營養(yǎng)物質(zhì)維生素C對基因表達(dá)的調(diào)控

張娜娜，曹洪戰(zhàn)，蘆春蓮

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院；河北保定071000）

營養(yǎng)物質(zhì)維生素C對基因表達(dá)的調(diào)控

張娜娜，曹洪戰(zhàn)，蘆春蓮

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院；河北保定071000）

營養(yǎng)和基因表達(dá)存在著一定關(guān)系，即養(yǎng)分的攝入量影響基因的表達(dá)。營養(yǎng)素包括氨基酸、碳水化合物、蛋白質(zhì)、維生素、礦物元素等。文章綜述了基因表達(dá)與營養(yǎng)元素中維生素C的相互作用關(guān)系，探討維生素C營養(yǎng)素對不同基因表達(dá)的調(diào)控作用。

營養(yǎng)素；維生素C；基因表達(dá)；調(diào)控

隨著分子生物學(xué)的快速發(fā)展、營養(yǎng)學(xué)的進(jìn)一步研究，在分子水平的基礎(chǔ)上研究者意識到營養(yǎng)素與動物基因表達(dá)兩者之間存在著密不可分的關(guān)系。營養(yǎng)通過多種途徑，在多水平上以一種調(diào)控物或調(diào)控因素，調(diào)控生命活動中的基因表達(dá)，即動物在健康生長、發(fā)育繁殖被營養(yǎng)素影響的眾多途徑中，其中有一部分是經(jīng)過影響基因表達(dá)來完成的。許多試驗(yàn)結(jié)果表明，存在于日糧中的營養(yǎng)物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、脂肪、金屬元素和各種維生素等對大量基因的表達(dá)均有影響，而受影響的基因與動物的生長發(fā)育存在著至關(guān)重要的關(guān)系。因此，本文就維生素C對不同基因表達(dá)的調(diào)控作以介紹，從而為動物的健康生長發(fā)育提供參考。

1　維生素C的理化性質(zhì)

VC為無色無臭的片狀晶體，熔點(diǎn)是190～192℃。呈酸性，易溶解于水，稍溶于乙醇，不溶于乙醚、氯仿、苯、石油醚、油類和脂肪［1］。VC是一個含有6個碳原子的多羥基化合物，由于其分子中第2及3位碳原子上的兩個烯醇式羥基極易離解出H+，因而具有有機(jī)酸的性質(zhì)。同時也因C=C雙鍵與碳1羥基共扼而在223～224 nm有吸收峰存在。1位羥基與2，3位醇的存在，使得VC性質(zhì)十分活潑，易受光、熱、氧、濕度、金屬離子的影響而遭到破壞。

2　維生素C的生理活性

2.1參與膠原蛋白的合成和修復(fù)

維生素C作為脯氨酸羥基化酶的輔酶，對脯氨酸羥基化形成羥脯氨酸是有利的。而膠原蛋白中含量較多的成分是羥脯氨酸，因此VC可促使膠原蛋白合成，使膠原組織得到增進(jìn)。當(dāng)畜禽缺少VC時會造成膠原蛋白不足，從而使細(xì)胞間隙擴(kuò)大，增加微血管的通透性和脆性，導(dǎo)致其破裂出血，甚至?xí)?nèi)臟出血，即壞血病。魚、蝦等海洋生物當(dāng)缺乏VC時，減少基底膜膠原蛋白合成，會增強(qiáng)毛細(xì)血管脆性，導(dǎo)致皮下、黏膜和肌肉出血，即跟哺乳動物的壞血病相似的癥狀。

2.2參與細(xì)胞間質(zhì)的形成

VC是合成膠原和粘多糖等細(xì)胞間質(zhì)的必需物質(zhì)。如果機(jī)體VC不足時，會引起壞血病，毛細(xì)血管細(xì)胞間質(zhì)減少變脆，通透性擴(kuò)大，皮下、肌肉、腸胃黏膜出血，骨和牙齒容易折斷或脫落，創(chuàng)口潰瘍不易愈合。因此，充足的VC對畜禽健康很重要。

2.3解毒作用

足夠的VC可以緩解鉛、砷、苯及某些細(xì)菌毒素侵入體內(nèi)而構(gòu)成的毒害。其根本原因?yàn)閂C是強(qiáng)還原劑，可使體內(nèi)氧化型谷胱甘肽轉(zhuǎn)變?yōu)檫€原型谷胱甘肽，而還原型谷胱甘肽可與重金屬離子結(jié)合在一起而排出體外，提高體內(nèi)含活性巰基（-SH）酶的活性，機(jī)體得到保護(hù)并解毒。

