这篇长文专业性较强，即便是删节了部分内容也还是很长，可能很多人不愿意看。但是如果你看明白了，不说能把猪养多好，至少遇到疾病和应激你会多些思路。感兴趣的看看吧！
原文标题：动物氧化应激研究进展
中国农业科学院饲料研究所姚浪群
北京爱绿生物科技有限公司胡红军
1氧化应激概念与起因
1.1氧化应激概念
动物在正常生理代谢过程中，会产生许多自由基，这些自由基通常不会导致组织细胞的损伤，机体依靠自身体内的抗氧化防御体系，主要包括抗氧化酶类（包括超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT、谷胱甘肽过氧化物酶GSH-Px、谷胱甘肽硫转酶GST等）以及非酶类的抗氧化剂（包括维生素C、维生素E、谷胱甘肽、褪黑素、a-硫辛酸、类胡萝卜素、微量元素铜、锌、硒等），可以保护机体组织和细胞防止自由基的损伤。当动物机体细胞内产生的自由基的水平高于细胞的抗氧化防御能力时，氧化还原状态失衡，过量的自由基存在于组织或细胞内，即诱发氧化应激，并导致氧化损伤。因此，氧化应激是机体应答内外环境，通过氧化还原反应对机体进行多层次应激性调节和信号转导，同时造成氧化损伤的重要生命过程。器官和组织对氧化应激的易感性依赖于它的抗氧化系统的状态和氧化剂与抗氧化之间的动态平衡。
氧化应激可导致细胞膜磷脂过氧化、蛋白质过氧化(受体和酶)以及DNA的氧化损伤。脂质、蛋白质和DNA的氧化会对机体造成不同程度的危害，从而影响机体的生长、发育、衰老等过程。急性和慢性的应激都能通过产生自由基诱导胃肠道、免疫系统等多方面的氧化应激。
1.2氧化应激的起因
1.2.1自由基的产生
细胞在正常新陈代谢和先天免疫反应过程中，都会产生活性氧代谢物(ROM)——自由基。首先，肠上皮细胞的主动新陈代谢本身就是ROM的来源，其生成与电子传递链的活性有关。所产生的活性物质包括超氧化物阴离子(O2-)、过氧化氢(H2O2)和羟基自由基(·OH)，它们都是线粒体中氧化磷酸化不可避免的产物。其次，另一个内源性氧化应激源自于肠道先天及获得性免疫系统在与许多共生物和病原微生物反应过程中产生的一氧化氮(NO)，其在食物和水的吸收过程中不可避免的会产生。
当动物遭受应激刺激或患病时，机体代谢出现异常而骤然产生大量自由基，过量的自由基数量将超过抗氧化体系的还原能力，使机体处于氧化应激状态，结果会导致机体损伤。目前研究表明主要有四种致细胞损伤机制：
1)对脂类和细胞膜的破坏，从而导致细胞死亡。
2)对蛋白质、酶的损伤，从而导致蛋白质变性，功能丧失和酶失活。
3)对核酸和染色体的破坏，从而导致DNA链的断裂，染色体的畸变和断裂。
4)对细胞外基质的破坏，从而使细胞外基质变得疏松，弹性降低。
1.2.2氧化应激的起因
1.2.2.1外源性因素
1.2.2.1.1日粮营养因素
营养缺乏或不良可能使体内自由基增加，而且还影响抗氧化酶生物合成及内源性抗氧化水平，从而使自由基增多。如日粮矿物元素硒、铜、锌或锰缺乏、多不饱和脂肪酸含量过高等。
1.2.2.1.1.1高能、高蛋白、快速吸收糖类日粮能提高动物的生产性能，而动物采食高蛋白质、糖和脂肪可导致体内产生大量的自由基，引起氧化应激发生，损害机体的抗氧化系统，降低动物的抗病能力、饲料转换效率。高能、高蛋白日粮会影响消化道组织、器官的氧化还原平衡，引起的氧化应激首先表现为食后氧化应激。
