氧化應(yīng)激對(duì)奶牛健康的危害及其防治措施的研究進(jìn)展

李光輝，任永紅

(1.安徽科技學(xué)院動(dòng)物科技學(xué)院，安徽 鳳陽(yáng)233100；2.陜西省合陽(yáng)縣畜牧獸醫(yī)發(fā)展中心)

1 概述

1.1 氧化應(yīng)激與健康研究簡(jiǎn)史

1900年，有機(jī)化學(xué)教授Gomberg在美國(guó)密西根大學(xué)證明了三甲基自由基能穩(wěn)定存在，奠定了自由基化學(xué)的基礎(chǔ)。1931年，哈柏與沃爾斯塔發(fā)現(xiàn)有機(jī)化合物和酶可被自由基氧化；同年，卡拉斯克和馬戈通過(guò)儀器測(cè)得自由基的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。1954年， Denham Harman 哈曼博士最早提出自由基傷害粒線體造成傷害主因；同年，著名的生物化學(xué)家Taple博士在實(shí)驗(yàn)中證明了維生素E能有效地制止脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)。1956年，英國(guó)學(xué)者Harmna首次提出自由基衰老學(xué)說(shuō)，該學(xué)說(shuō)認(rèn)為，機(jī)體的健康程度與防御體系抗氧化的強(qiáng)弱有密切關(guān)系。1990年，美國(guó)衰老研究權(quán)威Sohal教授最早提出氧化應(yīng)激(Oxidative Stress)的概念。2008年，第14屆國(guó)際自由基大會(huì)在我國(guó)舉辦。2010年，美國(guó)著名生物學(xué)家費(fèi)雷德維奇經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：超氧化物歧化酶(SOD)是人類戰(zhàn)勝疾病與衰老的金鑰匙。

1.2 自由基的概念

自由基是人體組織中許多生化反應(yīng)的中間代謝產(chǎn)物。在正常情況下，人體內(nèi)的自由基，總是處于不斷產(chǎn)生和不斷消除的動(dòng)態(tài)平衡中。如自由基產(chǎn)生過(guò)多或清除過(guò)少，就會(huì)造成對(duì)組織的傷害。此外，一些化學(xué)物質(zhì)(如腐敗、酸敗、霉變等變質(zhì)的食物、抗菌素、殺蟲(chóng)劑、農(nóng)藥、麻醉劑)、污染的空氣、輻射能、光化學(xué)空氣污染物，乃至運(yùn)動(dòng)、心理壓力等也都會(huì)激發(fā)活性氧和自由基的產(chǎn)生。

1.3 氧化應(yīng)激的概念

氧化應(yīng)激(Oxidative Stress OS)是機(jī)體在內(nèi)外環(huán)境某些有害因素刺激的作用下，體內(nèi)產(chǎn)生活性氧自由基(Reactive Oxygen Specis，ROS)和活性氮自由基(Reactive Nitrogen Specis，RNS)增加，從而引起細(xì)胞和組織的生理和病理反應(yīng)。

1.4 抗氧化防御系統(tǒng)(ADS)

生物在正常的生命活動(dòng)中，是依靠多種成分的抗氧化防御系統(tǒng)以防止活性氧(Reactive oxygen species, ROS)和脂質(zhì)過(guò)氧化(Lipid peroxide)的損傷，該系統(tǒng)包括：酶類抗氧化劑和非酶類抗氧化劑。酶類抗氧化劑包括：超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-PX)等，它們?cè)隗w內(nèi)組成抗氧化的第一道防線；非酶類抗氧化劑包括：(1)脂溶性抗氧化物，如維生素E、類胡羅卜素、輔酶Q10，等；(2)水溶性抗氧化物，如維生素C、白蛋白、硫辛酸等；(3)蛋白性抗氧化物，銅藍(lán)蛋白、清蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白、金屬硫蛋白等；(4)微量元素：硒、銅、鋅、錳等；(5)植物化學(xué)素，包括：植物多酚類，如黃酮類化合物、花色素苷、芝麻酚類等。非酶類抗氧化劑大部分通過(guò)體外攝入，在體內(nèi)組成抗氧化的的第二道防線。

2 氧化應(yīng)激對(duì)奶牛健康的危害及其防治措施的研究

2.1 國(guó)內(nèi)研究

2.1.1吳永霞等(2011)資料 作者在分析了奶牛氧化應(yīng)激產(chǎn)生的原因之后，提出了4項(xiàng)防治措施，包括：(1)合理配制日糧，加強(qiáng)飼養(yǎng)管理；(2)日糧中注意添加VE、VC、谷胱甘肽和輔酶Q等；(3)合理利用礦質(zhì)元素Se、Zn和Cu等。