2.4參與體內(nèi)氧化還原反應(yīng)

VC可轉(zhuǎn)變?yōu)槊摎淇箟难?，在體內(nèi)參與生物氧化反應(yīng)。VC不足將會使新陳代謝紊亂。

3　維生素C對基因表達(dá)的調(diào)控

3.1維生素C對NMDAR基因表達(dá)的調(diào)控

VC是體內(nèi)一種強(qiáng)還原劑，其特異性反應(yīng)可以還原其他物質(zhì)而自身氧化成脫氫L抗壞血酸。N-甲基D-天冬氨酸受體（NMDAR）在發(fā)育中的突觸可塑造性中起到非常重要的作用，并且與記憶、學(xué)習(xí)機(jī)制緊密相連［2-3］。NMDAR已經(jīng)被認(rèn)定為主要靶點(diǎn)，即鉛引起的神經(jīng)毒作用，鉛的早期出現(xiàn)可以使NMDAR亞單位的組成改變，甚至影響海馬細(xì)胞的發(fā)育與成熟，干擾海馬的連續(xù)性的作用，會導(dǎo)致記憶功能的紊亂［4-8］。王程強(qiáng)等研究維生素C對慢性鉛暴露小鼠海馬NMDAR表達(dá)的影響，研究表明，應(yīng)用維生素C在治療慢性鉛中毒時，適量的維生素C不僅可以預(yù)防和治療慢性鉛中毒，提高小鼠海馬NMDAR亞單位ε1基因的表達(dá)水平，還可以緩解維生素和必需微量元素的缺乏［9］。胡志成等通過維生素C對鉛中毒幼年大鼠的中樞神經(jīng)保護(hù)作用的試驗(yàn)，研究表明，維生素C對NMDAR有保護(hù)作用，VC使幼齡大鼠鉛中毒皮質(zhì)和海馬神經(jīng)細(xì)胞損傷方面具有一定作用，可以對鉛中毒神經(jīng)元起到一定的保護(hù)作用［10］。

3.2維生素C對Bcl-2/Bax蛋白表達(dá)的調(diào)控

在細(xì)胞凋亡的兩個信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中，凋亡調(diào)控的重要因素是Bcl-2家族成員的構(gòu)成比例，尤其是Bcl-2/Bax，作為“分子開關(guān)”啟動細(xì)胞凋亡。Bcl-2高表達(dá)，凋亡指數(shù)低，Bcl-2低表達(dá)或不表達(dá)，則凋亡指數(shù)高；而Bax則情況相反，Bax高表達(dá)時，則凋亡指數(shù)高，Bax低表達(dá)或不表達(dá)時凋亡指數(shù)低。荊曉明等試驗(yàn)表明，Bcl-2和Bax對細(xì)胞凋亡的作用因維生素C的劑量不同而產(chǎn)生不同，當(dāng)用維生素C 100 mg·kg-1劑量干預(yù)時，Bcl-2抑制細(xì)胞凋亡作用與Bax促凋亡作用的力量相對平衡，表現(xiàn)抗凋亡作用；維生素C 400 mg·kg-1劑量干預(yù)時，Bcl-2/Bax比例進(jìn)一步上調(diào)，Bcl-2對細(xì)胞凋亡抑制作用大于Bax促使凋亡的作用；當(dāng)維生素C劑量更大時，作用大于Bcl-2以及Bcl-2-Bcl-2、BcL-2-Bax二聚體對細(xì)胞凋亡時抑制作用，促使細(xì)胞凋亡，因此，在用維生素C調(diào)控Bcl-2/Bax蛋白表達(dá)時，要注意用合適的劑量［11］。研究表明，給鉛中毒的年幼的大鼠喂飼維生素C后，通過觀察Bcl-2隨著給藥時間的延長表達(dá)增加，凋亡被抑制，同時可見Bax表達(dá)明顯減弱的現(xiàn)象，說明維生素C對鉛中毒神經(jīng)元具有一定的保護(hù)作用，表明其具有一定的驅(qū)鉛作用［10］。