1.2.2.1.1.2日粮中添加的脂肪是生成自由基或ROM的一个重要来源。除日粮中直接添加的脂肪外，大约50％的日粮脂类来源于其他饲料成分，如棉籽粕、酒糟粕、豆粕和鱼粉等，而来自这些饲料成分的大多数脂类都含有大量易于被氧化的不饱和脂肪酸。例如，乙醇生产过程中产生的酒糟粕是不饱和脂肪酸的主要来源，蒸馏过程中的热作用以及湿酒糟粕中的高水分加剧了不饱和脂肪酸的氧化过程，最终导致酒糟粕中含有较多的易于氧化和不稳定的脂肪。
1.2.2.1.2环境因素
环境因素主要包括高温高湿、通风不良、辐射等，都将导致机体氧自由基过量生成和／或细胞内抗氧化防御系统受损而产生氧化应激。
Bernabucci等()研究了在春季或夏季氧化应激对围产期奶牛的影响(39.5℃、温湿度指数73)，表明围产期奶牛在夏季时血红细胞中的氧化脂（硫代巴比妥酸反应物TBARS)和SOD水平要高于春季。Lin等()同样发现，肉鸡生产中的急性热应激能够诱导氧化应激，表现为血浆中TBARS含量升高，以及血浆和肝脏中抗氧化酶类活性降低。Mujahid等()报道，热应激条件下肉公雏肌肉线粒体中ROM含量增多。Bottjie等()通过比较通风不良与通风良好的环境条件下肉仔鸡的氧化与还原谷胱甘肽比值(GSSG／GSH)，结果表明较大程度的氧化应激会导致氧化型谷胱甘肽水平的升高。
王兰芳等研究发现，高温+免疫接种会给蛋鸡机体造成很大的影响，使机体内SOD活性受到抑制，脂质过氧化物（LPO）含量升高，提高日粮维生素A水平有利于减轻机体脂质过氧化程度。
1.2.2.2内源性因素
内源性因素主要是各种细菌、病毒性疾病及变态反应和衰老。
1.2.2.2.1在疾病感染过程中，动物的第一免疫反应使巨噬细胞和嗜中性粒细胞产生ROM，从而杀死病原微生物，而抗氧化物酶如SOD和GSH-Px会清除ROM，以防止损伤宿主细胞。
1.2.2.2.2肠道系统的炎症反应通常会降低动物的抗氧化能力，从而导致某些营养物质的吸收障碍，特别是在脂溶性维生素的吸收方面。
2氧化应激对动物的危害
2.1氧化应激对动物消化道结构和功能的影响
氧化应激是人类和动物范围极广的综合病症的主要原因之一。这些综合病症包括所有炎症，如肠炎、肠蠕动紊乱、各种急性炎症诸如创伤愈合过程中出现的炎症、心血管疾病、神经紊乱及一些与代谢有关的疾病等。其中对消化道的氧化损伤在动物生产中发生率极高，由于慢性应激状态下，表征不易察觉，危害性极大。消化道是动物体内营养素的消化、吸收和代谢的主要器官，因此，过量的自由基极易诱发胃肠疾病及消化道功能紊乱，给畜牧业的发展造成巨大损失。研究氧化应激对消化道结构与功能的影响成为当今的一项热门研究课题。
2.1.1氧化应激对动物消化道粘膜结构形态的损伤
消化道是消化和吸收营养物质的功能器官，它还具有免疫、内分泌、粘膜屏障等作用。其中肠粘膜屏障功能具有阻止肠腔内有害物质如致病微生物、抗原和促炎因子进入血液循环的作用，从而维护动物体健康。胃肠道的结构、整体性、氧化还原状态、微生物菌群和酶系的平衡状态是保证其正常生理功能的重要因素。
