奶牛氧化应激与抗氧化探讨范文

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《北方牧业杂志》2015年第五期

1氧化应激的评估和测定

对于判断奶牛是否处于氧化应激状态及其严重程度，目前主要应用荧光法、HPLC法等检测血液、红细胞以及乳腺组织中氧化物或抗氧化的生物学指标来进行间接判断，氧化状态血液指标包括活性氧代谢产物（ROM）、脂质过氧化产物（MDA）、硫代巴比妥酸反应物（TBARS）、硫醇组（SH）等，抗氧化指示物则包括谷胱甘肽过氧化物酶、（GSH-PX）超氧化物歧化酶（SOD）等，若检测到这些指标有所升高，提示奶牛可能发生了氧化应激，而后者还是生物体或组织器官自身抗氧化能力的反映。

2氧化应激对奶牛的危害

2.1氧化损伤自由基是外围至少含有一个不成对电子的原子或分子，因此它易于与周围接触到的分子进行反应，细胞DNA、蛋白质、脂肪成为自由基的天然靶标。羟基自由基可以引起DNA链断裂或修饰DNA的碱基或脱氧核糖基，氧化的DNA损伤随后导致转录的改变和基因的突变，而导致细胞死亡。奶牛的氧化应激使过渡期的脂质过氧化反应显著增加，多不饱和脂肪酸因为其双键结构更容易受到自由基的攻击，脂肪酸从最初的失去电子而形成脂质自由基，脂质自由基在有氧条件下生成脂质过氧自由基，导致一系列连锁反应使细胞自溶。脂质过氧化产物能够损伤细胞膜和细胞器并使细胞的信号传递功能发生改变。另外在奶牛的试验表明，因为氧化应激导致的脂质过氧化反应增加了内皮细胞的炎症表型。蛋白质的氧化可能使酶失活而失去其在细胞内的生物功能作用，有害的氧化产物能对细胞产生严重的损伤，据推测，奶牛某些阶段体细胞数上升与乳腺组织的氧化损伤有关。

2.2增加乳房炎患病风险抗生素治疗乳房炎是临床上普遍采取的治疗手段，但近年来发现，奶牛乳房炎发生发展过程与氧化应激有紧密的联系。Kleczkowski等发现在由葡萄球菌、链球菌或大肠杆菌引起的亚临床乳房炎病例中，血液中维生素C水平显著降低，另外在一例严重的乳房炎病例中发现奶牛红细胞脂质过氧化物水平增加，这都表明乳疾病与氧化应激相关。Blum等还发现乳腺用大肠杆菌或大肠杆菌内毒素灌注后，血浆和牛奶中亚硝酸盐和硝酸盐浓度明显升高，并且不受恩诺沙星治疗的影响。最初人们设想通过抗氧化来观察乳房炎的治疗情况，Chaiyotwittayakun等通过乳腺灌注内毒素诱导乳房炎后，再灌注大剂量的维生素C和组氨酸，尽管这种治疗方式并没有改善临床症状，但提高了治疗后的产奶量。氧化应激产生的组织损伤和对炎症的介入预示着它在乳房炎的发病过程中的重要作用。Politis等通过添加α-生育酚作为抗氧化剂，来检测奶牛的氧化状态，并比较氧化状态与乳房炎发病率的关系，结果证明氧化应激水平与奶牛乳房炎发病率呈正相关，试验组乳房炎发病率比对照组提高了4倍。

2.3生产性能下降奶牛的生产性能与机体的能量代谢和健康水平有关，氧化应激通过氧化损伤、影响物质代谢以及增加疾病风险而导致奶牛生产性能下降。Vazquez等证明在泌乳中后期奶牛日粮中添加抗氧化剂，能够提高产奶量，并证明这些抗氧化剂能够增加干物质、有机物和纤维素的消化率。因为瘤胃的高度厌氧环境，瘤胃中微生物对氧化应激更敏感，氧化应激能够抑制瘤胃微生物的发酵而导致营养水平的降低。氧化损伤能够引起细胞信号传导异常和细胞凋亡，尤其是引起乳腺组织损伤，而使泌乳力降低。由于奶牛乳腺组织的高强度代谢，产生大量的活性氧自由基，而本身的抗氧化能力容易受到抑制，所以是氧化应激最严重的器官。自由基还可以影响奶牛的繁殖性能，如导致奶牛的子宫收缩减弱，从而降低子宫向输卵管运送精子的能力，导致受精率下降或不孕等。