3.3維生素C對其他基因表達(dá)的調(diào)控

VC促進(jìn)膠原蛋白的合成，增強(qiáng)膠原組織以及細(xì)胞間質(zhì)的形成，李強(qiáng)翔等研究了維生素C對糖尿病腎病大鼠Ⅳ型膠原α1mRNA表達(dá)的影響，通過使用維生素C可以下調(diào)Ⅳ型膠原α基因的表達(dá)，改善腎功能，表明維生素C靜脈或口服給藥均能提高血漿維生素水平，達(dá)到有效抗氧化的目的，進(jìn)而抑制糖化終末產(chǎn)物，但是維生素C在體內(nèi)難以儲存，需經(jīng)常補(bǔ)充［12］。

VC在生物體內(nèi)具有抗氧化作用，并在腫瘤的預(yù)防中起到重要作用。myc基因家族及其產(chǎn)物可促進(jìn)細(xì)胞增殖、永生化、去分化和轉(zhuǎn)化等。張敬等試驗(yàn)表明，VC（5 μmol·L-1）對c-myc基因的表達(dá)沒有影響，但是，VC對HL-60細(xì)胞增殖起到抑制作用，結(jié)果表明低濃度的VC（5 μmol·L-1）對HL-60細(xì)胞有抑制作用［13］。

VC是機(jī)體抗氧化體系中重要的抗氧化劑和自由基清除劑［14-15］。劉俊峰等試驗(yàn)表明，在中華蜜蜂工蜂日糧中添加VC 50或500 mg·kg-1的可降低中華蜜蜂工蜂的死亡率并且效果顯著，但對Acc-SOD1基因mRNA的表達(dá)量無任何影響［16］。張軍等試驗(yàn)表明，VC（5 μmol·L-1）對與K562細(xì)胞有關(guān)的c-myc基因的表達(dá)無影響（P＞0.05），表明VC阻礙K562細(xì)胞增殖的作用與c-myc的表達(dá)沒有關(guān)系［17］。

范麗云通過維生素C對體外培養(yǎng)的人皮膚成纖維細(xì)胞HAS-2、MMP-1基因表達(dá)的影響的試驗(yàn)表明，維生素C可以通過上調(diào)HAS-2基因的轉(zhuǎn)錄水平，可能會增加真皮透明質(zhì)酸的合成，下調(diào)MMP-1基因的轉(zhuǎn)錄水平，減少M(fèi)MP-1基因?qū)δz原的降解，從而使真皮的厚度及彈性增加，逆轉(zhuǎn)或延緩皮膚老化［18］。維生素C能促進(jìn)金屬離子結(jié)合蛋白的表達(dá)，Tet是一個Fe2+依賴的羥化酶，參與DNA去甲基作用［19］。維生素C能夠上調(diào)Tet1表達(dá)，結(jié)果表明，維生素C顯著上調(diào)Dlk1-Dio3印記區(qū)IG-DMR的羥甲基化水平，這可能與維生素C促進(jìn)Dlk1-Dio3印記區(qū)編碼的miRNA表達(dá)和維持Dlk1-Dio3印記區(qū)正常的印記水平有關(guān)［20］。

4　小結(jié)

維生素C作為動物新陳代謝的基本的物質(zhì)基礎(chǔ)，維生素C的生理功能和作用機(jī)理的研究已經(jīng)十分廣泛，但是對于維生素C在調(diào)控基因表達(dá)方面的研究還不是很多。因此，維生素C對基因表達(dá)的影響機(jī)理有待進(jìn)一步的研究，從而來更好地指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。

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Nutrients Vitamin C Effect on the Regulation of Gene Expression

ZHANG Nana，CAO Hongzhan，LU Chunlian

（College of Animal Science and Technologe，Agricultural University of Hebei，Baoding 071001，Hebei，China）

Nutrition and gene expression have a relationship that the amount of intake nutrients affects the ex?pression of gene.Nutrients include amino acids，carbohydrates，protein，vitamins，minerals，etc.This article reviewed the interaction between genes and nutrients in vitamin C and discussed the regulation of nutrients vitamin C to differ?ent gene expression.

nutrients；vitamin C；gene expression；regulation

Q56；Q756

A

1001-0084（2016）09-0015-03

2016-08-17

張娜娜（1990-），女，河北邯鄲人，碩士研究生，研究方向?yàn)閯游餇I養(yǎng)與飼料科學(xué)。

E-mail:13833038290@163.com。