畜禽生產(chǎn)中氧化應(yīng)激分子調(diào)控機(jī)理及營(yíng)養(yǎng)策略研究進(jìn)展

張心壯，曹 迪，格日樂其木格，芒 來(lái)

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)馬屬動(dòng)物遺傳育種與繁殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018；3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部馬屬動(dòng)物遺傳育種與繁殖科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018；4.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)馬屬動(dòng)物研究中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018）

畜禽健康是維持畜牧業(yè)持續(xù)平穩(wěn)發(fā)展的必要保證。 動(dòng)物體內(nèi)自由基穩(wěn)態(tài)失衡是引發(fā)氧化應(yīng)激—炎癥反應(yīng)—免疫功能失衡， 導(dǎo)致畜禽發(fā)生疾病，降低畜禽生產(chǎn)性能的根本原因。畜禽體內(nèi)自由基穩(wěn)態(tài)失衡是指機(jī)體或細(xì)胞內(nèi)自由基產(chǎn)生與清除的機(jī)體效能之間的生理平衡被打破， 導(dǎo)致活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）在畜禽機(jī)體活細(xì)胞內(nèi)積蓄量過(guò)高，對(duì)畜禽細(xì)胞、組織以及器官造成系統(tǒng)損傷。 氧化應(yīng)激導(dǎo)致細(xì)胞損傷進(jìn)而衰老并逐步凋亡，激活促炎因子釋放引起炎癥反應(yīng)［1］，導(dǎo)致蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)等生物大分子的物質(zhì)結(jié)構(gòu)以及生理功能發(fā)生變化，引起動(dòng)物機(jī)體代謝發(fā)生異常、生長(zhǎng)發(fā)育受到抑制以及抗病能力降低， 進(jìn)而降低畜禽生產(chǎn)性能和畜產(chǎn)品品質(zhì)［2］。 充分調(diào)動(dòng)畜禽機(jī)體自我防御功能，添加具有防御功能的營(yíng)養(yǎng)素，提升管理水平， 嚴(yán)格控制畜禽生產(chǎn)環(huán)境是保障動(dòng)物健康養(yǎng)殖的重要措施。 畜禽體內(nèi)多種信號(hào)通路組成的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)相互關(guān)聯(lián)調(diào)節(jié)并維持機(jī)體氧化平衡穩(wěn)態(tài)， 研究氧化應(yīng)激信號(hào)通路的調(diào)控機(jī)制對(duì)畜禽生產(chǎn)中開發(fā)靶向調(diào)控劑，緩解氧化應(yīng)激，提高生產(chǎn)性能具有重要的理論意義。 筆者對(duì)近年來(lái)研究較為深入的絲裂原活化蛋白激酶p38 （p38 mitogenactivated protein kinase，p38MAPK）、 核因子E2 相關(guān)因子2－抗氧化反應(yīng)元件（nuclear factor erythroid 2 related factor 2- antioxidant response element，Nrf2-ARE） 以及核轉(zhuǎn)錄因子-κB （nuclear factorκB，NF-κB）信號(hào)通路在畜禽生產(chǎn)中調(diào)控氧化應(yīng)激的機(jī)制進(jìn)行綜述， 為研發(fā)靶向性氧化應(yīng)激通路激活劑，制定緩解氧化應(yīng)激策略，改善動(dòng)物健康，提高動(dòng)物生產(chǎn)性能提供參考。

1 p38MAPK 信號(hào)通路在畜禽生產(chǎn)中的調(diào)控作用

1.1 畜禽氧化應(yīng)激中p38MAPK 信號(hào)通路的激活

腺苷酸激活蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）不僅參與畜禽機(jī)體物質(zhì)代謝及能量代謝，還可被氧化應(yīng)激激活，進(jìn)而參與機(jī)體抗氧化物質(zhì)的調(diào)節(jié)。 絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPKs） 是一類進(jìn)化保守的絲氨酸/蘇氨酸絲裂原激活的蛋白激酶，通過(guò)連接細(xì)胞外信號(hào)和細(xì)胞內(nèi)機(jī)制調(diào)節(jié)細(xì)胞過(guò)程。 MAPKs信號(hào)通路主要有5 條傳導(dǎo)途徑： 細(xì)胞外信號(hào)激酶信號(hào)通路（extracellular signal-regulated protein kinases 1/2，ERK1/2），c-Jun 氨基末端激酶 （c-Jun N-terminal kinases，JNKs）/應(yīng) 激 活 化 蛋 白 激 酶（stress -activated protein kinases，SAPKs），p38MAPK，ERK3/ERK4，ERK5（BMK1）［3-5］。 其中，p38MAPK 為重要的成員之一，是Brewster 等［6］于1933 年首次在酵母中發(fā)現(xiàn)的p38 的一種酪氨酸磷酸化蛋白激酶。

