維生素E和維生素C的協(xié)同抗氧化作用及對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的影響

許友卿 易波 丁兆坤

生物體的抗氧化防御系統(tǒng)對(duì)機(jī)體的正常生理功能至關(guān)重要。魚類的主要抗氧化防御系統(tǒng)包括酶和非酶系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)協(xié)作能有效清除機(jī)體內(nèi)的活性氧（Reactive oxygen species,ROS）和活性氮（Reactive nitrogen species,RNS)等自由基。其中抗氧化酶主要包括：過(guò)氧化氫酶（Catalase，CAT）、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD）、谷胱甘肽還原酶（Glutathione reductase,GR)、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（Glutathione peroxidase,GPx)、谷胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶（Glutathione S-transferase，GST）等。非酶抗氧化劑主要包括谷胱甘肽（Glutathaione，GSH）、VE、VC和一些胡蘿卜素等。

VC和VE，一方面是機(jī)體必需的微量營(yíng)養(yǎng)素，能促進(jìn)魚類生長(zhǎng)、增強(qiáng)免疫、修復(fù)損傷，影響神經(jīng)內(nèi)分泌和繁殖功能等；另一方面是機(jī)體重要的抗氧化劑，能夠抑制過(guò)量自由基的形成以及自由基和生物位點(diǎn)之間的反應(yīng)，從而減少氧化損傷。由于VC和VE能協(xié)同作用，因此，同時(shí)使用可以增效，顯著提高魚類的免疫力和抗病力等。

本文主要綜述VE和VC的協(xié)同抗氧化作用及其對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖、免疫、抗氧化酶等的影響及機(jī)理，以便更好地理解、有效利用和調(diào)控VE及VC，促進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。

1 VE和VC的抗氧化作用及機(jī)理

1.1 VE的抗氧化作用及其機(jī)理

天然VE包括生育酚（tocopherol）及生育三烯酚（tocotrienol）兩類，每一類根據(jù)其甲基的數(shù)目和位置不同，各有α、β、γ和δ四種衍生物。

由于VE一方面是魚類的必需微量營(yíng)養(yǎng)素之一，另一方面其自身極易氧化而保護(hù)其他物質(zhì)不被氧化，是動(dòng)物和人體中的一種主要的、最有效的脂溶性抗氧化劑，因此，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中具有重要意義。如果魚類缺乏VE，會(huì)導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)不良、脂肪肝變性、貧血、繁殖力下降、細(xì)胞溶血及細(xì)胞膜過(guò)氧化損傷等。魚類的許多基礎(chǔ)代謝過(guò)程會(huì)使細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生大量的超氧化物自由基，后者能夠使脂質(zhì)和蛋白質(zhì)氧化，而VE能夠有效地阻止細(xì)胞膜和脂蛋白的過(guò)氧化作用，防止膜磷脂的氧化所致生物膜的流動(dòng)性降低以及細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能的損壞。

在機(jī)體內(nèi)，VE發(fā)揮它的抗氧化作用，主要是通過(guò)清除脂質(zhì)過(guò)氧化氫等自由基，并終止鏈?zhǔn)窖趸磻?yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)機(jī)體內(nèi)的一個(gè)自由基從高度不飽和脂肪酸（highly unsaturated fatty acids,HUFAs）中獲得一個(gè)氫原子時(shí)，便啟動(dòng)了脂質(zhì)氧化，繼而觸發(fā)鏈?zhǔn)皆鲋撤磻?yīng)。而VE可通過(guò)向脂質(zhì)過(guò)氧自由基提供一個(gè)氫原子，阻止其啟動(dòng)鏈?zhǔn)皆鲋撤磻?yīng)。由于受到生物體本身遺傳的異質(zhì)性影響，VE在體內(nèi)抗氧化的動(dòng)力學(xué)非常復(fù)雜，至今還無(wú)法徹底闡明,尚待深入研究。

