許友卿 李文龍 丁兆坤

維生素E是生育酚(tocopherols)和生育三烯酚(tocotrienols)的總稱。VE有許多生理作用[1-2]，其中抗氧化作用是重要功能之一[3]，能有效地防止機體脂肪過氧化及外因?qū)е碌难趸Ｗo細胞骨架、蛋白質(zhì)巰基并維持細胞膜的正常功能等[4-7]，尤其是保護亞細胞膜的完整性，避免遭受過氧化物損害[8]；防治由氧化應(yīng)激所致的心血管疾病、動脈硬化和癌癥等[9-10]；VE還能與一種未知蛋白配合起到氧化還原感應(yīng)器的作用[11]。

VE在抗氧化和提高動物機體免疫力等方面的作用，越來越受關(guān)注[12-14]。然而，VE抗氧化作用的機理還未被完全理解，特別是與其他抗氧化劑協(xié)同抗氧化的機理少有報道。

本文主要綜述VE對魚類的抗氧化作用及機理，同時討論了VE和硒的協(xié)同抗氧化作用，以便更深入地研究和有效地利用VE調(diào)控魚類生長發(fā)育，促進漁業(yè)發(fā)展。

1 維生素E在魚類的抗氧化作用

1.1 抗脂質(zhì)過氧化

脂質(zhì)過氧化是一個反應(yīng)復雜、自動傳播并且具有極高破壞性的化學反應(yīng)過程，在動物包括魚類的機體中，脂質(zhì)過氧化不僅使生物膜系統(tǒng)流動性降低，導致細胞活性下降，還產(chǎn)生大量自由基和丙二醛（malondialdehyde，MDA）等有害物質(zhì)。脂質(zhì)過氧化特別是多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids,PUFA）的氧化對動物機體損傷嚴重[15]。VE以其強有力的抗氧化活性，在終止脂質(zhì)過氧化反應(yīng)及消除自由基等方面表現(xiàn)出良好的效果，對維系生物膜正常生理功能和保護動物包括魚類正常生長方面起到十分重要的作用。VE能夠作為電子供體，攔截具有強氧化能力的自由基，使細胞不被氧化破壞。Prieto等[16]的研究表明，添加VE能降低魚類肝臟、腎臟和鰓中脂質(zhì)過氧化物的水平。在大菱鲆（Scophthatmus maximus）飼料中添加VE 320 mg/kg，能完全抑制肝內(nèi)的脂質(zhì)過氧化反應(yīng)（lipid peroxidation）[17]。Peng 等[18]報道，飼料中過氧化油脂對黑海鯛（Acanthopagrus schlegeli）稚魚的生長有明顯的抑制作用，而在這些變質(zhì)飼料中添加VE，能明顯改善黑海鯛稚魚的生長狀況。這是由于添加VE能顯著地降低脂質(zhì)過氧化物對魚體的傷害，同時改善魚類對于脂質(zhì)過氧化物的抵抗能力。同樣，彭士明等[19]報道，以氧化魚油（氧化物值POV為45 meqO2/kg油）配制基礎(chǔ)飼料，分別添加VE醋酸酯（純度50%）0、100、300、700、1500 mg/kg等 5 個梯度，投喂平均體重為18.7 g的黑鯛幼魚9周，結(jié)果顯示，投喂添加VE者顯著地降低了魚肝中的丙二醛含量以及超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）、過氧化氫酶（catalase，CAT）、谷胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶（glutathione S-transferase enzymes，GST）等抗氧化酶的活性。由此可見，添加VE能消除或減弱脂質(zhì)過氧化反應(yīng)進程，從而降低或消除脂質(zhì)過氧化物對魚體的損傷。然而，Mourente等[15]指出，使用含過氧化油脂的飼料投喂烏頰鯛（Sparus aurata L），即使在肝抗氧化酶活性受到顯著影響的情況下，是否添加VE都不會改變這種飼料對鯛魚的生長和存活。研究結(jié)果相異的部分原因可歸咎于魚種不同、飼料中脂質(zhì)過氧化物含量和添加VE的水平等多種因素。

VE芳香環(huán)上的羥基十分活躍，能夠與自由基發(fā)生反應(yīng)，使自由基轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的物質(zhì)，從而阻斷脂質(zhì)過氧化反應(yīng)。VE抗脂質(zhì)過氧化作用，可能基于它能夠阻斷脂質(zhì)過氧化反應(yīng)鏈，消除反應(yīng)過程中產(chǎn)生的自由基[20]。Gehringer等[21]的相關(guān)實驗結(jié)果支持了這一推想，他們報告VE可以阻斷脂質(zhì)過氧化反應(yīng)鏈，消除過氧化反應(yīng)過程中產(chǎn)生的自由基。