消化道器官与粘膜极易遭受氧化应激损伤，使旁细胞结合复合体受损，增加上皮通透性。更为重要的是肠粘膜含有高浓度的非蛋白质巯基，氧自由基作用于巯基使蛋白质变性、酶失活，氧自由基与膜内多不饱和脂肪酸结合造成脂质过氧化损害，损伤肠粘膜组织，肠粘膜层变薄、绒毛变短、绒毛表面积减少、隐窝变浅。在粘膜屏障受损情况下，肠粘膜通透性增高，肠道细菌移位引起促炎因子大量释放，从而诱发多种消化道疾病或加重原发疾病的过程与氧自由基的产生有密切的关系。直接的症状是肠道的蠕动、粘膜的渗透性、电解质的分泌、粘液的释放、肠上皮形态及细胞的结构和周转异常，防御系统的改变将提高肠源性感染的发生率。
2.1.2氧化应激对动物消化道屏障和吸收功能的影响
氧化应激不仅引发粘膜细胞损伤，可继而导致消化道分泌功能下降，导致消化吸收、转运和同化代谢功能降低，降低饲料利用率。
肠道粘膜组织的损伤，促使病原微生物可乘虚而人。当肠道内氧自由基增加时，会使肠道中耐受能力较弱的乳酸菌数量减少，而大肠杆菌的数量上升。病原菌侵入的增加，使得巨噬细胞在吞噬过程中释放活性氧数量增加，生成的O2-可使酶类及非酶类的物质还原并可产生反应性更高的活性氧。Wargle（）研究表明在多种动物中，消化道粘膜的炎症和多种影响肠道粘膜功能的可溶性调节物的释放有关系。Pscheidl等（）报道酸中毒可促进脂质过氧化及氧化剂介导的细胞损伤，反应性氧代谢产物能引起ATP耗竭，ATP耗竭是引起肠上皮屏障功能不全的一个重要因素。Ilaria等（）报道，内脏氧化还原状态的改变是肠道蠕动异常或内脏敏感度提高的病理学早期因素。黎君友等证实营养素的吸收依赖于肠吸收细胞膜完整性，肠粘膜损伤，致使大量吸收细胞受到破坏，严重影响小肠吸收功能。大多数营养物质吸收是耗能过程，需要消耗ATP，而肠缺血能严重干扰小肠细胞的能量代谢，显著降低小肠粘膜的ATP含量，从而加重了肠粘膜的代谢应激，造成小肠吸收功能障碍。
2.1.3氧化应激对动物消化道基因表达的影响
氧自由基(ROS)可通过细胞信号传导途径影响细胞的分裂、分化、凋亡等过程，许多细胞信号的传导通路对氧化应激都很敏感，ROS可能是诸多信号传导通路的共同环节。ROS可能通过影响粘膜细胞的基因表达，调节肠道的功能。
2.2氧化应激对动物免疫系统的影响
机体免疫机能和自由基关系非常密切。免疫细胞在应答外来物、霉菌、真菌、细菌、病毒时，可能通过多种机制表达其防御反应，比较明确的机制有以下三种：1)通过NADP氧化酶系统诱导的免疫细胞呼吸爆发所产生的活性氧包括氧负离子及其所产生的自由基，是机体产生自由基和活性氧的重要来源；2)通过髓过氧化物酶(MyeloperoxidaseMPO)系统产生活性氧和次卤化物，以抵御外来物的侵入和袭击，但当其反应过度时，也可以造成氧化损伤；3)通过诱导型一氧化氮合酶(InducibleNitricOxideSynthase，iNOS)系统产生一氧化氮及其与氧反应所造成的过氧亚硝酸盐，通过其强氧化作用杀伤外来微生物及其自身的变异细胞，同时也是造成组织损伤的的因素之一。
氧化应激可导致人和动物机体的细胞免疫抑制，不仅影响淋巴细胞的增殖、分化与成熟，还影响自然杀伤(NK)细胞和杀伤(K)细胞的杀伤能力，使机体抗感染能力下降。有研究指出，氧化应激可直接引起小鼠胸腺和脾脏萎缩，影响脾脏T淋巴细胞的增殖反映；也可引起仔猪脾脏严重充血、出血，淋巴细胞减少，脾脏和胸腺萎缩。
2.3氧化应激对动物胴体品质的影响
近十年来，随着人们对畜产品品质意识的提高，国内外学者对氧化应激与畜产品品质之间的相互关系的研究也逐渐走向深入。