高琳等［7］在兔頸動(dòng)脈外膜損傷術(shù)后氧化應(yīng)激中p38 MAPK 的表達(dá)變化研究中指出，正常情況下血管組織氧化應(yīng)激水平比較低，ROS 的含量較少，但當(dāng)外膜受到損傷時(shí)， 血管組織氧化應(yīng)激水平升高， 與對(duì)照組相比， 損傷側(cè)血管組織局部的p38MAPK 被激活，隨著時(shí)間的增加其表達(dá)量同步增加， 說(shuō)明血管外膜損傷可導(dǎo)致ROS 的產(chǎn)生增多， 激活p38MAPK 磷酸化并誘發(fā)血管炎癥反應(yīng)，進(jìn)而影響下游因子的致炎反應(yīng)。 遲倩茹［8］研究發(fā)現(xiàn)，在H2S 氣體暴露下，肉雞脾臟產(chǎn)生氧化應(yīng)激，MAPKs 信號(hào)通路相關(guān)基因、蛋白磷酸化水平顯著升高。 以上研究結(jié)果表明，p38MAPK 在調(diào)節(jié)動(dòng)物生理功能方面起到重要作用， 創(chuàng)傷刺激以及氧化應(yīng)激等外部條件會(huì)導(dǎo)致ROS 含量增加， 并激活MAPKs 信號(hào)通路， 被激活的p38MAPK 進(jìn)一步調(diào)控其他轉(zhuǎn)錄因子的活性， 參與細(xì)胞凋亡、 氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)等。

1.2 p38MAPK 信號(hào)通路緩解畜禽氧化應(yīng)激調(diào)控策略

磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）、蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）、MAPKs 以及環(huán)氧合酶2（cyclooxygenase 2，COX2）等多種蛋白酶可誘導(dǎo)Nrf2 發(fā)生磷酸化，進(jìn)而引起Nrf2 活化，緩解畜禽氧化應(yīng)激。 周吉等［9］研究表明，通過(guò)使用p38MAPK 激活劑，可以上調(diào)大鼠體內(nèi)Nrf2 蛋白的表達(dá)， 激活內(nèi)源性抗氧化途徑，進(jìn)而激活下游血紅素氧合酶-1 （heme oxygenase-1，HO-1）的表達(dá)，抑制炎癥因子并促進(jìn)炎癥細(xì)胞發(fā)揮正常的炎癥應(yīng)答反應(yīng)， 顯著緩解大鼠機(jī)械通氣所致肺損傷。

中草藥和植物提取物含有多酚、 黃酮等多種生物活性成分， 在畜禽生產(chǎn)中作為天然抗氧化劑緩解氧化應(yīng)激具有良好的效果， 且大量研究表明其緩解氧化應(yīng)激的分子調(diào)控機(jī)理與p38MAPK 信號(hào)通路相關(guān)。 葉任之［10］研究表明清達(dá)顆?？梢栽黾有∧z質(zhì)細(xì)胞中有活性的磷酸化p38MAPK 含量，進(jìn)而促進(jìn)Nrf2 入核，增加HO-1 蛋白表達(dá)，減輕脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）誘導(dǎo)的小膠質(zhì)細(xì)胞氧化應(yīng)激。 Sun 等［11］研究表明，槲皮素作為具有多種生物學(xué)活性的黃酮醇類化合物， 能夠促進(jìn)p38MAPK 磷酸化，刺激Nrf2 活化，提高下游調(diào)控基因HO-1、NQO1 和SOD2 的表達(dá)量， 緩解LPS誘導(dǎo)的肉雞腸道氧化應(yīng)激。 天麻素是一種從蘭科植物天麻的干燥塊根中提取的有機(jī)化合物， 通過(guò)使p38MAPK 磷酸化，上調(diào)小鼠肝竇內(nèi)皮細(xì)胞Nrf2和HO-1 的含量，降低ROS 和丙二醛（malonaldehyde，MDA）的含量，緩解H2O2誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡［12］。Wang 等［13］研究表明，蜈蚣草具有顯著的抗氧化活性，ECM（蜈蚣草乙醇提取物）通過(guò)提高p38MAPK和JNKs 的磷酸化水平，激活Nrf2 信號(hào)通路，上調(diào)HO-1、超氧化物歧化酶2（superoxide dismutase 2，SOD2）和NAD（P）H：醌氧化還原酶1［NAD（P）H：quinone oxidoreductase 1，NQO1］基因表達(dá)量，降低叔丁基過(guò)氧化氫誘導(dǎo)的小鼠SH-SY5Y 和PC12細(xì)胞氧化應(yīng)激損傷， 維持小鼠海馬體的抗氧化水平。綜合以上研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)動(dòng)物機(jī)體或細(xì)胞遭受氧化應(yīng)激時(shí)， 產(chǎn)生的過(guò)量ROS 可通過(guò)激活p38MAPK 信號(hào)通路，誘導(dǎo)Nrf2 發(fā)生磷酸化，激活Nrf2 信號(hào)通路， 調(diào)控下游HO-1、NQO1、SOD2 等抗氧化基因的表達(dá)， 從而緩解機(jī)體產(chǎn)生的氧化應(yīng)激。 因此，p38MAPK 信號(hào)通路在緩解畜禽氧化應(yīng)激的分子調(diào)控機(jī)制中，對(duì)Nrf2 信號(hào)通路具有重要作用。