1.2 抗蛋白過氧化

VE既具有很強的抗脂質(zhì)過氧化能力，又可能具有防止蛋白質(zhì)氧化的作用。Passi等[22]指出，淡水和海水魚體內(nèi)脂質(zhì)過氧化物和蛋白質(zhì)氧化物的積聚，與肌肉組織中VE及脂質(zhì)抗氧化物含量隨年齡增長而降低相關(guān)。氧自由基和MDA含量增加、膜脂質(zhì)、膜膽固醇含量及膜流動性的改變均是淋巴細胞膜蛋白組分發(fā)生改變的影響因素[23]。不過，VE防止蛋白質(zhì)氧化之說尚待進一步深入研究。

1.3 保護抗氧化酶活性

VE與機體抗氧化酶之間的關(guān)系以及它們?nèi)绾螀f(xié)同作用是值得探討的問題。實驗表明，VE在消除過氧化物，防止脂質(zhì)過氧化方面作用顯著，能清除體內(nèi)的氧化應(yīng)激物對機體抗氧化酶系的氧化脅迫，從而保護抗氧化酶，使其活性維持正常[24]。Jiang等[25]指出，VE能夠提升魚類腸道抗氧化能力，并維護細胞結(jié)構(gòu)完整性，用濃度分別為 0、2.5、3.5、4.5、6.0、7.0 μg/ml的 VE培養(yǎng)基培養(yǎng)魚類腸細胞96 h，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，腸細胞抗超氧化陰離子活性和抗羥基自由基活性顯著增強。

VE的抗氧化能力和對機體的保護作用，可能與其保護超氧化物歧化酶活性、清除氧自由基、降低或終止脂質(zhì)過氧化反應(yīng)以及降低MDA水平等相關(guān)[26-27]。Garg等[28]報告，VE能顯著地降低過氧化脂質(zhì)水平，同時提高機體還原型谷胱甘肽(glutathione,GSH)含量，顯著地提高谷胱甘肽過氧化物酶 (glutathione peroxidase，GSH-Px)和谷胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶(glutathione-S-transferase,GST)的活性，并能維持機體SOD的正常水平。VE還能改善組織中CAT活性[29]。Ruebhart等[30]報道，VE和水溶性VE衍生物（Trolox）能顯著地降低亞硫酸氫鈉甲萘醌（menadione Sodium Bisulfite，MSB）和微囊藻毒素-LR（Microcystin-LR，MC-LR）對鹵蟲無節(jié)幼體（Artemia franciscana nauplii）的氧化脅迫作用。Prieto等[16]實驗表明，VE能夠緩解或解除由于微囊藻毒素 (microcystins，MCs)導致的羅非魚(Oreochromis niloticus)肝氧化應(yīng)激反應(yīng)，添加足量VE就能完全解除毒素對肝臟帶來的氧化應(yīng)激影響。此外，Venkasteswara等[31]報道，添加VE能減輕和控制投喂含NiCl2+K2Cr2O7食物后機體顯著降低SOD活性的現(xiàn)象，這表明VE可能通過清除氧化物而保護SOD。

2 維生素E抗氧化作用的機理

α-生育酚是最具有活性的，能直接參與中斷脂質(zhì)過氧化的過程，發(fā)揮其抗氧化的作用。維生素E抗氧化作用的機理如圖1所示。具體地說，在脂質(zhì)過氧化反應(yīng)中，首先由外界或機體自身的自由基（X·）在光照、熱能、微量過渡金屬離子等作用下引發(fā)，也可以由其它自由基或自由基產(chǎn)物如偶氮化合物等引發(fā)。自由基首先從不飽和脂肪酸分子上奪取一個氫（如圖1反應(yīng)1），使脂質(zhì)生成過氧化脂質(zhì)自由基（LOO·，如圖1反應(yīng)1a）。由于氧的存在，過氧化脂質(zhì)自由基跟著生成過氧化自由基（反應(yīng)幾乎是擴散型，k=108～109M-1s-1，如圖1反應(yīng)2）。如果過氧化自由基不被清除，它將進一步擴增自由基鏈。

然而，在α-生育酚存在的情況下，α-生育酚迅速與過氧化自由基反應(yīng)（速度k=105～106M-1s-1，如圖1反應(yīng)3），速度遠大于過氧化自由基與不飽和脂肪酸之間的反應(yīng)（見圖1反應(yīng)1a）。因此，α-生育酚能夠在特定反應(yīng)位置阻斷自由基反應(yīng)鏈的延續(xù)，從而終止脂質(zhì)過氧化反應(yīng)。與此同時，α-生育酚也可以與脂質(zhì)自由基（L·）發(fā)生反應(yīng)（見圖1反應(yīng)4），從而達到清除脂質(zhì)自由基的目的。此時，盡管α-生育酚將過氧化脂質(zhì)自由基（LOO·）轉(zhuǎn)變成了脂質(zhì)氫過氧化物（LOOH），后者仍然是一種很具氧化活性的物質(zhì)，依然潛在氧化威脅。α-生育酚也不能進一步清除該物，只能由其它抗氧化物予以清除（見圖1反應(yīng)5～8）。也就是說，雖然VE具有很強的抗氧化、清除自由基的能力，但是它有局限性，VE必需結(jié)合其它抗氧化物或機體自身抗氧化酶系統(tǒng)才能達到徹底清除機體氧化的威脅。