1.2 VC的抗氧化作用及其機(jī)理

VC可防治壞血病，既可作為羥化酶輔基參與動(dòng)物結(jié)締組織、骨骼、血管細(xì)胞間質(zhì)等形成，還可作為還原劑提高動(dòng)物體的抗氧化能力，是一種動(dòng)物必需的、具有多重生物學(xué)功能的營(yíng)養(yǎng)素。在生物體內(nèi)，VC以氧化型或還原型形式存在，既可作為氫受體又可以作為氫供體，是最重要的還原劑和抗氧化劑之一，在體內(nèi)各種氧化還原反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。VC具有D-和L-型光學(xué)異構(gòu)體，其中L-VC是自然界存在并具有生理活性的異構(gòu)體，而D-VC通常不具有抗壞血酸功能。VC參與許多生理過(guò)程，如生長(zhǎng)、繁殖、發(fā)育、傷口愈合、免疫和應(yīng)激反應(yīng)等。盡管魚類正常所需的VC是微量的，但是，為了提高魚類的抗應(yīng)激和抗病能力，對(duì)VC的需求大大提高。而許多魚類由于缺乏L-古洛內(nèi)酯氧化酶(L-gulono-r-lactone oxidase)而不能自行合成VC，因此，養(yǎng)殖魚類必須在飼料中添加VC。

魚類好氧而容易產(chǎn)生各種自由基，如果產(chǎn)生的自由基過(guò)多，便會(huì)抑制抗氧化酶的活性，導(dǎo)致脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、DNA和其他生物大分子被氧化而破壞這些大分子和生物膜。VC最主要的作用就是中和體內(nèi)所產(chǎn)生的自由基。VC是一個(gè)極好的電子源，它可以為羥基和超氧化物自由基等提供電子，終止自由基的活性，減輕氧化損傷。

2 VE和VC的協(xié)同抗氧化作用及其機(jī)理

機(jī)體的正常需氧代謝過(guò)程會(huì)不斷地產(chǎn)生各種活性氧（ROS）和活性氮（RNS)等自由基，如超氧陰離子（·)、羥自由基（·OH)、單線態(tài)氧1O2、一氧化氮（NO）等。在低濃度時(shí)，活性氧對(duì)生物體有積極作用，如參與能量合成、吞噬細(xì)菌、調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)以及細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等。但是,如果活性氧過(guò)高或者清除不及時(shí)就會(huì)產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng)，當(dāng)這種氧化應(yīng)激反應(yīng)超過(guò)機(jī)體的抗氧化能力，就會(huì)由于活性氧的高化學(xué)活性引起嚴(yán)重的有氧代謝損傷。為了減少這種損傷，日糧中添加抗氧化劑是行之有效的方法之一。目前雖然有許多人工合成的強(qiáng)抗氧化劑，如丁基羥基茴香醚（butylated hydroxyanisole，BHA）、丁基羥基甲苯（butylated hydroxytoluene，BHT）等，但是，由于安全性問(wèn)題，它們的應(yīng)用受到了嚴(yán)格限制。

VC和VE是水產(chǎn)動(dòng)物的必需微量營(yíng)養(yǎng)素，還具有很好的協(xié)同作用，如果在日糧中添加適量的VC和VE，既可滿足水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)，還可發(fā)揮良好的抗氧化作用，有效地防御自由基引起的氧化作用，一舉兩得。Aksoy報(bào)道，日糧中VE的水平對(duì)胡子鯰(Ictalurus punctatus）肝臟的VC含量沒(méi)有太大影響，但是如果提高日糧中VC則可以增加胡子鯰肝中VE的含量。當(dāng)給雜交的羅非魚(Oreochromis niloticus×O.aureus)投喂含VC較高而缺VE的日糧時(shí)，其鰓含高濃度的VE。這些研究表明，共同添加VE和VC能夠使魚組織中VE再生和提高VE的含量。日糧中的多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids，PUFAs）容易被氧化。如果在虹鱒(Oncorhynchus mykiss)日糧中添加VC和VE而不添加HUFAs時(shí)，發(fā)現(xiàn)VC和VE主要是對(duì)應(yīng)激反應(yīng)起調(diào)節(jié)作用；當(dāng)在日糧中增加HUFAs,會(huì)導(dǎo)致魚類某些組織中VE和VC含量減少，表明這兩種維生素主要是保護(hù)組織脂質(zhì)免受氧化。研究發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)使用VC或VE對(duì)抗氧化酶的活性具有相似的誘導(dǎo)效應(yīng)，然而，效果不顯著，只有兩者共同使用時(shí)才會(huì)表現(xiàn)出良好的協(xié)同效應(yīng)，能更有效地保護(hù)這些組織免受氧化損傷。