2 Nrf2-ARE 信號(hào)通路在畜禽生產(chǎn)中的調(diào)控作用

2.1 畜禽氧化應(yīng)激中Nrf2-ARE 信號(hào)通路的激活

Nrf2-ARE 信號(hào)通路是重要的內(nèi)源性抗氧化應(yīng)激通路， 在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)激調(diào)控方面發(fā)揮重要作用。 Kelch 樣ECH 相關(guān)蛋白1 （Kelch like ECH associated protein 1，Keap1） 由Ken 等［14］于1999 年發(fā)現(xiàn)，并證明Keap1 和Nrf2 共同組成了細(xì)胞對(duì)抗氧化應(yīng)激反應(yīng)的主要傳感器。 Nrf2 屬于堿性亮氨酸拉鏈轉(zhuǎn)錄家族， 由7 個(gè)高度保守的結(jié)構(gòu)域組成。 Nrf2 信號(hào)通路激活的前提是與Keap1 發(fā)生解離，具體作用機(jī)制分為兩種：一是，當(dāng)自由基或親電物質(zhì)直接刺激細(xì)胞時(shí)，Keap1 中半胱氨酸殘基會(huì)突變?yōu)楸彼幔?導(dǎo)致Keap1 的構(gòu)象發(fā)生改變， 特別是當(dāng)Keap1 中BTB 的Cys151 被氧化或共價(jià)修飾時(shí)，導(dǎo)致Nrf2 的泛素化水平降低，誘導(dǎo)Nrf2 與Keap1 解離［15］； 二是，PI3K、PKC、MAPKs以及COX2 等多種蛋白酶可誘導(dǎo)Nrf2 發(fā)生磷酸化，進(jìn)而引起Nrf2 活化［16］。 活化的Nrf2 中異二聚體轉(zhuǎn)位進(jìn)入細(xì)胞核，與小Maf 蛋白結(jié)合后，進(jìn)而與細(xì)胞核內(nèi)的ARE 結(jié)合，啟動(dòng)下游抗氧化酶基因的轉(zhuǎn)錄。

熱應(yīng)激是指畜禽長(zhǎng)時(shí)間暴露在超過(guò)等熱區(qū)上限的環(huán)境中， 導(dǎo)致體溫調(diào)節(jié)及生理機(jī)能紊亂而引起機(jī)體一系列異常反應(yīng)。李延森等［17］研究表明，在高溫環(huán)境下豬睪丸間質(zhì)細(xì)胞和生精上皮組織中Nrf2 蛋白表達(dá)量顯著增加，通過(guò)結(jié)合ARE 序列進(jìn)而激活HO-1 啟動(dòng)子， 維持睪丸間質(zhì)細(xì)胞的正常功能， 緩解高溫誘導(dǎo)的睪丸溫度升高對(duì)生精上皮造成的損傷，為解決熱應(yīng)激導(dǎo)致公豬精液品質(zhì)下降的難題提供了潛在的有效分子靶點(diǎn)。 王換換等［18］研究發(fā)現(xiàn)高溫環(huán)境下奶牛血液中皮質(zhì)醇含量以及肝臟組織中MDA 含量顯著升高，表明奶牛出現(xiàn)氧化應(yīng)激， 通過(guò)激活肝臟中Keap1-Nrf2-ARE 信號(hào)通路上調(diào)下游的Ⅱ相解毒酶的基因表達(dá)量， 提高過(guò)氧化氫酶（catalase，CAT）、SOD 和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）活性進(jìn)而緩解氧化應(yīng)激。 薛菠［19］研究表明，熱應(yīng)激可顯著降低肉雞體重、日增重和日采食量，顯著下調(diào)肝臟中GSH-Px、SOD、CAT 活性，以及血清葡萄糖含量和堿性磷酸酶活性。 以上結(jié)果表明，熱應(yīng)激可通過(guò)抑制抗氧化功能而產(chǎn)生氧化應(yīng)激，細(xì)胞可以通過(guò)上調(diào)Nrf2 基因表達(dá)量緩解氧化損傷。