2.1.2 谷娟等(2015)報(bào)道 作者運(yùn)用理論與實(shí)踐結(jié)合的方法，闡述了自由基介導(dǎo)的氧化應(yīng)激以及抗氧化體系，分析了氧化應(yīng)激與奶牛圍產(chǎn)期疾病的關(guān)系，并論述了氧化應(yīng)激的作用機(jī)制。該文著重推薦Packer等1999年提出的“抗氧化劑網(wǎng)絡(luò)”理論，該理論認(rèn)為：VE 、VC、輔酶Q和谷胱甘肽等最常見(jiàn)的抗氧化劑在體內(nèi)共同發(fā)揮強(qiáng)大的協(xié)同效用，從而構(gòu)成了生物體的抗氧化網(wǎng)絡(luò)，維持自由基處于平衡狀態(tài)。

2.1.3 熊桂林等(2010)資料 作者研究了硫辛酸對(duì)圍產(chǎn)期奶牛氧化狀態(tài)的作用。選擇產(chǎn)前約20 d的干奶期奶牛48頭，分為4組，每組12頭。1組為對(duì)照組，2、3、4組為試驗(yàn)組。每天分別給試驗(yàn)組奶牛補(bǔ)飼硫辛酸3、5、8 g/頭，連喂50 d。期間，測(cè)定了試牛血清谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-PX)、超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)含量的動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果表明：3、4組奶牛血清GSH-PX活性于第20 d開(kāi)始顯著或極顯著高于對(duì)照組(P<0.05或P<0.01)；3、4組奶牛血清SOD活性于第30 d開(kāi)始降低的幅度明顯低于對(duì)照組(P<0.05)；2組奶牛血清CAT活性于第30 d顯著高于對(duì)照組(P<0.05)，而3、4組奶牛血清CAT活性于第30～50 d時(shí)均顯著對(duì)照組(P<0.05)；3組奶牛血清MDA含量于第40 d、4組奶牛血清MDA含量于第50 d時(shí)均顯著低于對(duì)照組(P<0.05)。結(jié)論：補(bǔ)喂硫辛酸能明顯改善圍產(chǎn)期奶牛機(jī)體的抗氧化能力。

2.2 國(guó)外研究

2.2.1 Сафонов(2010)資料 作者研究了奶牛脂質(zhì)過(guò)氧化(LPO)、抗氧化防御系統(tǒng)(ADS)的狀態(tài)以及奶牛妊娠和分娩后激素狀態(tài)的動(dòng)態(tài)變化，研究結(jié)果：(1)妊娠奶牛試驗(yàn)組：隨著妊娠日期的增加，其脂質(zhì)過(guò)氧化(LPO)過(guò)程的強(qiáng)度也增高，這可由血液中脂質(zhì)過(guò)氧化的中間產(chǎn)物丙二醛(MDA)含量顯著增高36.5 %(P< 0.001)而得到證明。與脂質(zhì)過(guò)氧化(LPO)過(guò)程的強(qiáng)度增加的同時(shí)，也帶來(lái)了抗氧化防御系統(tǒng)(ADS)機(jī)理的產(chǎn)生：超氧化物歧化酶(SOD)活性增加18.5 %，谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-PX)活性增加35.0 %，谷胱甘肽還原酶(GR)活性增加31.8 %，過(guò)氧化氫酶(CAT)活性增加10.9 %(P<0.05～0.001)。上述指標(biāo)就能保證在妊娠各階段氧自由基發(fā)生的活性氧自由基和脂質(zhì)過(guò)氧化蓄積的解毒作用；同時(shí)，抗氧化防御系統(tǒng)(ADS)中非酶類抗氧化劑—血液中維生素E減少60.8%(P<0.001)。(2)產(chǎn)后奶牛試驗(yàn)組：奶牛產(chǎn)后血液脂質(zhì)過(guò)氧化(LPO)的強(qiáng)度急劇降低。如，產(chǎn)后期正常時(shí)其血液中丙二醛(MDA)減少83.0 %(P<0.001)，超氧化物歧化酶(SOD)活性降低39.0 %，谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-PX)活性降低40.1 %，谷胱甘肽還原酶(GR)活性降低18.6 %和過(guò)氧化氫酶(CAT)活性降低33.1 %(上述各項(xiàng)指標(biāo)的差異均為P<0.001)。

