氧化应激的产生及其对畜禽肝脏功能的影响与机制

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氧化应激对断奶仔猪组织抗氧化酶活性和病理学变化的影响

氧化应激对断奶仔猪组织抗氧化酶活性和病理学变化的影响

氧化应激对断奶仔猪组织抗氧化酶活性和病理学变化的影响袁施彬;陈代文【期刊名称】《中国兽医学报》【年(卷),期】2009(29)1【摘要】采用单因子试验设计,探讨用5%氧化鱼油(过氧化值为786.50meqO2/kg)和腹腔注射12 mg/kg敌快死(diquat)对断奶仔猪肝脏抗氧化酶活性和组织病理学变化的影响。

试验共分3个处理,每个处理8个重复,每个重复1头猪。

结果发现,与新鲜鱼油组相比,氧化鱼油和diquat处理降低了试验猪肝脏抗氧化酶活性和提高了MDA含量,降低了空肠绒毛高度和增加了隐窝深度,空肠黏膜和肝脏发生不同程度的病理变化。

结果表明,氧化鱼油和diquat都可以对断奶仔猪造成不同程度的氧化应激,相对于氧化鱼油的氧化应激程度而言,由diquat诱导的氧化应激程度更强一些。

【总页数】5页(P74-78)【关键词】断奶仔猪;氧化应激;抗氧化酶;病理变化【作者】袁施彬;陈代文【作者单位】四川农业大学动物营养研究所,四川雅安625014;四川西华师范大学生命科学院,四川南充637002【正文语种】中文【中图分类】S852.2;S852.3【相关文献】1.不同日龄断奶应激对仔猪抗氧化酶活性的影响 [J], 冷静;朱仁俊2.高铜日粮对早期断奶应激仔猪生长性能和抗氧化酶活性的影响 [J], 王希春;吴金节;张传亮;李义刚3.包被纳米氧化锌对断奶仔猪生长性能、抗氧化酶活性及血清生化和免疫指标的影响 [J], 王铕; 陈浩; 万蒙; 陈懿琳; 王繁村; 祝爱侠; 王春维4.高锌日粮对断奶应激仔猪生长性能和抗氧化酶活性的影响 [J], 唐萍;汤继顺;王希春;吴金节;刘智;李健5.壳寡糖与干酪乳杆菌对断奶仔猪生长性能、血清抗氧化酶活性及肠道微生物菌群结构的影响 [J], 刘媛媛;解林奇;吴栋;李康;陈浩天;宋维平;闫雪因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

诱发氧化应激因素及其对肉鸡生产性能影响的研究进展

诱发氧化应激因素及其对肉鸡生产性能影响的研究进展

诱发氧化应激因素及其对肉鸡生产性能影响的研究进展
陈作栋;高峰;华一卉;席金忠
【期刊名称】《中国家禽》
【年(卷),期】2024(46)5
【摘要】快大型肉鸡品种的选育和集约化的饲养模式,加速了我国肉鸡产业的发展,但也导致肉鸡对外界环境的刺激更为敏感,容易造成肉鸡产生氧化应激。

当肉鸡遭受氧化应激时,机体内会产生过量的活性氧自由基(ROS),当机体自身的抗氧化系统无法及时清除这些过量的ROS时,便会导致氧化损伤的发生。

此外,ROS会攻击脱氧核糖核酸、脂质和蛋白质等生物大分子,对肉鸡的细胞、组织和器官造成损伤,进而影响肉鸡健康,降低其生产性能。

文章阐述了ROS的生成过程及其对肉鸡生产性能的危害以及肉鸡养殖过程中诱发氧化应激的主要因素,为全面了解氧化损伤机制提供理论基础。

【总页数】8页(P100-107)
【作者】陈作栋;高峰;华一卉;席金忠
【作者单位】南京警察学院刑事科学技术学院;南京农业大学动物科技学院;句容市市场监督管理局
【正文语种】中文
【中图分类】S831
【相关文献】
1.种鸡及肉鸡饲粮维生素组合对青脚麻肉鸡生产性能、抗氧化性能和屠宰性能的影响
2.四甲基吡嗪对感染鸡白痢沙门菌肉鸡生产性能的影响及氧化应激机制研究
3.丁酸梭菌和低聚木糖对肉鸡生产性能酸梭菌和低聚木糖对肉鸡生产性能、屠宰性能和肉品质的影响
4.饲料原料粉碎粒度的影响因素及其对饲料品质和肉鸡生产性能的影响
5.敌草快诱导的氧化应激对肉鸡生产性能、肝脏功能、免疫功能和抗氧化性能的影响
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猪只生产中潜在的敌人---氧化应激

猪只生产中潜在的敌人---氧化应激

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体内抗氧化剂的来源
• 日粮基础原料
抗氧化防御系统 酶类(Zn, Cu, Mn, Se) • 预混料 超氧化物歧化酶 • 体内次生 谷胱甘肽过氧化物酶 谷胱甘肽还原酶 • 天然抗氧化剂(葡萄籽,茶叶提取物等) 催化酶类 更重要的: 非酶类 维持生活素E和C,胡萝卜素 • 减少存贮损失 硫醇类: • 减少体内消耗,减少紧迫源 半胱氨酸、硫氧还蛋白1&2 谷胱甘肽 • 肠道节约 蛋白质类 • 化学合成抗氧化剂在饲料和肠道 金属硫因蛋白、血浆铜蓝 蛋白、铁蛋白和铁传递蛋白 • 中起作用 其它 • (EQ,BHT,BHA,PG,TBHQ etc) 蕃茄红素和胆红素
抗氧化系统 /Antioxidants
酶/Enzymes:
防御系统 /Defense System
超过氧化物岐化酶 Superoxide dismutase
参与巨噬细胞杀灭细菌的过程 Used by phagocytic cells to kill bacteria during infections 中性粒细胞 /Neutrophils 异嗜白细胞Heterophils
屠宰场能看到的问题
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肠道健康也会影响营养份 吸收 A
5
a
B
0.7
Plasma carotenoids (nmol/ml)
Liver carotenoids (nmol/g)
a
4
ab b
0.6
0.5
Loss of Pigmentation 鸡脚着色不良
ab b
3
0.4
2
0.3
0.2
1
0.1
0
Control LPS
消除脂多糖的食欲抑制影响后, a 脂多糖攻毒仍使生长下降9%

氧化应激与肝脏病变的相关性研究

氧化应激与肝脏病变的相关性研究

氧化应激与肝脏病变的相关性研究肝脏是人体最大的内脏器官,负责着人体重要的代谢、解毒、合成等功能。

然而,人们却常常忽视肝脏的健康。

随着现代工业和生活方式的发展,环境污染、不良饮食习惯和不合理的生活方式等都会导致肝脏损伤,甚至引起严重疾病,如脂肪肝、肝炎、肝纤维化等。

近年来,氧化应激被认为是导致肝脏病变的一个重要机制,已经成为肝脏病变研究的热点之一。

本文将介绍氧化应激和肝脏病变的相关性研究现状和进展。

一、氧化应激的定义和机制氧化应激是指在细胞内,由于一系列原因导致氧自由基和其他不稳定分子的产生过量,从而超过了抗氧化保护系统(包括多种酶类)的清除能力,进而导致细胞膜、核酸、蛋白质和细胞器结构等发生损伤的一种生理活动。

氧化应激的发生与导致其发生的原因很多,如放射线、药物、吸烟、喝酒以及老化等。

氧化应激机制复杂,在生物体内主要由氧化还原反应链和细胞代谢调控网络联合控制。

氧化还原反应链是指电子在细胞膜和线粒体膜之间传递的电子传递链,其中得到电子的受体包括氧分子,与氧分子结合后就会形成自由基。

细胞代谢调控网络主要包括多种抗氧化酶和非酶抗氧化物,包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)等都可以减少自由基的生成。

二、氧化应激与肝脏病变的相关性最近的研究表明,氧化应激和肝脏病变之间存在着密切联系。

氧化应激会引起细胞膜脂质过氧化,细胞结构破坏,导致肝脏病变。

这些大量生成的自由基会被肝脏自身的抗氧化酶、维生素等消除,而一旦细胞内大量产生自由基,它们就会逃脱细胞内的抗氧化系统,进而攻击细胞膜,形成脂质过氧化产物。

脂质过氧化产物会造成膜蛋白的改变,使其在细胞膜上表现出的活性受到破坏,导致能量代谢障碍、氧化磷酸化失去控制和钙离子失调等影响,细胞功能逐渐丧失。

另外,氧化应激还可以导致DNA断裂和修复过程紊乱。

DNA的氧化损伤和修复失调都是导致癌症和细胞凋亡的关键因素。

某些脂肪酸可能是通过激发DNA修复机制中的氧化应激途径来抑制肝癌细胞生长的。

畜禽遭受应激源刺激后体内氧化应激和炎症反应相互促进的病理生理过程

畜禽遭受应激源刺激后体内氧化应激和炎症反应相互促进的病理生理过程

畜禽遭受应激源刺激后体内氧化应激和炎症反应相互促进的病理生理过程畜禽在生长发育过程中,会遇到各种环境应激源的刺激,如高温、寒冷、疾病、运输等。

这些应激源可以引起畜禽体内的氧化应激和炎症反应,进而影响其生理状态和健康。

氧化应激是指机体产生过多的反应性氧化物(ROS)和反应性氮物种(RNS),超过正常范围,导致细胞内外的氧化还原平衡失衡。

氧化应激可以通过多种途径引起,包括自由基产生、抗氧化系统紊乱和线粒体功能障碍等。

当畜禽受到应激源刺激后,其体内的氧化应激会被激活,导致氧化应激的一系列反应和病理生理变化发生。

氧化应激促进炎症反应的机制主要包括以下几个方面:1. 促进免疫细胞激活:氧化应激可以激活免疫细胞,如巨噬细胞和中性粒细胞的功能和活性增强,使其释放更多的细胞因子和介质,如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-1β(IL-1β)等。

这些细胞因子和介质通过相互促进作用,引起炎症反应的发生和加剧。

2. 激活炎症信号通路:氧化应激可以激活多个炎症信号通路,如核因子-κB(NF-κB)通路和NLR家族炎症小体信号通路。

这些信号通路的激活会导致一系列炎症相关基因的表达增加,炎症反应的发生。

3. 损伤细胞膜和组织结构:氧化应激可以直接攻击细胞膜和细胞内的有机分子,如脂质、蛋白质和核酸,导致细胞膜的损伤和细胞内的结构破坏。

这种细胞膜和组织结构的破坏会引起炎症反应的发生。

氧化应激和炎症反应的相互促进会导致一系列病理生理变化和损伤,如细胞死亡、细胞内钙离子平衡紊乱、免疫功能障碍和器官损伤等。

此外,氧化应激和炎症反应还可相互增强,形成恶性循环,导致病情加重和病程延长。

为了降低畜禽在应激源刺激下氧化应激和炎症反应的损伤,可以采取以下措施:1. 提供适宜的环境条件:优化养殖环境,提供适宜的温度、湿度和通风条件,减少温度和湿度的波动,避免养殖过密,减少应激源的刺激。

2. 提供营养支持:合理配制饲料,增加抗氧化物质的摄入,如维生素C、维生素E和硒等,提高畜禽体内抗氧化能力,减少氧化应激的损伤。

热应激诱导畜禽氧化应激、热休克反应与免疫和炎症反应的机制及营养调控措施

热应激诱导畜禽氧化应激、热休克反应与免疫和炎症反应的机制及营养调控措施

6期
陆灿强等:热应激诱导畜禽氧化应激、热休克反应与免疫和炎症反应的机制及营养调控措施
3117
激和蛋白质加工之间的平衡能;而且,HSP27 磷酸 化后能与肌节的结构蛋白、细胞骨架结合,缓解了 细胞因 氧 化 应 激 而 造 成 的 肌 球 蛋 白 裂 解 和 细 胞 死亡[31-32] 。 HSPs 的抗氧化作用:热应激破坏线粒体结构 完整性,导致呼吸链受到抑制,产生大量的 ROS, ROS 可 以 刺 激 HSPs 的 产 生[29] 。 HSPs 的 抗 氧 化 作用包括 2 方面:一是抑制线粒体呼吸中还原型 烟酰胺 腺 嘌 呤 二 核 苷 酸 磷 酸 ( NADPH) 氧 化 酶 的 活性,减少 ROS 的 产 生[7] ;二 是 直 接 或 间 接 刺 激 内源性抗氧化酶的产生,如 HSP27 可以促进谷胱 甘肽自身的氧化还原循环过程,提高还原型谷胱 甘肽的水平,调节机体 ROS 的平衡[33] 。 HSP70 在 体内分布最广泛,热应激增加了 HSP70,有助于提 高细胞 的 热 耐 受 性[12,34] 。 另 外, HSP70 具 有 抗 细 胞凋 亡 作 用; HSP70 可 调 节 B 淋 巴 细 胞 瘤 - 2 ( blymphocyte tumor⁃2, Bcl⁃2) 的 表 达, 而 Bcl⁃2 通 过稳定 线 粒 体 膜 和 抑 制 半 胱 氨 酸 天 冬 氨 酸 蛋 白 酶 3( caspase⁃3) 的释放而起到了抗凋亡作用[35] 。
于抗氧化酶和 HSPs 表达的代偿性增加,增强机体 的抗应激能力[4] 。
2 氧化应激和热休克反应
2.1 HSPs 的产生 HSPs 是机体处于应激状态下表达的分子伴侣 蛋白,广泛存在于胞内线粒体、内质网和细胞核等 细 胞 器 中 ;根 据 同 源 程 度 以 及 分 子 质 量 大 小 , HSPs 可 分 为 HSP110、 HSP90、 HSP70、 HSP60、 小 分 子 HSPs ( HSP27、 HSP33 等 ) 以 及 泛 素 这 6 个 家 族[7,22] ;其中 HSP70 家族在体内分布最广泛、表达 量也最大。 HSF1 启动热休克反应的关键因子;在 基础生 理 状 态 下, HSF1 以 无 活 性 的 单 体 形 式 存 在;而当细 胞 处 于 应 激 状 态 时,3 个 HSF1 单 体 结 合形成具有活性的 HSF1 三聚体,而后进入细胞核 与热 休 克 启 动 子 结 合, 上 调 HSPs 的 转 录 与 表 达[6-7,23] ;这在机体组织细胞的抗氧化防御体系中 起到重要作用。 胞内 ROS 和 Ca2+ 参与 HSF1 的磷 酸化以及 HSPs 表达的调节。 研究显示,热应激增 加小鼠肺脏成纤维细胞 ROS 的产生,ROS 可介导 p38 MAPK 的 活 化, 而 p38 MAPK 磷 酸 化 后 可 诱 导 HSP70 和 HSP27 的 表 达[24-25] 。 线 粒 体 是 调 节 胞内 Ca2+ 浓度的主要细胞器[26] ,也是 ROS 的靶器 官之一[16,27] ;线粒体脂质膜易受到 ROS 的攻击并 出现脂质过氧化反应,造成线粒体膜的流动性下 降;而且,脂质过氧化反应及其产物( 丙二醛) 破坏 了线粒体完整性,导致线粒体膜上的 Ca2+ ⁃ATP 激 酶活性降低,最终引起胞内 Ca2+ 浓度增加[28] 。 而 Ca2+ 通 过 活 化 钙 调 蛋 白 激 酶 ( calcium⁃activated calmodulin, CaM ) , 进 而 影 响 HSF1 的 磷 酸 化 过 程[29] ;体外试验发现,上调 CaM 的表达提高了小 鼠胚胎 成 纤 维 细 胞 HSF1 的 活 性 和 HSP72 的 表 达[30] 。 综上所述,氧化应激因子( ROS) 以及胞内 Ca2+ 参 与 了 HSF1 的 磷 酸 化 以 及 HSPs 表 达 的 调节。 2.2 HSPs 在氧化应激中的作用 HSPs 的分子伴侣功能:热应激常引起细胞生 理状态发生变化、亚细胞器功能的紊乱,内质网中 的未折叠蛋白或错误折叠蛋白积累过量;HSPs 发 挥分子伴侣功能协助多肽的正确折叠和加工,并 引导异常或变性蛋白降解,维持热应激状态下细 胞 结 构 和 内 环 境 的 稳 定[6-7,31] 。 如 内 质 网 上 HSP27、HSP33 可发挥分子伴侣功能,维持氧化应

氧化应激对畜禽肉品质的影响研究综述

氧化应激对畜禽肉品质的影响研究综述
及其作用机制。
【 关键词】 应激 ; 氧化 肉品质
大量试验显示 , 各种应激可导致机体产生氧化 应激。 如热应激 (u s等 ,96 李权超等 ,9 7李 K nt 19 ; 19 ; 绍钰等,99、 19) 冷应激 ( 宋志宏等 , 9 ) 1 5, 9 辐射 ( 王勇 杰等 ,04 辛淮生等 ,9 8 宋洁等 ,04 等可诱 20 ; 19 ; 20 ) 导动物机体产生脂质过氧化 , 引起抗氧化酶活性的 变化 , 造成畜禽 肉品质下降。 1动物体 内的活性 氧系列( O ) R S 及其反应 系
广东饲料 第 2 卷第 l 期 2 1 年 1 0 O 0 1 0月
Байду номын сангаас
氧化应激对畜禽 肉品质的影响研究综述
蒋守群 蒋宗勇
( 广东省农业科学院畜牧研究所 , 畜禽育种国家重点实验室 农业部动物营养与饲料( 华南 ) 重点开放实验室, 广东省动物育种与营养公共实验室,
广东省畜禽育种与营养研究重点实验室 , 广州 50 4 ) 160