冷應(yīng)激會(huì)損傷機(jī)體免疫功能或抗氧化功能，導(dǎo)致機(jī)體產(chǎn)生氧化應(yīng)激。李麗［20］研究結(jié)果表明，雞在冷應(yīng)激狀態(tài)下會(huì)發(fā)生氧化應(yīng)激， 氧化應(yīng)激產(chǎn)生的自由基使Keap1-Nrf2 解耦聯(lián)，Nrf2 進(jìn)入細(xì)胞核與Maf 蛋白形成異二聚體并與ARE 結(jié)合，激活下游信號(hào)抗氧化調(diào)控基因色氨酸羥化酶2（tryptophan hydroxylase 2，TPH2）基因，合成TPH2 抗氧化蛋白，進(jìn)而與肌動(dòng)蛋白（actin）結(jié)合，接受并傳導(dǎo)信號(hào)，通過(guò)激活肝臟脂肪酸結(jié)合蛋白（liver fatty acid binding protein，LFABP）清除自由基，進(jìn)而緩解冷應(yīng)激導(dǎo)致的氧化應(yīng)激損傷。

畜禽生產(chǎn)中還存在一些由營(yíng)養(yǎng)代謝異常和毒性物質(zhì)導(dǎo)致的氧化應(yīng)激，進(jìn)而激活Nrf2 信號(hào)通路的現(xiàn)象。賈紅豆［21］研究表明，臨床酮病奶牛脂肪組織遭受氧化應(yīng)激時(shí)， 熱休克蛋白B7 （heat shock protein B7，HSPB7）和Nrf2 基因的表達(dá)量均升高，過(guò)表達(dá)的HSPB7 可激活Nrf2 的表達(dá)，緩解臨床酮病奶牛脂肪組織中的氧化應(yīng)激，而干擾HSPB7 的表達(dá)則會(huì)抑制Nrf2 的表達(dá)，降低犢牛脂肪組織的抗氧化應(yīng)激能力。 以上結(jié)果表明臨床酮病奶?？梢酝ㄟ^(guò)HSPB7 激活Nrf2 信號(hào)通路緩解氧化應(yīng)激。朱士勇［22］研究發(fā)現(xiàn)， 低劑量鎘暴露能增加雞胚Nrf2 表達(dá)，并介導(dǎo)Ⅱ相解毒酶NQO1、HO-1、CAT、谷 胱 甘 肽S 轉(zhuǎn) 移 酶 （glutathione S-transferase，GST）、GCLC、GCLM、SOD 1～3 轉(zhuǎn)錄水平提高，表明鎘能通過(guò)激發(fā)Nrf2 介導(dǎo)的抗氧化防御應(yīng)答拮抗氧化應(yīng)激。葛晶［23］研究表明，鎘暴露導(dǎo)致雞腎臟組織中H2O2和MDA 含量上升，T-SOD、CAT、 過(guò)氧化物酶（peroxidase，POD）、 銅鋅超氧化物歧化酶（Cu/Zn-SOD）活性下降，同時(shí)上調(diào)抗氧化應(yīng)激反應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子Nrf2 的表達(dá)，進(jìn)而上調(diào)下游靶向因子HO-1、NQO1、GST、CAT、SOD1、SOD2 等的表達(dá)水平，但總抗氧化能力（total antioxidant capacity，TAOC） 顯著下降， 說(shuō)明鎘暴露能激活Nrf2 信號(hào)通路， 但是當(dāng)超過(guò)機(jī)體的調(diào)控范圍時(shí)則無(wú)法緩解氧化應(yīng)激，需要添加外源抗氧化劑進(jìn)行緩解。

除了通過(guò)機(jī)體內(nèi)源性相關(guān)信號(hào)通路如p38MAPK 信號(hào)通路等的激活，各種外界刺激也可以直接導(dǎo)致氧化應(yīng)激的產(chǎn)生，進(jìn)而影響Nrf2 的激活及表達(dá)。 冷、熱應(yīng)激會(huì)影響機(jī)體內(nèi)ROS 的清除能力，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)體氧化/抗氧化失衡，產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng)，進(jìn)而觸發(fā)Nrf2 抗氧化應(yīng)激調(diào)控機(jī)制緩解應(yīng)激反應(yīng)，防止機(jī)體內(nèi)DNA 和蛋白質(zhì)損傷。 低劑量的外源性毒性物質(zhì)會(huì)刺激機(jī)體產(chǎn)生多余的H2O2，導(dǎo)致脂質(zhì)過(guò)氧化，產(chǎn)生大量MDA，此時(shí)Nrf2信號(hào)通路被激活， 在機(jī)體可調(diào)控范圍內(nèi)緩解氧化應(yīng)激。