2.2.2 Киреев等(2017)資料 作者研究了波里奧克硒多爾(Polioksidol)制劑對(duì)奶?？寡趸癄顟B(tài)和繁殖力的影響。試驗(yàn)組奶牛用波里奧克硒多爾(Polioksidol)肌肉注射，按劑量每100 kg體重5 ml計(jì)算，于停乳后、預(yù)產(chǎn)期前一個(gè)月和分娩后用藥。對(duì)照組奶牛不予用藥。波里奧克硒多爾(Polioksidol)作為起作用的藥物是硒(Se)。

3 結(jié)果

3.1 對(duì)照組奶牛隨著妊娠日期的增加

其抗氧化酶的活性逐漸減少，如該組奶牛在產(chǎn)犢后其谷氨酸轉(zhuǎn)移酶(ALT)活性比試驗(yàn)組奶牛減少33.1 %,對(duì)照組奶牛血液過(guò)氧化氫酶(CAT)活性于干乳期降低9.5%；同時(shí)，試驗(yàn)組奶牛，在第一次應(yīng)用波里奧克硒多爾(Polioksidol)制劑一個(gè)月后，其血漿銅藍(lán)蛋白(CP)含量迅速增加,對(duì)照組奶牛在分娩后血漿銅藍(lán)蛋白(CP)含量比試驗(yàn)組奶牛低45.7 %。

3.2 試驗(yàn)組奶牛血液樣品中丙二醛(MDA)含量分析顯示

其在試驗(yàn)期間減少19.7 %和分娩后為1.06 nmol/L。而對(duì)照組奶牛則相反，其指標(biāo)在整個(gè)試驗(yàn)期間增加20.7 %。

4 結(jié)論

為了防治奶?？寡趸烙到y(tǒng)障礙和奶牛產(chǎn)后并發(fā)癥，在干奶期和分娩后給奶牛應(yīng)用波里奧克硒多爾(Polioksidol)制劑，能降低奶牛產(chǎn)后疾病的發(fā)病率。

2.2.3 Лашин等(2017)資料 作者研究利用蕁麻葉片和繁縷草浸劑作為犢牛氧化應(yīng)激藥物矯正的效果。將大車前(Plantago major)葉和繁縷(Stelaria media)草兩藥切碎后按等量混合，并以8 g/200 ml計(jì)算將藥物置于沸水內(nèi)浸泡60 min，而后進(jìn)行過(guò)濾。按劑量40 g/L置于開(kāi)水內(nèi)，浸泡60 min，而后過(guò)濾，丟棄沉淀物。新制備的浸劑置于冰箱內(nèi)以0到20℃溫度保存3～4 d。

試驗(yàn)組犢牛于生后第3至21 d期間，在每d早上飼喂前給犢牛飲喂大車前葉(Plantago major)和繁縷草(Stelaria media)浸劑按劑量5 ml/kg體重，每d一次。對(duì)照組犢牛不用植物藥劑。實(shí)驗(yàn)第21 d時(shí)，采集試牛血液樣品并檢測(cè)其中的脂質(zhì)過(guò)氧化物(LPO)、二烯軛合物、丙二醛(MDA)以及抗氧化防御系統(tǒng)(ADS)的組成成分：血漿銅藍(lán)蛋白(CP)、維生素E、6-磷酸葡萄糖脫氫酶(G6PD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)等。

研究結(jié)果表明:用該草藥制劑飲喂?fàn)倥r(shí)，能促進(jìn)血漿內(nèi)原發(fā)性和繼發(fā)性脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物含量降低：脂質(zhì)過(guò)氧化氫降低28 %，二烯軛合物降低25 %，丙二醛(MDA)降低23 %。同時(shí)，試驗(yàn)組犢牛血液中的抗氧化防御系統(tǒng)(ADS)成分的含量活性比對(duì)照組犢牛明顯增高：銅藍(lán)蛋白(CP)增高38%，維生素E增高50%，6-磷酸葡萄糖脫氫酶(G6PD)增高46%，過(guò)氧化氫酶(CAT)增高46%。結(jié)論：由大車前(Plantago major)葉和繁縷(Stelaria media)草制備的浸劑，能抑制脂指過(guò)氧化作用的過(guò)程，提高在氧化應(yīng)激狀態(tài)下?tīng)倥C(jī)體抗氧化防御系統(tǒng)的機(jī)制，該劑可用于新生犢牛疾病的預(yù)防。