VC和VE之間的相互作用和協(xié)同效應(yīng)主要有兩種機(jī)制：①VC將生育酚氧自由基再生轉(zhuǎn)化為VE。②VC通過(guò)清除氧自由基來(lái)減少消耗VE。由于VE和VC相互作用，協(xié)同抗氧化，因此，在投喂飼料添加劑時(shí)必須注意二者平衡，使各維生素發(fā)揮最大的效應(yīng)。

3 VE和VC協(xié)同抗氧化作用對(duì)魚類的影響

3.1 VE和VC協(xié)同抗氧化作用對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育的影響

添加VE和VC可給水產(chǎn)動(dòng)物提供必需的微量營(yíng)養(yǎng)素，還能夠維持機(jī)體的氧化還原作用和防止脂質(zhì)氧化，保持細(xì)胞膜的完整性，有效地清除過(guò)量自由基，抵抗快速生長(zhǎng)所引起的氧化應(yīng)激帶來(lái)的負(fù)作用，從而促進(jìn)魚類的生長(zhǎng)發(fā)育。2009年，Jiang等報(bào)道，VE可以通過(guò)清除自由基，增加非酶抗氧化并且抑制脂質(zhì)過(guò)氧化物，增強(qiáng)魚類腸上皮細(xì)胞的抗氧化能力；顯著加強(qiáng)魚類腸上皮細(xì)胞Na+-K+-ATP泵的活性，增強(qiáng)魚類腸道對(duì)營(yíng)養(yǎng)素的吸收能力，增加生長(zhǎng)發(fā)育所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。而VC在消化道內(nèi)能還原高價(jià)鐵為低價(jià)鐵，維持其還原狀態(tài)，促進(jìn)腸道對(duì)鐵的吸收和鐵在體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)和利用。VE、VC和谷胱甘肽等可以保護(hù)腸上皮細(xì)胞，抵抗有害物質(zhì)，并且促進(jìn)上皮組織的發(fā)育和再生，提高魚類的消化吸收能力。此外，VE和VC對(duì)魚類胰組織抵御氧化損傷、維持其正常生理功能具有很好的效果。VC還可以作為水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)某些酶的輔酶，參與體內(nèi)膠原蛋白及固醇的合成，催化膠原蛋白分子中脯氨酸和賴氨酸的羥基化作用，促進(jìn)骨骼和皮膚生成，因而促進(jìn)生長(zhǎng)。