2.2 Nrf2-ARE 信號(hào)通路介導(dǎo)的緩解畜禽氧化應(yīng)激營(yíng)養(yǎng)調(diào)控策略

生理狀態(tài)下畜禽機(jī)體內(nèi)的抗氧化系統(tǒng)可以保持自由基穩(wěn)態(tài)， 使自由基的產(chǎn)生和清除處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。但是當(dāng)畜禽遭受比較嚴(yán)重的氧化應(yīng)激，超過(guò)自身抗氧化體系清除能力時(shí)， 就會(huì)造成自由基穩(wěn)態(tài)失衡。通過(guò)營(yíng)養(yǎng)調(diào)控如添加微量元素、維生素、 植物提取物等抗氧化劑激活Nrf2-ARE 信號(hào)通路， 上調(diào)下游SOD、GSH-Px 等抗氧化酶的活性，維持動(dòng)物機(jī)體的氧化平衡狀態(tài)，提高抗氧化性能， 降低炎癥因子TNF-α、IL-1β 和IL-6 等的釋放水平，緩解氧化應(yīng)激對(duì)機(jī)體造成的損傷。

某些微量元素可以通過(guò)Nrf2 信號(hào)通路調(diào)節(jié)機(jī)體氧化應(yīng)激。王菲［24］對(duì)巴馬香豬的研究發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充一定量的鋅可以激活巴馬香豬抗氧化通路中Nrf2 的表達(dá)，提高抗氧化酶活性，緩解由熱應(yīng)激引起的氧化應(yīng)激損傷，提高生產(chǎn)性能。王中成［25］研究表明，添加果膠寡糖螯合鋅（Zn-POS）可提高肉仔雞血清和肝臟中的T-SOD 活性，降低MDA 含量，增加肝臟中Nrf2、SOD1 和GPX1 基因表達(dá)量，顯著提高肉仔雞日增重和出欄體重， 降低死亡率和腿病發(fā)生率。肖雪［26］研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)硒——硒代蛋氨酸可激活Nrf2-ARE 信號(hào)通路， 上調(diào)細(xì)胞中Nrf2 基因表達(dá)水平， 增強(qiáng)抗氧化酶和Ⅱ相解毒酶活力，提高機(jī)體抗氧化能力，降低氟誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激損傷， 而且在提高肉雞生長(zhǎng)性能和飼料利用率方面優(yōu)于無(wú)機(jī)硒——亞硒酸鈉。

脂溶性VA 和VE 是天然的抗氧化劑，通過(guò)相關(guān)抗氧化通路調(diào)節(jié)畜禽機(jī)體氧化應(yīng)激。Shi 等［27］研究發(fā)現(xiàn)，VA 預(yù)保護(hù)的奶牛乳腺上皮細(xì)胞在遭受NO 誘導(dǎo)的應(yīng)激時(shí)，Keap1 的蛋白表達(dá)量與處理組相比顯著降低，Nrf2 基因表達(dá)量顯著升高，抗氧化酶表達(dá)水平提高，表明VA 預(yù)處理可以通過(guò)Nrf2信號(hào)通路緩解奶牛乳腺上皮細(xì)胞氧化應(yīng)激損傷。 李黎云［28］研究表明，在育肥豬日糧中添加400 mg/kg的VE 可以激活Nrf2-ARE 信號(hào)通路，提高肝臟細(xì)胞和背最長(zhǎng)肌細(xì)胞核中Nrf2 蛋白表達(dá)量， 促進(jìn)Nrf2 移位入核， 上調(diào)Nrf2-ARE 信號(hào)通路的下游靶基因GPX1、GCLC 和NQO 的mRNA 表達(dá)量和抗氧化酶活性，進(jìn)而提高豬肉的抗氧化性能，抑制豬肉脂質(zhì)氧化。 硫辛酸是在動(dòng)物體內(nèi)廣泛存在的輔酶，能消除自由基，具有抗氧化能力。 崔艷軍［29］研究發(fā)現(xiàn)， 硫辛酸可提高豬骨骼肌細(xì)胞的增殖率，提高細(xì)胞SOD 活性，緩解GSH 含量的降低，提高Nrf2 基因表達(dá)量，緩解細(xì)胞氧化應(yīng)激。 VE 通過(guò)與體內(nèi)的活性氧自由基發(fā)生反應(yīng)， 生成穩(wěn)定的生育酚半醌自由基， 使得自由基失去攻擊機(jī)體的能力， 進(jìn)而達(dá)到保護(hù)生物體脂質(zhì)免受氧化應(yīng)激 損 傷［30］。