3奶牛的抗氧化应激研究进展

3.1自身的防御机制动物机体的抗氧化机制通常分为三个层次，首先是细胞具备的抗氧化网络系统，抗氧化网络包含的物质根据分子量大小分为两大类，一类是抗氧化酶系，另一类是小分子量的维生素C、维生素E及谷胱甘肽等。第二个防御机制是氧化监视和修复，包括DNA、蛋白质、脂肪的氧化修复和分解代谢。据统计，1个细胞的DNA每天要经历1万~10万次氧化修复，而且几乎全部是酶促氧化修复。如果产生的氧化损伤超出了修复和消除的范围，细胞则启动自杀与凋亡程序，防止临近的细胞受到影响。

3.2外源的抗氧化剂如何预防和减小氧化应激给奶牛带来的损害，生产上除了调整日粮结构、改善饲养环境之外，最主要的方法是通过在日粮中添加抗氧化剂来进行干预。高效抗氧化剂的开发和抗氧化机制的研究一直是人们关注的焦点，近年来在奶牛饲料中添加的抗氧化剂主要有以下几种。

3.2.1维生素在以奶牛为研究对象的试验中发现，维生素E/α-生育酚的抗氧化机制包括清除自由基、增强嗜中性粒细胞趋向性与吞噬能力、降低体细胞、增加超氧化物歧化酶产量、减少乳房炎的严重程度和持续时间以及减少细胞间黏附因子表达等作用。Mustafa等研究了维生素A+维生素D+维生素E以及维生素E+硒对长期泌乳引起的氧化应激的改善作用，结果表明试验组去甲肾上腺素水平下降，而对照组脂质过氧化产物水平显著升高，表明两种组方都可以防止脂质过氧化反应和氧化应激，对奶牛正常泌乳有保护作用。维生素E是细胞抗氧化网络的重要组成部分，它与自由基反应形成维生素E自由基复合物，并能通过一个其他的抗氧剂网络再生出来，称为“维生素E再生系统”，这个系统需要有维生素E的外源补充才能发挥作用，另外维生素E也可用作奶牛氧化应激状态的检测剂。维生素C具有强还原性，在酶促氧化修复中起到重要作用，并且能够预防热应激。维生素A是一种重要的免疫改善和抗氧化应激因子，LuJin等在泌乳期奶牛饲料中分别添加110国际单位/千克体重和220国际单位/千克体重的维生素A，观察其对奶牛泌乳性能、抗氧化活性和免疫功能的影响，结果表明，高剂量组奶中维生素A浓度上升，免疫水平、抗氧化水平均高于低剂量组，乳中体细胞数、可溶性CD8浓度和丙二醛含量显著降低，意味着可以提高奶牛泌乳期抗氧化活性和免疫功能。

3.2.2微量营养元素在体内，锌、铜是锌铜超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶的组成成分，缺乏能使这2种酶的含量下降，加剧脂质过氧化反应。锌还能够通过提高金属硫蛋白的表达量而增加清除自由基的能力。锰有铜、锌类似的功能，它参与组成体内的超氧化物酶和过氧化氢酶，这些酶能够催化超氧阴离子的分解而降低其对细胞的毒害。硒与维生素E在抗氧化应激功能方面有显著的协同作用，硒主要通过含硒酶起作用，含硒酶则能够直接清除活性氧实现对氧化还原的调控，对围产期奶牛乳腺健康有重要功效。

3.2.3天然植物提取物越来越多的研究证明中草药及提取物具有良好的抗氧化应激效果。Liu等在中国荷斯坦牛基础日粮中每天添加200~400毫克的大豆黄酮，结果奶牛血液中SOD、GSH-PX、TAC显著提升，而且产奶量和乳脂率也显著增加。中药葛根富含黄酮类化合物和葛根素，试验证明葛根提取物有抗氧化应激作用，可用于预防因氧化应激而发生的疾病。茶多酚是一类从茶叶中提取的多酚类物质，这些物质含有的酚性羟基基团具有消除自由基的能力，王振云等用20~100微克/毫升茶多酚处理奶牛乳腺上皮细胞，结果细胞存活率和SOD活性均显著提高。王冬凯近期也报道了茶叶提取物可以提高奶牛的血液抗氧化指标，降低体细胞数、改善泌乳性能，对奶牛乳腺组织具有保护作用。

4总结与展望

我国奶牛饲养量增大，提高单产一直是行业的首要目标，如何应对奶牛高产所面临的氧化应激问题值得引起重视。应该从氧化应激的角度来配备奶牛饲粮和改善环境，并积极使用抗氧化应激产品来减少其对奶牛造成的危害，同时需要重新评估奶牛乳腺的健康问题和调整乳房保健思路。抗氧化的研究和其成果的应用将在奶牛保健中获得长足的发展，并大大提升奶牛的健康水平和生产性能。

作者：黄华波禹善秋单位：湖南泰丰动物药业有限公司