3.2 VE和VC協(xié)同抗氧化作用對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物繁殖的影響

VE和VC之所以能夠影響魚類繁殖，是因?yàn)榫汉吐阎蠽C、VE可能對(duì)精子DNA具有保護(hù)作用，使精子的重要成分免遭氧自由基損傷，改善精子的數(shù)量、活性及形態(tài)，同時(shí)提高卵的質(zhì)量，促進(jìn)卵的發(fā)育。Uzunhisarcikli報(bào)道，VE和VC可以提高精子的數(shù)量、活性和形態(tài)，VE和VC可以通過(guò)抑制由活性氧代謝物引起的DNA損傷來(lái)阻止基因變異。Alava等研究表明，當(dāng)缺乏VC時(shí)，日本對(duì)蝦(P.japonicus)性腺發(fā)育不良，添加VC可促進(jìn)其性腺發(fā)育。Soliman等研究發(fā)現(xiàn)，在莫桑比克羅非魚(Oreochromis mossambicus)親體生殖期飼料中添加VC能提高卵的孵化率；謝嘉華等發(fā)現(xiàn)，VC對(duì)金鯽(Carassius auratus)的體長(zhǎng)和質(zhì)量有明顯的促進(jìn)作用，并促進(jìn)卵母細(xì)胞的成熟和精巢的發(fā)育；艾春香等報(bào)道，VC能促進(jìn)中華絨螯蟹（Eriocheir sinensis Milne-Edwards）產(chǎn)卵力和孵化率，VE能極顯著提高中華絨螯蟹產(chǎn)卵力和孵化率，VE、VC和HUFA三者能明顯提高雌蟹產(chǎn)卵力和孵化率。

應(yīng)該指出的是，在水產(chǎn)動(dòng)物繁殖的不同階段，應(yīng)該注意VC和VE的最佳添加量及時(shí)機(jī)。Yoshikawa報(bào)道，為了提高人工繁殖條件下鰻卵中VC的水平，產(chǎn)卵前攝入VC會(huì)更加有效，而VE的攝入可能要視時(shí)間而定。VC和VE對(duì)卵的發(fā)育能力發(fā)揮重要作用。然而，魚類在性成熟階段會(huì)消耗大量的VC，導(dǎo)致親魚缺乏VC，對(duì)卵的發(fā)育和質(zhì)量產(chǎn)生。當(dāng)VC含量低時(shí)，高含量的VE就會(huì)承擔(dān)起抗氧化作用。但是VE作為一種脂溶性維生素，添加過(guò)量時(shí)會(huì)產(chǎn)生維生素過(guò)多癥，在親魚沒(méi)有缺乏VE的情況下，添加大量的VE會(huì)促進(jìn)過(guò)多VC的消耗并對(duì)卵的質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。因此，在添加VE之前必須檢驗(yàn)親魚VE的狀態(tài)，這樣可以保護(hù)卵和幼魚免受過(guò)量VE所產(chǎn)生的負(fù)作用。卵或親魚中的VC的濃度多樣性比VE廣，這種差異可能是由于維生素的不同特性所決定的，因?yàn)閂E是脂溶性維生素，而VC是水溶性維生素，當(dāng)攝入量超過(guò)組織的儲(chǔ)存能力時(shí)，水溶性維生素可以被迅速代謝和排泄。

3.3 VE和VC協(xié)同抗氧化作用對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物血液及免疫的影響

在水產(chǎn)養(yǎng)殖中,由于高密度養(yǎng)殖和水環(huán)境日益惡化,致使魚體免疫力下降而發(fā)病率大增。由于日糧成分可以影響魚類血液狀態(tài)和免疫細(xì)胞的活動(dòng)，因此，研究和滿足魚類對(duì)各種營(yíng)養(yǎng)素的生理需求,可有效地增強(qiáng)動(dòng)物自身免疫系統(tǒng)的功能及其抗氧化能力。

VE和VC是改善氧化應(yīng)激的兩個(gè)主要抗氧化劑，在日糧中添加這兩種維生素尤為重要。補(bǔ)充日糧成分中的VE和VC可以有效地降低脂質(zhì)過(guò)氧化，感應(yīng)氧化應(yīng)激，提高白細(xì)胞功能和維持氧化還原狀態(tài)。投喂缺乏VE日糧的魚會(huì)出現(xiàn)低抗應(yīng)激能力，皮質(zhì)醇迅速提升，發(fā)生血液學(xué)和免疫學(xué)改變，降低生長(zhǎng)率和成活率。Puangkaew報(bào)道，如果虹鱒日糧中缺乏VE會(huì)影響其紅細(xì)胞的穩(wěn)定性。缺乏VE會(huì)導(dǎo)致魚類嚴(yán)重貧血，主要表現(xiàn)在紅細(xì)胞數(shù)量減少、血細(xì)胞比容和血紅蛋白濃度減小，以及不成熟紅細(xì)胞比例增加，而且在嚴(yán)重氧化應(yīng)激時(shí)，VE的缺乏會(huì)使紅細(xì)胞容易發(fā)生溶血。VE缺乏還可能會(huì)通過(guò)加速細(xì)胞內(nèi)的氧化過(guò)程來(lái)促進(jìn)血紅蛋白變性。

VE和VC的調(diào)節(jié)作用可以防止魚類由于氧化應(yīng)激所引起的血液狀態(tài)變化及免疫抑制。補(bǔ)充高濃度的VE會(huì)加強(qiáng)白細(xì)胞內(nèi)溶菌酶的功能。在魚類呼吸急促期間，免疫細(xì)胞膜上大量存在的VE可以保護(hù)巨噬細(xì)胞膜免受自由基氧化損傷；VC會(huì)集中在嗜中性白細(xì)胞中，為炎癥引起的呼吸急促提供保護(hù)。VC可以促進(jìn)機(jī)體的免疫反應(yīng)，比如促進(jìn)巨噬細(xì)胞活動(dòng)、細(xì)胞增殖、細(xì)胞因子產(chǎn)生以及提高抗體水平。

在免疫方面，VC和VE可以協(xié)同作用，同時(shí)加強(qiáng)魚類特異和非特異免疫系統(tǒng)的功能，還具有輔酶的活性，影響細(xì)胞間的聯(lián)系，從而調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)的功能。

3.4 VE和VC協(xié)同抗氧化作用對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物酶的影響

酶既是水生動(dòng)物消化、吸收和物質(zhì)代謝的關(guān)鍵，又是機(jī)體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)的重要組成部分。在魚類各組織器官中，VE、VC和抗氧化酶共同組成機(jī)體抗氧化防御系統(tǒng)，因此，機(jī)體VE、VC的含量可以直接影響抗氧化酶的作用。動(dòng)物精液中的抗氧化劑和抗氧化酶幾乎是處于相同的定性和定量模式。

體內(nèi)有許多清除自由基的抗氧化酶，其中超氧化物歧化酶（SOD)是一種含金屬離子的氧化還原酶，是清除體內(nèi)有毒氧自由基的關(guān)鍵酶。過(guò)氧化氫酶（CAT）主要是清除過(guò)氧化氫，它對(duì)肌肉中羥自由基的潛在毒性具有很好的防御作用。SOD和CAT都可抑制氧自由基的形成。谷胱甘肽還原酶（GR）是一種將氧化型谷胱甘肽還原為谷胱甘肽的酶。谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GPx）能將脂質(zhì)過(guò)氧化氫轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的醇類，減少氫過(guò)氧化物反應(yīng)。

在常規(guī)養(yǎng)殖環(huán)境下，魚類的抗氧化防御系統(tǒng)主要是通過(guò)各種抗氧化酶來(lái)阻止過(guò)量ROS形成。在細(xì)胞質(zhì)和線粒體中，·可被SOD催化為H2O2，后者在CAT和GPx的共同作用降解為H2O和O2，從而消除·的毒害。GR主要負(fù)責(zé)將氧化的谷胱甘肽還原為谷胱甘肽。還原型谷胱甘肽(GSH）是含硫基的非蛋白抗氧化物，它也可以解除H2O2和脂質(zhì)過(guò)氧化物的毒性。GSH還可以作為GPx、GR、GST等抗氧化酶的重要輔因子。共同使用VC和VE時(shí)，能夠更好地提高抗氧化酶的活性，同時(shí)能夠作為GPx、SOD等酶的輔因子，感應(yīng)抗氧化酶的活性，有效地降低脂質(zhì)和蛋白質(zhì)氧化。單獨(dú)使用VC對(duì)誘導(dǎo)抗氧化酶的活性沒(méi)有顯著效果，但是當(dāng)VC和VE共同使用時(shí)就會(huì)加強(qiáng)其作用，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，增強(qiáng)組織中SOD的活性以及CAT、GSH、GPx的水平。

3.5 VE和VC協(xié)同抗氧化作用對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物解毒及抗應(yīng)激作用的影響

當(dāng)生物體累積各種有害物質(zhì)時(shí)，會(huì)促使體內(nèi)各種氧化還原反應(yīng)形成各種自由基，尤其是氧自由基及其他引起魚類組織生化改變的自由基。有害物質(zhì)對(duì)魚類的毒害作用主要包括基因毒性、改變中間代謝、細(xì)胞分裂、組織壞死和氧化應(yīng)激。環(huán)境污染物和有毒物質(zhì)還可以改變魚類的抗氧化系統(tǒng)。有毒物質(zhì)發(fā)揮作用的主要途徑是氧化應(yīng)激，導(dǎo)致魚類HUFAs過(guò)氧化作用和磷酸分解，使細(xì)胞受損。日糧中的HUFAs被氧化后，產(chǎn)生活性丙二醛（MDA），后者是一種高活性的有毒分子，它和核酸、蛋白質(zhì)結(jié)合后會(huì)嚴(yán)重阻礙生物系統(tǒng)的功能。

許多水產(chǎn)動(dòng)物之所以能夠在受污染水域中生存，主要是由于抗氧化劑的保護(hù)作用、抗應(yīng)激作用及其體內(nèi)各種防御機(jī)制的解毒作用、排泄作用。VE和VC是很好的抗氧化劑，許多學(xué)者正在研究VE、VC的抗應(yīng)激作用和解毒作用。Gendy等（2010）研究表明，VC可以直接快速地清除自由基并抑制自由基的形成，從而解除肝臟的毒性；VC還可以對(duì)抗許多有毒物質(zhì)，包括一些重金屬；VC還能刺激一些能夠解除肝臟毒性的酶來(lái)抵御各種應(yīng)激反應(yīng)的侵害。在低溫條件下，在日糧中添加抗氧化劑，動(dòng)物可以通過(guò)維持寒冷條件下氧的供需平衡，有效降低心臟在冷應(yīng)激條件下所帶來(lái)的負(fù)作用。

然而，Ortu?o等指出，VE和VC可以有效地調(diào)節(jié)體內(nèi)的應(yīng)激反應(yīng)，卻對(duì)環(huán)境引起的應(yīng)激反應(yīng)產(chǎn)生負(fù)作用。Wang等報(bào)道，日糧中低水平的HUFAs更容易被氧化，當(dāng)添加VE和VC而不添加HUFAs時(shí)，VE和VC的主要作用并不是作為抗氧化劑，而是更多地調(diào)節(jié)各種應(yīng)激反應(yīng)。

4 結(jié)語(yǔ)與展望

綜上所述，VC和VE不僅是水產(chǎn)動(dòng)物的必需微量營(yíng)養(yǎng)素，而且是其體內(nèi)的重要抗氧化劑，能夠協(xié)同抗氧化作用，調(diào)節(jié)多種生理功能，還能解除有毒物質(zhì)及各種應(yīng)激反應(yīng)的侵害。

為了建立日糧中VE和VC對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物影響的更加完善的體系，應(yīng)該深入研究水產(chǎn)動(dòng)物體VE和VC的作用范圍、相互作用、對(duì)環(huán)境的影響以及機(jī)體對(duì)VE、VC攝取、排出的能力差異，以便更好地理解、應(yīng)用和調(diào)控VC和VE的協(xié)同抗氧化作用，更有效地為可持續(xù)發(fā)展?jié)O業(yè)服務(wù)，生產(chǎn)更多衛(wèi)生、安全的漁業(yè)產(chǎn)品。