蒲公英提取物可以通過(guò)Nrf2 信號(hào)通路緩解LPS 誘導(dǎo)的牛乳腺上皮細(xì)胞氧化應(yīng)激［31］。 黃芪甲苷可通過(guò)調(diào)控Nrf2-ARE 信號(hào)通路保護(hù)犢牛小腸上皮細(xì)胞免受氧化損傷，從而改善犢牛生長(zhǎng)發(fā)育，提高機(jī)體抗氧化能力［32］。 日糧添加番茄紅素可顯著提高肉羊肌肉中Nrf2 和CAT 的mRNA 表達(dá)水平，顯著提高血漿、肝臟、肌肉中CAT、GSH-Px、SOD 的活性，促進(jìn)肌肉發(fā)育，提高生長(zhǎng)性能，減少脂肪沉積，并提高肌肉中不飽和脂肪酸含量［33］。葉舒［34］研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加白藜蘆醇的蛋雞肝臟組 織 中Nrf2、HO-1、SOD1 的mRNA 相 對(duì) 表 達(dá) 量極顯著上升，T-SOD、CAT 和GSH-Px 活性顯著升高，MDA 含量極顯著下降，NF-κB、TNF-α、IL-1β 和IL-6 的mRNA 相對(duì)表達(dá)量極顯著下降，表明白藜蘆醇通過(guò)Nrf2-ARE 信號(hào)通路緩解蛋雞肝臟的氧化應(yīng)激損傷。 植物提取物中多酚、多糖、黃酮等活性成分是近年來(lái)天然抗氧化劑研究的熱點(diǎn)，具有抗氧化、抑菌、抗炎多重功能，并且來(lái)源廣泛。

綜上所述， 添加微量元素以及植物提取物都能有效緩解氧化應(yīng)激，并且Nrf2 信號(hào)通路作為緩解氧化應(yīng)激的主要信號(hào)通路之一， 起到了十分重要的作用。 鋅和硒等微量元素除了通過(guò)激活Nrf2基因表達(dá)，參與機(jī)體抗氧化酶的相關(guān)反應(yīng)，達(dá)到緩解氧化應(yīng)激的目的， 還是動(dòng)物機(jī)體抗氧化酶的重要組成部分，直接參與清除ROS。鋅可通過(guò)金屬硫蛋 白（metallothionein，MT）和Cu/Zn-SOD 等 抗 氧化物，清除過(guò)量自由基，增強(qiáng)機(jī)體防御系統(tǒng)的抗氧化能力［35］。當(dāng)機(jī)體出現(xiàn)過(guò)氧化損傷時(shí)，鋅還可以與細(xì)胞膜上的巰基結(jié)合，后者被氧化成二硫鍵，進(jìn)而鋅與硫結(jié)合生成硫酸鹽，防止細(xì)胞膜被氧化［36］。硒主要通過(guò)GSH-Px、硫氧還蛋白還原酶（thioredoxin reductase，TrxR）等含硒酶發(fā)揮抗氧化防御作用［37］。畜禽生產(chǎn)中添加的硒分為無(wú)機(jī)硒和有機(jī)硒2 種形式， 一般有機(jī)硒通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞奖粰C(jī)體大量吸收，緩解氧化應(yīng)激的效果優(yōu)于無(wú)機(jī)硒［38］。

VE 不僅可以通過(guò)激活Nrf2 基因表達(dá)進(jìn)而調(diào)控下游SOD、GSH-Px 等抗氧化酶的活性提升保護(hù)機(jī)體能力， 也可以高效地阻斷血漿脂蛋白和細(xì)胞膜磷脂中的多不飽和脂肪酸免受自由基的損害，最終緩解機(jī)體氧化應(yīng)激。植物提取物通過(guò)激活Nrf2 信號(hào)通路抑制ROS 的產(chǎn)生，發(fā)揮緩解氧化應(yīng)激的作用。

3 NF-κB 信號(hào)通路在畜禽生產(chǎn)中的調(diào)控作用

3.1 畜禽氧化應(yīng)激中NF-κB 信號(hào)通路的激活

炎癥屬于機(jī)體正常防御機(jī)制， 通過(guò)激活免疫細(xì)胞與免疫系統(tǒng)，發(fā)揮保護(hù)機(jī)體的作用。炎癥機(jī)制通過(guò)識(shí)別受體鑒定病原體類型， 而這些受體或分布于細(xì)胞膜表面或分布于胞質(zhì)內(nèi)。 ROS 累積引起的氧化應(yīng)激在慢性炎癥、衰老、癌癥等多種病理過(guò)程中發(fā)揮著促進(jìn)炎癥作用。 還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 （NADPH） 氧化酶家族被認(rèn)為是ROS 的主要來(lái)源， 炎性誘導(dǎo)物能激活NADPH 產(chǎn)生超氧化物陰離子（O2-），進(jìn)而轉(zhuǎn)化為H2O2進(jìn)一步激活NF-κB 信號(hào)通路。NF-κB 信號(hào)通路通過(guò)經(jīng)典和非經(jīng)典2 種途徑被激活［39］。 2 種途徑相同的激活方式都是激活I(lǐng)κB 激酶復(fù)合物（IκB kinase complex，IKK)，IKK 包 含2 個(gè) 催 化 亞 基 （IKKα 和IKKβ）和1 個(gè)被稱為NEMO（IKKγ）的調(diào)節(jié)亞基［38］。經(jīng)典途徑激活該通路的受體包括： 細(xì)胞表面的不同受體， 包含白介素1 受體（interleukin-1 receptor，IL-1R）、Toll 樣受體（Toll-like receptor，TLR）、腫瘤壞死因子受體（tumor necrosis factor receptor，TNFR）、LPS，以及一些細(xì)胞中的ROS。非經(jīng)典通路主要依賴IKKα 的激活［40］。 張夢(mèng)龍［41］研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)表 達(dá)HSP27 導(dǎo) 致NF-κB p65、p-NF-κB p65 的mRNA 和蛋白表達(dá)量極顯著上升； 干擾HSP27 蛋白后，NF-κB p65、p-NF-κB p65 的mRNA 和蛋白表達(dá)量顯著下降，說(shuō)明HSP27 促進(jìn)了IKK 激酶的水解，進(jìn)而激活NF-κB 入核。 閆曉霞等［42］研究結(jié)果表明，豬繁殖與呼吸綜合征病毒（porcine reproductive and respiratory syndrome virus，PPRSV）感染的豬與對(duì)照組相比NF-κB 蛋白水平顯著升高，且與感染時(shí)間有相關(guān)關(guān)系， 在感染PPRSV 48 h 后，NF-κB 蛋白水平達(dá)到最大值，表明PPRSV 感染能夠引起NF-κB 通路的激活。 Montilla 等［43］研究證明， 熱應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致豬骨骼肌細(xì)胞氧化還原平衡改變，ROS 含量上升，導(dǎo)致NF-κB 信號(hào)通路激活。

