋白