奶牛氧化應(yīng)激與抗氧化探討范文

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《北方牧業(yè)雜志》2015年第五期

1氧化應(yīng)激的評(píng)估和測(cè)定

對(duì)于判斷奶牛是否處于氧化應(yīng)激狀態(tài)及其嚴(yán)重程度，目前主要應(yīng)用熒光法、HPLC法等檢測(cè)血液、紅細(xì)胞以及乳腺組織中氧化物或抗氧化的生物學(xué)指標(biāo)來進(jìn)行間接判斷，氧化狀態(tài)血液指標(biāo)包括活性氧代謝產(chǎn)物（ROM）、脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物（MDA）、硫代巴比妥酸反應(yīng)物（TBARS）、硫醇組（SH）等，抗氧化指示物則包括谷胱甘肽過氧化物酶、（GSH-PX）超氧化物歧化酶（SOD）等，若檢測(cè)到這些指標(biāo)有所升高，提示奶牛可能發(fā)生了氧化應(yīng)激，而后者還是生物體或組織器官自身抗氧化能力的反映。

2氧化應(yīng)激對(duì)奶牛的危害

2.1氧化損傷自由基是外圍至少含有一個(gè)不成對(duì)電子的原子或分子，因此它易于與周圍接觸到的分子進(jìn)行反應(yīng)，細(xì)胞DNA、蛋白質(zhì)、脂肪成為自由基的天然靶標(biāo)。羥基自由基可以引起DNA鏈斷裂或修飾DNA的堿基或脫氧核糖基，氧化的DNA損傷隨后導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄的改變和基因的突變，而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。奶牛的氧化應(yīng)激使過渡期的脂質(zhì)過氧化反應(yīng)顯著增加，多不飽和脂肪酸因?yàn)槠潆p鍵結(jié)構(gòu)更容易受到自由基的攻擊，脂肪酸從最初的失去電子而形成脂質(zhì)自由基，脂質(zhì)自由基在有氧條件下生成脂質(zhì)過氧自由基，導(dǎo)致一系列連鎖反應(yīng)使細(xì)胞自溶。脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物能夠損傷細(xì)胞膜和細(xì)胞器并使細(xì)胞的信號(hào)傳遞功能發(fā)生改變。另外在奶牛的試驗(yàn)表明，因?yàn)檠趸瘧?yīng)激導(dǎo)致的脂質(zhì)過氧化反應(yīng)增加了內(nèi)皮細(xì)胞的炎癥表型。蛋白質(zhì)的氧化可能使酶失活而失去其在細(xì)胞內(nèi)的生物功能作用，有害的氧化產(chǎn)物能對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生嚴(yán)重的損傷，據(jù)推測(cè)，奶牛某些階段體細(xì)胞數(shù)上升與乳腺組織的氧化損傷有關(guān)。

2.2增加乳房炎患病風(fēng)險(xiǎn)抗生素治療乳房炎是臨床上普遍采取的治療手段，但近年來發(fā)現(xiàn)，奶牛乳房炎發(fā)生發(fā)展過程與氧化應(yīng)激有緊密的聯(lián)系。Kleczkowski等發(fā)現(xiàn)在由葡萄球菌、鏈球菌或大腸桿菌引起的亞臨床乳房炎病例中，血液中維生素C水平顯著降低，另外在一例嚴(yán)重的乳房炎病例中發(fā)現(xiàn)奶牛紅細(xì)胞脂質(zhì)過氧化物水平增加，這都表明乳疾病與氧化應(yīng)激相關(guān)。Blum等還發(fā)現(xiàn)乳腺用大腸桿菌或大腸桿菌內(nèi)毒素灌注后，血漿和牛奶中亞硝酸鹽和硝酸鹽濃度明顯升高，并且不受恩諾沙星治療的影響。最初人們?cè)O(shè)想通過抗氧化來觀察乳房炎的治療情況，Chaiyotwittayakun等通過乳腺灌注內(nèi)毒素誘導(dǎo)乳房炎后，再灌注大劑量的維生素C和組氨酸，盡管這種治療方式并沒有改善臨床癥狀，但提高了治療后的產(chǎn)奶量。氧化應(yīng)激產(chǎn)生的組織損傷和對(duì)炎癥的介入預(yù)示著它在乳房炎的發(fā)病過程中的重要作用。Politis等通過添加α-生育酚作為抗氧化劑，來檢測(cè)奶牛的氧化狀態(tài)，并比較氧化狀態(tài)與乳房炎發(fā)病率的關(guān)系，結(jié)果證明氧化應(yīng)激水平與奶牛乳房炎發(fā)病率呈正相關(guān)，試驗(yàn)組乳房炎發(fā)病率比對(duì)照組提高了4倍。

2.3生產(chǎn)性能下降奶牛的生產(chǎn)性能與機(jī)體的能量代謝和健康水平有關(guān)，氧化應(yīng)激通過氧化損傷、影響物質(zhì)代謝以及增加疾病風(fēng)險(xiǎn)而導(dǎo)致奶牛生產(chǎn)性能下降。Vazquez等證明在泌乳中后期奶牛日糧中添加抗氧化劑，能夠提高產(chǎn)奶量，并證明這些抗氧化劑能夠增加干物質(zhì)、有機(jī)物和纖維素的消化率。因?yàn)榱鑫傅母叨葏捬醐h(huán)境，瘤胃中微生物對(duì)氧化應(yīng)激更敏感，氧化應(yīng)激能夠抑制瘤胃微生物的發(fā)酵而導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)水平的降低。氧化損傷能夠引起細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)異常和細(xì)胞凋亡，尤其是引起乳腺組織損傷，而使泌乳力降低。由于奶牛乳腺組織的高強(qiáng)度代謝，產(chǎn)生大量的活性氧自由基，而本身的抗氧化能力容易受到抑制，所以是氧化應(yīng)激最嚴(yán)重的器官。自由基還可以影響奶牛的繁殖性能，如導(dǎo)致奶牛的子宮收縮減弱，從而降低子宮向輸卵管運(yùn)送精子的能力，導(dǎo)致受精率下降或不孕等。

3奶牛的抗氧化應(yīng)激研究進(jìn)展

3.1自身的防御機(jī)制動(dòng)物機(jī)體的抗氧化機(jī)制通常分為三個(gè)層次，首先是細(xì)胞具備的抗氧化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，抗氧化網(wǎng)絡(luò)包含的物質(zhì)根據(jù)分子量大小分為兩大類，一類是抗氧化酶系，另一類是小分子量的維生素C、維生素E及谷胱甘肽等。第二個(gè)防御機(jī)制是氧化監(jiān)視和修復(fù)，包括DNA、蛋白質(zhì)、脂肪的氧化修復(fù)和分解代謝。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1個(gè)細(xì)胞的DNA每天要經(jīng)歷1萬(wàn)~10萬(wàn)次氧化修復(fù)，而且?guī)缀跞渴敲复傺趸迯?fù)。如果產(chǎn)生的氧化損傷超出了修復(fù)和消除的范圍，細(xì)胞則啟動(dòng)自殺與凋亡程序，防止臨近的細(xì)胞受到影響。

3.2外源的抗氧化劑如何預(yù)防和減小氧化應(yīng)激給奶牛帶來的損害，生產(chǎn)上除了調(diào)整日糧結(jié)構(gòu)、改善飼養(yǎng)環(huán)境之外，最主要的方法是通過在日糧中添加抗氧化劑來進(jìn)行干預(yù)。高效抗氧化劑的開發(fā)和抗氧化機(jī)制的研究一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，近年來在奶牛飼料中添加的抗氧化劑主要有以下幾種。

3.2.1維生素在以奶牛為研究對(duì)象的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，維生素E/α-生育酚的抗氧化機(jī)制包括清除自由基、增強(qiáng)嗜中性粒細(xì)胞趨向性與吞噬能力、降低體細(xì)胞、增加超氧化物歧化酶產(chǎn)量、減少乳房炎的嚴(yán)重程度和持續(xù)時(shí)間以及減少細(xì)胞間黏附因子表達(dá)等作用。Mustafa等研究了維生素A+維生素D+維生素E以及維生素E+硒對(duì)長(zhǎng)期泌乳引起的氧化應(yīng)激的改善作用，結(jié)果表明試驗(yàn)組去甲腎上腺素水平下降，而對(duì)照組脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物水平顯著升高，表明兩種組方都可以防止脂質(zhì)過氧化反應(yīng)和氧化應(yīng)激，對(duì)奶牛正常泌乳有保護(hù)作用。維生素E是細(xì)胞抗氧化網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，它與自由基反應(yīng)形成維生素E自由基復(fù)合物，并能通過一個(gè)其他的抗氧劑網(wǎng)絡(luò)再生出來，稱為“維生素E再生系統(tǒng)”，這個(gè)系統(tǒng)需要有維生素E的外源補(bǔ)充才能發(fā)揮作用，另外維生素E也可用作奶牛氧化應(yīng)激狀態(tài)的檢測(cè)劑。維生素C具有強(qiáng)還原性，在酶促氧化修復(fù)中起到重要作用，并且能夠預(yù)防熱應(yīng)激。維生素A是一種重要的免疫改善和抗氧化應(yīng)激因子，LuJin等在泌乳期奶牛飼料中分別添加110國(guó)際單位/千克體重和220國(guó)際單位/千克體重的維生素A，觀察其對(duì)奶牛泌乳性能、抗氧化活性和免疫功能的影響，結(jié)果表明，高劑量組奶中維生素A濃度上升，免疫水平、抗氧化水平均高于低劑量組，乳中體細(xì)胞數(shù)、可溶性CD8濃度和丙二醛含量顯著降低，意味著可以提高奶牛泌乳期抗氧化活性和免疫功能。

3.2.2微量營(yíng)養(yǎng)元素在體內(nèi)，鋅、銅是鋅銅超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶的組成成分，缺乏能使這2種酶的含量下降，加劇脂質(zhì)過氧化反應(yīng)。鋅還能夠通過提高金屬硫蛋白的表達(dá)量而增加清除自由基的能力。錳有銅、鋅類似的功能，它參與組成體內(nèi)的超氧化物酶和過氧化氫酶，這些酶能夠催化超氧陰離子的分解而降低其對(duì)細(xì)胞的毒害。硒與維生素E在抗氧化應(yīng)激功能方面有顯著的協(xié)同作用，硒主要通過含硒酶起作用，含硒酶則能夠直接清除活性氧實(shí)現(xiàn)對(duì)氧化還原的調(diào)控，對(duì)圍產(chǎn)期奶牛乳腺健康有重要功效。

3.2.3天然植物提取物越來越多的研究證明中草藥及提取物具有良好的抗氧化應(yīng)激效果。Liu等在中國(guó)荷斯坦牛基礎(chǔ)日糧中每天添加200~400毫克的大豆黃酮，結(jié)果奶牛血液中SOD、GSH-PX、TAC顯著提升，而且產(chǎn)奶量和乳脂率也顯著增加。中藥葛根富含黃酮類化合物和葛根素，試驗(yàn)證明葛根提取物有抗氧化應(yīng)激作用，可用于預(yù)防因氧化應(yīng)激而發(fā)生的疾病。茶多酚是一類從茶葉中提取的多酚類物質(zhì)，這些物質(zhì)含有的酚性羥基基團(tuán)具有消除自由基的能力，王振云等用20~100微克/毫升茶多酚處理奶牛乳腺上皮細(xì)胞，結(jié)果細(xì)胞存活率和SOD活性均顯著提高。王冬凱近期也報(bào)道了茶葉提取物可以提高奶牛的血液抗氧化指標(biāo)，降低體細(xì)胞數(shù)、改善泌乳性能，對(duì)奶牛乳腺組織具有保護(hù)作用。

4總結(jié)與展望

我國(guó)奶牛飼養(yǎng)量增大，提高單產(chǎn)一直是行業(yè)的首要目標(biāo)，如何應(yīng)對(duì)奶牛高產(chǎn)所面臨的氧化應(yīng)激問題值得引起重視。應(yīng)該從氧化應(yīng)激的角度來配備奶牛飼糧和改善環(huán)境，并積極使用抗氧化應(yīng)激產(chǎn)品來減少其對(duì)奶牛造成的危害，同時(shí)需要重新評(píng)估奶牛乳腺的健康問題和調(diào)整乳房保健思路。抗氧化的研究和其成果的應(yīng)用將在奶牛保健中獲得長(zhǎng)足的發(fā)展，并大大提升奶牛的健康水平和生產(chǎn)性能。

作者：黃華波禹善秋單位：湖南泰豐動(dòng)物藥業(yè)有限公司