3.2 抑制NF-κB 信號(hào)通路緩解畜禽炎癥反應(yīng)的調(diào)控策略

史曉霞［44］通過(guò)體外培養(yǎng)原代犢牛肝細(xì)胞，分別添加不同濃度的非酯化脂肪酸 （non-esterified fatty acids，NEFAs）、β-羥丁酸 （β-hydroxybutyric acid，BHBA）， 研究NEFAs 和BHBA 對(duì)奶牛肝細(xì)胞氧化應(yīng)激、NF-κB 信號(hào)通路及其介導(dǎo)的下游炎癥因子的影響。 結(jié)果表明， 高濃度的NEFAs 和BHBA 能引起氧化應(yīng)激，進(jìn)一步激活NF-κB 信號(hào)通路， 促進(jìn)肝細(xì)胞炎癥因子TNFα、IL-6 和IL-1β的合成和釋放，引起奶牛肝細(xì)胞的炎性應(yīng)答。為了消除高酮血癥和高游離脂肪酸血癥與圍產(chǎn)期奶牛炎癥性疾病（如乳腺炎和子宮內(nèi)膜炎）的影響，李蘭芝［45］研究發(fā)現(xiàn)，高水平的棕櫚酸（palmitic acid，PA）和BHBA 可誘導(dǎo)奶牛子宮內(nèi)膜細(xì)胞產(chǎn)生氧化應(yīng)激，并激活NF-κB 信號(hào)通路，上調(diào)促炎因子IL-6、IL-8 和TNF-α 的釋放水平。 但是，當(dāng)分別同時(shí)加入NF-κB 信號(hào)通路抑制劑PDTC 和抗氧化劑NAC 時(shí)，PA 和BHBA 對(duì)NF-κB 信號(hào)通路的激活作用和炎癥反應(yīng)被顯著抑制。 蘇芮［46］研究證明硒可以激活Nrf2 信號(hào)通路， 促進(jìn)GPX1 基因表達(dá)及其酶活性的升高， 增加過(guò)氧化酶體增殖物激活受體 （peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ）的表達(dá)，抑制NF-κB 信號(hào)通路的激活，減少炎癥因子IL-1β 的釋放， 進(jìn)一步減少NO 的過(guò)量生成， 進(jìn)而保護(hù)奶牛乳腺上皮細(xì)胞免受氧化應(yīng)激損傷。

Fusco 等［47］研究表明，腰果（100 mg/kg）可通過(guò)激活Nrf2 信號(hào)通路提高抗氧化酶活性，抑制NFκB 信號(hào)通路激活，緩解氧化應(yīng)激。Lee 等［48］研究發(fā)現(xiàn)， 紅三葉草中的花青素可以下調(diào)LPS 誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞中TNFα、IL-1β、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）、單核細(xì)胞趨化蛋白1 （monocyte chemotactic protein 1，MCP1）和COX2 等的基因表達(dá)量，減少iNOS 和COX2 的蛋白表達(dá)量， 說(shuō)明花青素通過(guò)調(diào)節(jié)NF-κB 信號(hào)通路，在體外發(fā)揮抗炎作用。 謝婉秋［49］研究表明，黃芪多糖能通過(guò)NF-κB 信號(hào)通路保護(hù)細(xì)胞免受鎘誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激。槲皮素、白藜蘆醇和茶多酚等多酚類物質(zhì)可直接與miR-33a、miR-122 等微小RNA（microRNAs，miRNAs）發(fā)生特異性結(jié)合，從而抑制其活化與表達(dá)［50］。

以上研究表明， 當(dāng)畜禽機(jī)體遭受氧化應(yīng)激元刺激導(dǎo)致的氧化應(yīng)激時(shí)，會(huì)導(dǎo)致NF-κB 信號(hào)通路激活，進(jìn)而導(dǎo)致下游相關(guān)炎癥因子表達(dá)，進(jìn)一步激發(fā)炎癥導(dǎo)致機(jī)體損傷。當(dāng)添加外源抗氧化劑（黃酮類、多糖類或植物多酚類物質(zhì)）時(shí)，可激活Nrf2 信號(hào)通路， 調(diào)控下游抗氧化酶表達(dá)， 清除過(guò)量的ROS，進(jìn)而抑制NF-κB 信號(hào)通路的激活，降低相關(guān)炎癥因子的釋放水平，起到對(duì)機(jī)體的保護(hù)作用。此外，外源抗氧化劑也可直接參與NF-κB 信號(hào)通路的調(diào)節(jié)，緩解機(jī)體炎癥反應(yīng)。

4 畜禽氧化應(yīng)激分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

氧化應(yīng)激相關(guān)信號(hào)通路并不是單獨(dú)存在、互不關(guān)聯(lián)的，各信號(hào)通路相互影響，共同構(gòu)成氧化應(yīng)激分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。 p38MAPK 已被證明在將細(xì)胞外信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)至細(xì)胞應(yīng)答中發(fā)揮重要作用， 外界各種因素導(dǎo)致ROS 累積， 進(jìn)而激活p38MAPK 信號(hào)通路［51］，導(dǎo)致p38MAPK 信號(hào)通路磷酸化水平提高，磷酸化的p38MAPK 導(dǎo)致Nrf2 磷酸化， 后者解除與Keap1 的結(jié)合而轉(zhuǎn)位至細(xì)胞核， 在細(xì)胞核與ARE 結(jié)合，通過(guò)激活下游相關(guān)抗氧化酶基因表達(dá)，提高自由基的清除效率， 進(jìn)一步提高畜禽的抗氧化能力。但是，當(dāng)氧化應(yīng)激超過(guò)畜禽機(jī)體的調(diào)節(jié)能力時(shí)，就會(huì)激活NF-κB 信號(hào)通路誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生炎癥反應(yīng)。 一項(xiàng)探究急性瘤胃酸中毒在體內(nèi)誘導(dǎo)氧化應(yīng)激機(jī)制的研究表明， 長(zhǎng)期飼喂高精日糧導(dǎo)致體內(nèi)NF-κB、MAPKs 信號(hào)通路被激活， 從而導(dǎo)致機(jī)體氧化應(yīng)激的產(chǎn)生， 說(shuō)明氧化應(yīng)激的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致機(jī)體促炎因子的活化， 進(jìn)而保護(hù)機(jī)體健康。 此外， 炎癥因子激活NF-κB、MAPKs 相關(guān)信號(hào)通路后，氧化應(yīng)激同時(shí)被誘導(dǎo)產(chǎn)生，機(jī)體內(nèi)Nrf2-ARE抗氧化應(yīng)激信號(hào)通路發(fā)揮保護(hù)作用。 不同信號(hào)通路相互關(guān)聯(lián)， 通過(guò)調(diào)控機(jī)體氧化平衡及炎癥因子平衡，維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)平衡。

以各種維生素、 微量元素以及含有黃酮、多糖、多酚等植物提取物作為抗氧化劑，能夠有效激活相關(guān)抗氧化信號(hào)通路， 緩解外界刺激導(dǎo)致的機(jī)體氧化/抗氧化失衡，為應(yīng)對(duì)畜禽生產(chǎn)中發(fā)生的氧化應(yīng)激提供營(yíng)養(yǎng)策略。

5 小結(jié)

熱應(yīng)激、冷應(yīng)激、有毒有害物質(zhì)都可以導(dǎo)致畜禽發(fā)生氧化應(yīng)激。 畜禽機(jī)體通過(guò)激活p38MAPK、Nrf2-ARE 信號(hào)通路提高抗氧化能力，清除體內(nèi)多余ROS；抑制NF-κB 信號(hào)通路激活，緩解炎癥反應(yīng)。 其中，Nrf2-ARE 信號(hào)通路在氧化應(yīng)激分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的承上啟下作用尤為關(guān)鍵。目前大部分的研究表明，添加維生素、微量元素、植物提取物等抗氧化劑可以提高畜禽抗氧化能力， 但是特異性的Nrf2-ARE 信號(hào)通路激活劑還需要探索發(fā)現(xiàn)。 因此，進(jìn)一步研究氧化應(yīng)激相關(guān)信號(hào)通路調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，可為畜禽生產(chǎn)中天然靶向性激活劑開發(fā)，緩解氧化應(yīng)激，提高生產(chǎn)性能提供理論依據(jù)。