圖1 脂質(zhì)過氧化作用及α-生育酚抗脂質(zhì)過氧化反應(yīng)

3 維生素E與硒對魚類的協(xié)同抗氧化作用

除VE外，還有其它多種抗氧化劑，其中硒(selenium，Se)是一種非常重要的抗氧化物，是目前研究的熱點之一[32]。硒還是人和動物包括魚類的必需的微量元素之一[33-35]。

硒具有許多生理功能。已經(jīng)證明，硒具有抗氧化、預防癌癥[36]、保護心血管系統(tǒng)、增強免疫機能和削弱重金屬毒性等多種作用[32，37]。適量硒會保護機體免受氧化應(yīng)激反應(yīng)，但是過量硒則會有毒性效應(yīng)。Abbas等[38]指出，硒的缺乏和過量都會影響魚類機體的多種生理參數(shù)。用缺硒飼料投喂魚類，會顯著地降低魚的游動活性和生長速度，改變其原來的體色，還會出現(xiàn)同類相食的現(xiàn)象（Monteiro等[39]）。飼料中添加硒元素能夠提高飼料轉(zhuǎn)化率[40-41]，同時能提高動物血清和組織中氧化還原酶的活性，增強機體抗氧化和抗病能力。硒在羅非魚的研究中顯示了顯著的抗氧化和抗病能力[42]，使魚類在氧化應(yīng)激反應(yīng)中得到保護[43-44]。在日糧中添加硒能夠保護魚類體內(nèi)其他抗氧化物質(zhì)的活性和維持于正常含量[42]。硒還能解除重金屬和有毒物質(zhì)對魚類的毒性。Ates等[45]研究表明，硒能夠顯著地解除 Pb2+和 Cu2+對虹鱒 (Oncorhynchus mykiss Walbaum,1792)的毒性。日糧中添加硒能有效保護魚體細胞免受甲基對硫磷(methyl parathion,MP)(一種殺蟲劑)引起的氧化應(yīng)激損傷[46]。硒是維持胰腺正常生理功能所必需的微量元素[47]，胰腺分泌的胰脂肪酶有助于脂肪的消化吸收，而VE是一種脂溶性維生素，脂肪的消化吸收有助于VE的吸收，提高VE的吸收利用率。

硒和VE不僅分別具有很強的抗氧化作用，而且能協(xié)同抗氧化作用，發(fā)揮更大的效果。VE和硒在抗氧化等方面具有近似的作用，但是兩者不能互相代替，VE主要結(jié)合在細胞膜上，在細胞外（第一道防線）起抗氧化作用；而硒結(jié)合形成的含硒酶——谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px），在細胞內(nèi)（第二道防線）發(fā)揮抗氧化作用[48]。硒和VE相互補充[49]，在防止脂質(zhì)過氧化方面表現(xiàn)出協(xié)同抗氧化作用[50-51]。VE能夠降低羥自由基和過氧亞硝基的生成，從而降低線粒體過氧化物的生成[52]。而硒作為GSH-Px的組分，在機體抗氧化防御系統(tǒng)(第二道防線)發(fā)揮重要作用[53]。所以，缺乏硒和VE中任何一種都會對機體造成嚴重影響和破壞，VE與GSH-Px聯(lián)合作用，為防止機體免受氧化脅迫損傷起重要的作用。

此外，VE和硒還能互相節(jié)省和保護，血漿中硒與VE的含量呈正相關(guān)，補硒有助于維持機體組織較高水平的VE；反之，VE也可維持體內(nèi)硒活性，減少機體硒損失，防止脂質(zhì)過氧化和反應(yīng)性氧化物(reactive oxidative species,ROS)的產(chǎn)生，使清除ROS所需的GSH-Px減少而對硒的需求下降。

4 結(jié)語

綜上所述，VE和硒不但能分別發(fā)揮作用，還能協(xié)同抗氧化，提高魚類抗氧化應(yīng)激能力，增強抗病力，促進健康生長發(fā)育，提高成活率。研究VE和硒在魚的協(xié)同抗氧化作用，能更有效地利用VE和硒，對促進水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)、生產(chǎn)衛(wèi)生安全的水產(chǎn)品具有重要的意義。

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