(r gr ,9 1 , Ga e 等 18) 此外微粒体和核膜 的电子传 n 等 递 系统( 荣杰等 , 9)细胞色 素 P 5 1 7、 9 一 0和 b 5也能 产生 R S 徐迎肃等(99 出在营养不 良性贫血 O。 19) 指 状态下 ,O 排 出障碍 , C: 三羧酸循环正常代谢受 到
【  ̄ 中I - 8 — ] 10 S [ 文献标识码】 A 【 文章编 ̄]0 5 8 1 (0 11 — 0 2 0 10 — 6 3 2 1 )0 0 4 — 4
【 摘要】 目前的研 究显 示, 各种应激 因子和饲料的氧化 酸败均会造成 畜禽机体 内的氧化应激 , 导致 畜禽 肉品质 下降。本 文 综述 了动物机 体 内活性氧 系列的产生及 其反应 系统 , 畜禽肌 肉和 肉品 中的脂质和蛋 白质氧化 , 氧化应 激对畜禽 肉品质的影响

【听课笔记】林燕教授:现代种猪氧化应激危害及应对策略

【听课笔记】林燕教授:现代种猪氧化应激危害及应对策略

【听课笔记】林燕教授:现代种猪氧化应激危害及应对策略现代种猪氧化应激危害及应对策略林燕教授四川农业大学一、氧化应激与现代种猪繁殖1.背景(1)非瘟、禁抗、原料、环保:母猪存栏减少30%,母猪繁殖效率比欧美低30-40%,仔猪生长效率低和死亡率高。

(2)机体物质代谢与自由基:电子传递链0.2-2%电子泄露,泄漏电子与氧相互作用形成超氧化物或自由基。

(3)机体如何破解氧化应激?抗氧化系统:非酶系统:生育酚、抗坏血酸、还原辅酶、Q10和谷胱甘肽。

酶系统:超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPXs)、过氧化物氧还蛋白(PRXs)和过氧化氢酶(CAT)(4)机体应对氧化应激结果高水平:细胞死亡中等水平:稳态失衡,诱导病变/衰老正常水平:自我更新与分化过低水平:损伤干细胞功能,削弱再生能力2.氧化应激与现代种猪繁殖(1)现代母猪与氧化应激内因:产仔数增加,泌乳量翻几倍外因:原料与饲料,环境与饲养管理现代高产母猪更容易出现氧化应激,初生重低的仔猪容易产生氧化应激(2)母猪生理阶段与氧化应激提示:母猪在不同的生理时期都面临着氧化应激和DNA损伤,尤其是妊娠中后期和泌乳期母猪处于高氧化应激反应状态和低水平的抗氧化能力。

(3)犊牛泌乳期的氧化应激状态由于快速生长,使之处于高分解和合成代谢中,哺乳期后代氧化剂状态指数值显著增加。

(4)泌乳母猪氧化应激与泌乳力母猪的总生产成绩下降母猪泌乳性能下降仔猪拉稀发病率升高--- 广告 ---(5)母猪生理阶段与氧化应激——环境温度高温应激下,显著增加了母猪在妊娠90天后和泌乳期的蛋白质氧化损伤。

高温应激下,显著增加了母猪在妊娠90天后和泌乳期的脂质过氧化物MDA的水平。

(6)母猪氧化应激对繁殖成绩的影响氧化应激相关指标与母猪和仔猪生产性能指标存在显著负相关关系。

热应激加重母猪在不同生理时期氧化应激,导致蛋白质和脂质的氧化损伤。

(7)现代公猪氧化应激与繁殖成绩雌性雄性代谢差异:雄性更适应蛋白质、氨基酸和葡萄糖的代谢,而雌性更适应脂肪代谢,尤其是在需要持续功能时。

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动物营养学报2019,31(8):3496⁃3504ChineseJournalofAnimalNutrition㊀doi:10.3969/j.issn.1006⁃267x.2019.08.009氧化应激的产生及其对畜禽肝脏功能的影响与机制苗启翔㊀谢彦娇㊀唐湘方∗㊀张宏福(中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,动物营养学国家重点实验室,北京100193)摘㊀要:现代畜牧业规模化生产中,养殖环境㊁饲粮构成㊁饲养方式等诸多因素变化可诱发畜禽产生氧化应激㊂氧化应激对畜禽的肝脏功能有负面作用,危害畜禽健康和生产㊂机体发生氧化应激时,大量的氧自由基在肝细胞内蓄积,通过损伤生物大分子物质㊁破坏肝细胞结构㊁影响细胞器功能㊁诱发肝细胞凋亡等,对肝脏造成严重损伤,并引发多种肝脏疾病㊂本文从机体氧化应激产生㊁氧化应激对肝脏功能的影响以及氧化应激影响肝脏功能的可能分子机制等方面进行综述,以期为缓解氧化应激危害提供理论依据㊂关键词:活性氧;氧化应激;畜禽;肝脏损伤中图分类号:S815㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀文章编号:1006⁃267X(2019)08⁃3496⁃09收稿日期:2019-01-22基金项目:国家重点研发专项(2018YFD0500703,2016YFD0500501);国家肉鸡产业体系(ASTIP⁃IAS07)作者简介:苗启翔(1994 ),男,山东淄博人,硕士研究生,动物营养与饲料科学专业㊂E⁃mail:miaoqixiang0914@163.com∗通信作者:唐湘方,副研究员,硕士生导师,E⁃mail:xiangfangtang@163.com㊀㊀氧化应激是指在某些特定条件下,机体的氧化还原平衡被破坏,体内活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS)的产生速率超过了体内抗氧化系统的清除速率,导致氧自由基大量积累㊂过量的氧自由基可引起细胞损伤和凋亡,与多种疾病有着密切关系[1-3]㊂随着集约化养殖的迅猛发展,高温㊁有害气体㊁高脂高蛋白质饲粮㊁饲养方式改变等因素都会引起动物发生氧化应激㊂大量研究表明,氧化应激造成畜禽采食量下降㊁生长发育缓慢,从而影响畜产品品质㊂肝脏是体内以代谢和合成功能为主的器官,肝细胞含有多达上千个线粒体,是生物体氧化还原反应的主要场所㊂因此,肝脏既产生大量的ROS也是受ROS攻击的主要器官[4]㊂近年来,国内外学者在研究氧化应激对畜禽危害时多数以肝脏为靶器官,在氧化应激引发肝功能障碍方面取得了一定进展㊂本文结合前人研究进展,就机体氧化应激的产生㊁氧化应激对肝脏造成的损伤以及氧化应激影响肝脏功能的可能分子机制等方面进行综述,旨在阐明氧化应激对肝脏的作用途径和机制,为畜禽健康养殖提供思路㊂1㊀ROS与氧化应激㊀㊀自由基是指那些具有单个不成对电子的原子或分子[5]㊂严格意义上来说,ROS既包括氧自由基,如超氧阴离子自由基(O-2㊃)和羟自由基(㊃OH),也包括非自由基如过氧化氢(H2O2)等㊂大多数ROS是线粒体呼吸作用的产物,在线粒体呼吸链电子传递过程中会发生电子漏失,该现象主要发生在复合物Ⅰ(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸脱氢酶)和复合物Ⅲ(泛醌-细胞色素C还原酶)处,泄露的电子可以与分子氧发生反应形成O-2㊃,其可被视为大多数ROS的前体[6]㊂大多数ROS因其携带的未成对电子而具有很强的配对倾向,通常具有很高的反应活性且极不稳定㊂正是这种特殊的化学性质,当机体ROS积累过多时就很容易会引起氧化应激㊂然而,由于机体具有抗氧化系统,能够在一定程度上清除ROS,因此ROS在正常生理条件下非但不是身体的威胁反而能发挥其重要的功能[7-8]㊂8期苗启翔等:氧化应激的产生及其对畜禽肝脏功能的影响与机制2㊀机体氧化应激的产生2.1㊀机体的氧化与抗氧化平衡㊀㊀除了在线粒体电子传递链生成ROS,细胞色素P450酶参与的代谢反应也可在肝脏中产生ROS[9],此外,微粒体和过氧化物酶体等也是ROS的来源[10]㊂当机体处于正常生理状态时,ROS的产生与抗氧化系统对其的清除是动态平衡的㊂抗氧化系统并不会彻底清除所有的ROS,而是将其控制在正常生理水平内,这可以减少不必要的能量消耗并且有助于ROS发挥生理作用[11]㊂机体ROS的产生与清除路径如图1所示,超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)对O-2㊃的歧化作用产生H2O2[12],H2O2相对稳定,可扩散至整个线粒体并进入其他细胞发生后续反应[13]㊂H2O2既可以被过氧化氢酶(catalase,CAT)或谷胱甘肽过氧化物酶(glutathioneperoxidase,GPx)清除,也可以进一步发生Fenton反应或Haber⁃Weiss反应生成㊃OH㊂㊃OH半衰期很短,扩散范围小,但具有很强的氧化活性,几乎可以与所有细胞成分发生反应,对机体造成严重损伤[14]㊂除各种抗氧化酶之外,体内还有很多小分子物质也具有抗氧化功能,如维生素C㊁维生素E㊁谷胱甘肽(glutathi⁃one,GSH)㊁类胡萝卜素㊁尿素及一些微量元素等㊂因GSH主要在肝脏中合成,在保护肝脏细胞免受氧化损伤方面发挥至关重要的作用[15]㊂GSH是由谷氨酸㊁半胱氨酸和甘氨酸形成的三肽化合物,其可以提供电子,既可以直接清除ROS,也可在GPx的催化下与H2O2反应被氧化为氧化型谷胱甘肽(oxidizedglutathione,GSSG)㊂GSSG在谷胱甘肽还原酶(glutathionereductase,GR)的作用下又重新还原成GSH[16]㊂上述过程构成GSH循环,是维持机体氧化还原平衡的重要反应㊂因此,GSH与GSSG的比值被视为反映抗氧化能力的典型指标[17]㊂2.2㊀畜禽氧化应激产生的主要因素㊀㊀集约化饲养模式下,畜禽对养殖环境要求较高,环境不佳即可导致畜禽发生氧化应激,如动物饲养密度过高[18]㊁环境温度高于或低于临界温度[19-20]以及氨气㊁硫化氢等有害气体在畜舍内浓度过高[21]等,均可扰乱动物体内氧化还原平衡,影响抗氧化酶活性,诱发畜禽产生氧化应激并造成肝脏损伤㊂畜禽饲粮的成分及品质对机体氧化还原状态有着重要的影响,断奶仔猪采食高脂高蛋白质饲粮可使机体新陈代谢显著加快,自由基大量产生,抗氧化物质减少[22]㊂此外,目前养殖的动物品种大都经过高度选育,生产性能较高,但其抗氧化能力相对较弱,因此在断奶㊁转群㊁运输㊁注射等刺激下极易发生氧化应激[23]㊂另外,当畜禽机体遭到细菌㊁病毒㊁寄生虫等入侵时,将导致组织发炎,吞噬细胞活化㊁呼吸爆发,产生大量的ROS,这些产物在杀伤入侵者的同时对肝脏等机体组织也会产生氧化损伤[24]㊂㊀㊀O-2㊃:超氧阴离子自由基superoxideanionfreeradical;㊃OH:羟自由基hydroxylradical;H2O2:过氧化氢hydrogenperoxide;H2O:水water;O2:氧气oxygen;CAT:过氧化氢酶catalase;SOD:超氧化物歧化酶superoxidedismutase;GPx:谷胱甘肽过氧化物酶glutathioneperoxidase;GSH:谷胱甘肽glutathione;GSSG:氧化型谷胱甘肽oxidizedglutathione;GR:谷胱甘肽还原酶glutathionereductase㊂图1㊀ROS的产生与清除路径Fig.1㊀ROSgenerationandremovalpath3㊀氧化应激对肝脏功能的影响㊀㊀畜禽发生氧化应激可引起肝脏结构损伤和功能紊乱㊂过多的ROS可引起炎症反应并氧化肝脏处的甘油三酯,导致脂肪浸润㊁肝脏肿大,造成脂肪肝㊁肝纤维化等疾病的发生[25-26]㊂随着研究不断深入,对氧化应激影响畜禽肝脏功能的研究已从组织器官水平深入到了细胞分子水平,大量研究表明ROS对肝细胞产生了影响,主要体现在以下几个方面㊂3.1㊀损伤生物大分子物质㊀㊀氧化应激对生物大分子的损害及后果是近期研究的焦点,诸多研究已阐明ROS可导致蛋白质修饰㊁脂质过氧化㊁核酸损伤㊂磷脂中的多不饱和脂肪酸对氧化反应尤为敏感,O-2㊃和㊃OH等氧自由基可以引发多不饱和脂肪酸过氧化反应,从而破坏细胞结构㊂一旦开始脂质过氧化,就会发生7943㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报31卷链式反应,直至产生终止产物[27]㊂脂质过氧化反应可产生大量醛类物质,如丙二醛(malondialde⁃hyde,MDA),常用MDA含量来衡量细胞和组织氧化应激的损伤程度[28]㊂这些醛类具有比ROS更长的半衰期,通过扩散作用在血管中自由循环或与脂蛋白结合,从而到达并攻击靶位点[29]㊂大量产生的ROS也可能导致蛋白羰基(proteincar⁃bonyl,PCO)的形成,引起蛋白质交联,通过修饰某些氨基酸侧链结构来改变蛋白质的结构和功能[30-31],特别是半胱氨酸,作为许多代谢酶㊁激酶㊁磷酸酶和转录因子中的重要残基,一旦被氧化修饰,则可能导致多种蛋白质正常功能丧失[30,32]㊂DNA被氧化是引起基因不稳定和衰变的主要原因,在DNA碱基中,鸟嘌呤最易受氧化损伤[33]㊂ROS可使鸟嘌呤氧化为8-氧鸟嘌呤(又称8-羟基鸟嘌呤),其与腺嘌呤而非胞嘧啶碱基配对,导致在复制后产生突变[34]㊂RNA也会受到ROS攻击,非编码的MicroRNAs的氧化可引起细胞凋亡,与多种疾病的发生有关[35-36]㊂畜禽遭受氧化应激后的生物大分子和细胞结构的损伤情况如表1所示㊂总之,通过不同的途径诱导畜禽产生的不同的氧化应激都出现了损伤生物大分子的现象,几种生物大分子的氧化产物含量的变化是判断畜禽是否发生氧化氧化应激的重要依据㊂图2㊀机体的氧化与抗氧化平衡Fig.2㊀Balanceofoxidationandantioxidantinbody表1㊀氧化应激对肝脏生物大分子的破坏Table1㊀Damageofliverbiomacromoleculesbyoxidativestress试验动物Experimentalanimals产生途径Producingapproaches损伤结果Consequence新生仔猪Newbornpiglets肌肉注射高剂量铁DNA氧化产物增多且损伤后修复能力显著下降[37]微型迷你猪Microminipigs饲喂高脂饲粮并添加胆酸脂滴增多,脂肪变性,脂质积累引起肝脏肥大[38]鸡Chickens感染马立克氏病病毒DNA链断裂显著增加,蛋白质羰基化水平显著增加[39]鸡Chickens饮水中添加地塞米松抑制了脂肪酸β氧化,引起脂质代谢紊乱[40]鸽子Pigeon饲粮中添加阿维菌素蛋白质与DNA交联显著增加,肝细胞染色质聚集[41]3.2㊀造成细胞器损伤㊀㊀肝细胞线粒体异常是氧化应激引起的许多肝脏疾病的特征之一㊂线粒体是一种将物质代谢㊁能量代谢和遗传变异三大基本生命活动形式融于一体的半自主性细胞器,承担ATP产生㊁信号转导等多种重要的生命功能[42-43]㊂同时,线粒体作为体内产生ROS的主要部位,也是氧自由基起破坏作用的敏感靶标㊂Korolczuk等[44]对小鼠皮下注射药物环孢菌素A引发小鼠肝脏氧化应激,通过电镜观察到肝细胞内线粒体肿胀,线粒体内膜和89438期苗启翔等:氧化应激的产生及其对畜禽肝脏功能的影响与机制嵴的结构明显被破坏㊂Zhang等[45]发现热应激引起的氧化应激诱发肉鸡线粒体肿胀,损伤线粒体膜完整性㊂氧化应激对线粒体结构的破坏会进一步引发线粒体的功能障碍,受损的线粒体释放更多ROS,使损伤加剧,进入恶性循环[46]㊂㊀㊀内质网作为细胞内生物大分子合成的基地,也易受氧化应激的影响,机体发生氧化应激时通常也伴随有内质网应激的出现,这两者相互作用㊁互为因果㊂内质网应激时常出现的未折叠蛋白反应,被认为是许多肝脏疾病的特征[47]㊂前人研究发现,蛋白质的正确折叠和二硫键的形成取决于内质网内的氧化还原状态[46]㊂Yao等[48]研究发现缺硒可引起肉鸡氧化应激,检测G蛋白偶联受体94(G⁃proteincoupledreceptor94,GRP94)和G蛋白解耦联受体78(G⁃proteincoupledreceptor78,GRP78)这2个内质网应激的标志蛋白在mRNA水平上增加㊂Cui等[49]运用蛋白质组学技术检测到慢性热应激引起猪体内多个与氧化应激和内质网应激相关的蛋白质间存在相关性,其表达水平共同升高㊂上述结果均说明氧化应激与内质网应激之间存在联系㊂3.3㊀诱发细胞凋亡㊀㊀细胞内的氧化还原状态对细胞凋亡有着精密的影响,正常机体细胞的凋亡和产生维持动态平衡,氧化应激可以使这种平衡被打破,加快细胞凋亡速率,加剧ROS对肝脏的损伤作用,导致肝脏生理功能异常[50]㊂Du等[51]研究,患有酮病的奶牛肝脏脂肪堆积㊁MDA含量增加,多种细胞凋亡相关分子在患病奶牛肝脏中的表达水平显著高于健康奶牛㊂Zhu等[41]研究发现,在阿维菌素诱导的鸽子肝脏氧化应激中,肝细胞超微结构遭到破坏,细胞凋亡数量增加㊂Zeng等[52]通过对热应激与适温条件下北京鸭的肝脏差异表达蛋白进行基因本体学(geneontology,GO)分析得知,差异蛋白主要行使细胞凋亡与死亡㊁氨基酸代谢和氧化还原等功能㊂Luo等[53]研究发现,仔猪断奶可引起肝脏H2O2含量升高,激活多条与细胞凋亡有关的信号通路㊂随着研究的深入,氧化应激造成凋亡过程紊乱的机制逐渐被揭示㊂4㊀氧化应激影响肝脏功能的可能机制4.1㊀ROS的直接损伤效应㊀㊀脂质㊁蛋白质等生物大分子是构成细胞内物质的主要成分,因此ROS与生物大分子发生氧化反应直接影响肝细胞的结构与功能㊂ROS可与细胞膜上的脂质㊁蛋白质发生反应,改变细胞膜的通透性,使膜的物质转运和免疫等功能受损㊂与细胞膜相比,细胞器膜上富含不饱和脂肪酸,更容易遭到ROS的直接攻击,特别是线粒体的膜结构,一旦损伤可导致多种细胞损伤因子释放并引发细胞凋亡[54]㊂除脂质外,线粒体DNA因靠近电子传递链且没有核膜包被,相比核DNA对氧化应激更为敏感,ROS通过损伤线粒体DNA引发一系列级联反应,可使线粒体DNA发生突变或缺失,从而干扰线粒体DNA的转录与翻译,影响其编码多肽的合成与表达,进一步影响线粒体的氧化磷酸化,降低细胞内的ATP合成[6,55]㊂其他细胞器,如溶酶体含有多种水解酶,一旦膜系统受到ROS破坏就被会释放出来,从而水解其他物质,影响细胞正常功能的发挥㊂ROS还可以直接作用于内质网的细胞器膜,影响钙离子释放通道的调控㊂端粒作为存在于真核细胞染色体末端的DNA-蛋白质复合体,它的缩短是引起衰老的主要原因,而这一过程又与细胞内的氧化还原水平直接相关㊂ROS可直接作用于端粒酶的催化亚基,导致其活性丧失㊂DNA氧化产物8-氧鸟嘌呤的大量产生可降低端粒DNA对端粒酶的亲和力,从而干扰端粒酶介导的单链DNA的延伸[56]㊂ROS通过直接或间接调节端粒的完整性,在细胞衰老中起关键作用㊂总之,ROS的直接损伤效应体现在通过与大分子物质发生过氧化反应,引起肝细胞在结构和功能上发生多种变化,这些变化可加速细胞衰老,引发后续的细胞凋亡,进一步影响肝脏功能㊂4.2㊀ROS诱发细胞凋亡的分子机制㊀㊀如前文所述,ROS通过对线粒体㊁内质网造成损伤,引起线粒体途径㊁内质网应激途径介导的细胞凋亡发生㊂线粒体途径介导的细胞凋亡机制较为复杂,涉及许多细胞凋亡因子与蛋白酶家族,其中关于氧化应激引起线粒体膜上通透性转换孔道异常开放(mitochondrialpermeabilitytransition,MPT)及后续反应的研究较为深入㊂如图3所示,线粒体膜通透性转换孔道(mitochondrialpermea⁃bilitytransitionpore,MPTP)是存在于线粒体内外膜之间的一组蛋白质复合体,是一种非特异性通道,在细胞凋亡中发挥重要的作用㊂氧化应激可持续引发MPT现象,导致线粒体内膜的通透性非9943㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报31卷特异性增大[57-58],线粒体发生膜通透性转换㊂随后膜电位降低,线粒体吸水肿胀,外膜先涨破,促使细胞凋亡启动因子细胞色素C(cytochromeC,Cytc)等促凋亡因子从线粒体内外膜间隙释放到胞浆㊂B淋巴细胞瘤-2(B⁃celllymphoma⁃2,Bcl⁃2)家族蛋白可对这一过程起调节作用,其中Bcl⁃2因能够抑制MPTP的开放而具有抑制凋亡的作用,而其成员Bcl⁃2相关X蛋白(Bcl⁃2⁃associ⁃atedXprotein,Bax)㊁Bcl⁃2同源拮抗蛋白(Bcl⁃2homologousantagonist,Bak)等可与MPTP相互作用,引起Cytc的释放,拮抗Bcl⁃2的保护效应[59]㊂释放的Cytc可与凋亡蛋白酶激活因子-1(apoptot⁃icproteaseactivatingfactor1,Apaf⁃1)以及半胱天冬酶(cysteinylaspartatespecificproteinases,Caspase)-9前体结合形成凋亡复合体[60],激活了Caspase⁃9,触发Caspase级联反应,作用于效应凋亡蛋白酶Caspase⁃3或Caspase⁃7,依次激活DNA酶以降解DNA,并启动细胞降解程序[59,61]㊂线粒体外膜间隙上还存在着凋亡诱导因子(apoptosisinducingfactor,AIF),可直接介导不依赖Caspase活性的凋亡途径㊂一旦氧化应激引起MPT发生,AIF即可被释放出来,在相关酶的催化下,可进入细胞核诱导染色质聚集及DNA片段化,引起细胞凋亡的发生[62]㊂㊀㊀ROS:活性氧reactiveoxygenspecies;Bcl⁃2:B淋巴细胞瘤-2B⁃celllymphoma⁃2;Bax:Bcl⁃2相关X蛋白Bcl⁃2⁃associatedxprotein;Bak:Bcl⁃2同源拮抗蛋白Bcl⁃2homologousantagonist;MPTP:线粒体膜通透性转换孔道mitochondrialpermeabilitytransitionpore;Cytc:细胞色素CcytochromesC;Apaf⁃1:凋亡蛋白酶激活因子-1apoptoticproteaseactivatingfactor1;Pro⁃Caspase⁃9:半胱天冬酶-9前体pro⁃cysteinylaspartatespecificproteinase⁃9;Caspase⁃3:半胱天冬酶-3cysteinylaspartatespecificproteinase⁃3;Caspase⁃7:半胱天冬酶-7cysteinylaspartatespecificproteinase⁃7㊂图3㊀ROS诱发线粒体介导的细胞凋亡途径Fig.3㊀ROSinducesapoptoticpathwaysmediatedbymitochondria㊀㊀ROS可作为内质网介导的细胞凋亡途径的上游信号分子,当内质网应激反应程度过强或持续时间过长,损伤超过机体自身修复能力,无法维持内质网的稳态时,即可启动细胞凋亡程序,诱导细胞凋亡,最终导致肝脏损伤㊂内质网应激相应的凋亡途径不止一条,其中最有特点的是Caspase⁃12的活化,Caspase⁃12是内质网所特有的一种凋亡相关蛋白,位于内质网腔中[63],其他的凋亡途径无法使其活化㊂研究发现在内质网应激时Caspase⁃12可以被钙离子依赖性蛋白酶直接剪切并激活,同时会抑制Bc1⁃2的表达[64],使其具有的抗凋亡功能也被减弱㊂被激活的Caspase⁃12可进入细胞质,作用于Caspase⁃9,继而激活Caspase⁃3,引发级联反应造成细胞凋亡[65]㊂发生氧化应激时,内质网介导的细胞凋亡途径可以与线粒体介导的细胞凋亡途径相互影响,共同调控凋亡进程[66]㊂㊀㊀此外,氧化应激可以诱发死亡受体介导的细胞凋亡㊂例如,通过促进肿瘤坏死因子的表达,与细胞膜上的肿瘤坏死因子受体相结合诱导细胞凋亡㊂与氧化应激有关肝细胞凋亡途径众多,相关级联反应十分复杂,且几种凋亡途径之间还有互相关联,因此还需进一步深入研究㊂00538期苗启翔等:氧化应激的产生及其对畜禽肝脏功能的影响与机制5 小结与展望㊀㊀规模化生产过程中,畜禽经常因环境㊁饲粮㊁养殖方式等原因处于氧化应激状态,影响畜禽的生产与健康㊂近年来,氧化应激对畜禽影响的研究主要集中在2个方面:一是研究不同环境因子诱发氧化应激对机体的影响机制;二是研究抗氧化剂对畜禽氧化应激的缓解作用㊂本文以氧化应激影响畜禽肝脏功能为切入点,概述了ROS在机体内的产生与清除途径,着重对肝脏在细胞分子水平上的氧化损伤情况与可能机制做了详细阐述㊂但氧化应激在机体内影响广泛,作用机制比较复杂,如活性氮等其他自由基对畜禽的影响㊁ROS对细胞凋亡的调控机制还有待进一步研究㊂另外,在免应激或无损畜禽细胞抗氧化能力指标体系构建㊁体内各种ROS含量快速准确检测㊁正常生理状态下ROS功能及调控机制㊁降低机体氧化应激方法等方面尚需进一步深入研究,进而系统准确调控畜禽体内的氧化与抗氧化平衡,促进畜禽养殖业绿色健康发展㊂参考文献:[1]㊀PRUCHNIAKMP,ARAZᶄNAM,DEMKOWU.Bio⁃chemistryofoxidativestress[M]//POKORSKIM.AdvancesinClinicalScience.Cham:Springer,2015:9-19.[2]㊀SIESH.Oxidativestress:aconceptinredoxbiologyandmedicine[J].RedoxBiology,2015,4:180-183.[3]㊀ABDELLAHMR.Involvementoffreeradicalsinan⁃imaldiseases[J].ComparativeClinicalPathology,2010,19(6):615-619.[4]㊀SÁNCHEZ⁃VALLEV,CHÁVEZ⁃TAPIANC,URIBEM,etal.Roleofoxidativestressandmolecularchangesinliverfibrosis:areview[J].CurrentMedici⁃nalChemistry,2012,19(28):4850-4860.[5]㊀WOJTUNIK⁃KULESZAKA,ONISZCZUKA,ON⁃ISZCZUKT,etal.Theinfluenceofcommonfreeradi⁃calsandantioxidantsondevelopmentofAlzheimer 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oxidativestress,suchasbreedingenvironment,dietcomposition,feedingmethodsandsoon.Oxidativestresshasaneg⁃ativeeffectontheliverfunctionoflivestockandpoultry,andendangersthehealthandproductionofanimals.Whenoxidativestressoccursinthebody,alargeamountofoxygenfreeradicalsaccumulateinthelivercells,damagethelivermacromolecularsubstances,destroythestructureofthelivercells,affectthefunctionofor⁃ganelles,induceapoptosisoflivercells,andcauseavarietyofinjuriestotheliver.Inordertoprovideatheo⁃reticalbasisforalleviatingthehazardsofoxidativestress,thispaperreviewsthegenerationofoxidativestressinthebody,theeffectofoxidativestressonliverfunction,aswellasthepossiblemolecularmechanismsoftheeffect.[ChineseJournalofAnimalNutrition,2019,31(8):3496⁃3504]Keywords:reactiveoxygenspecies;oxidativestress;livestockandpoultry;liverinjury4053。

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