宋伟等（）研究了温热环境对生长猪过氧化反应及肉品质的影响。研究发现：1）机体过氧化反应对热处理较为敏感,其相关指标（血浆丙二醛MDA、超氧化物歧化酶SOD以及总抗氧化能力T-AOCD）绝对值的变化及其之间关系的变化能够在一定程度上反映出热处理的时间效应；2）高温应激明显改变肉质的适口性和营养性，显著降低肌肉肉色、系水力和剪切力，增加肌肉乳酸、磷、胆固醇含量，降低肉质肌内脂肪和游离脂肪酸含量；高温应激也改变了肌纤维细胞能量代谢过程，肌浆中磷、乳酸的水平显著升高，而肉样中乳酸脱氢酶(LDH)、肌糖原(MC)水平的活性降低。在应激对过氧化效应上，宰前应激明显造成肌肉组织细胞损伤。
柏华等（）研究了慢性氧化应激对肉仔鸡肉品质及消化代谢的影响，结果表明，通过饮水添加10～30㎎/L的可的松引发肉仔鸡慢性氧化应激，继而影响肌肉组织的发育，显著降低肌肉的营养成分，即增加了胸肌、腿肌滴水损失和胸肌pH值,降低了胸肌、腿肌蛋白和脂肪含量。
王成等（）对氧化应激影响肉仔鸡肉品质的主要MAPK信号转导通路进行了研究。研究发现：1）体外采用0.12mg/ml地塞米松（DEX）处理胸肌卫星细胞（SCs）24h能使肉仔鸡骨骼肌SCs产生适度的氧化应激，可以作为肉仔鸡胸肌卫星细胞的氧化应激模型；2）在DEX诱导肉仔鸡胸肌SCs产生氧化应激过程中，p38MAPK和JNK通路起着关键作用；3）抗氧化物质（维生素C、维生素E、茶多酚TP、大豆黄酮DZ）能通过调控p38MAPK和JNK信号通路缓解氧化应激对肌肉SCs所产生的氧化损伤，显著降低SCs中丙二醛（MDA）与ROS的产量，下调了MEK3和MEK4基因的表达量、上调了SOD和GST基因的表达量；4）日粮中添加茶多酚（TP）与维生素C对肉仔鸡生产性能无明显影响，但能通过调控JNK和p38信号通路缓解DEX饮水诱导的氧化应激对肉仔鸡造成的氧化损伤。
3氧化应激的预防或干预措施
当动物遭受氧化应激刺激时，体内的抗氧化体系将会产生应答以淬灭自由基，而过度氧化应激则严重影响着动物的健康和生产性能，同时改变了应激动物对一些具有抗氧化作用养分的适宜需要量，因在动物的饲料中其必需养分除了能满足基本的营养需要外，还要求能维持营养物质及其代谢与自由基稳衡性动态的关系，故合理的营养供给能显著降低应激带来的危害。因此，深入探讨氧化应激的危害效应和机制，从营养调控角度寻求缓减应激危害的措施，将有助于加快实现畜禽的抗病饲养。
3.1机体自身调节
正常情况下，在一定范围内，动物体对氧化还原状态具有较强的自身调节能力，活性氧代谢物（ROM）通过内源抗氧化防御系统保护细胞免受损伤。这种防御系统由三类抗氧化剂组成(Miller等，)：第一组为酶类抗氧化剂，包括线粒体Mn依赖性超氧化物歧化酶(SOD)、Cu-Zn依赖性SOD及Se依赖性谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)等（Aw等，)。酶类抗氧化剂是主要的内源抗氧化防御系统和抵抗ROM(如H2O2和·OH)的第一道防线。第二组为细胞内液的蛋白质抗氧化剂，例如带有巯基基团的清蛋白、半胱氨酸和同型半胱氨酸。第三组为低分子量的短链抗氧化剂，如水溶性维生素C、谷胱甘肽、脂溶性维生素E和维生素A。如果氧化应激超过了动物的抗氧化能力，将会进一步扩大组织损伤(Weiss，)。
3.2添加外源性抗氧化剂
3.2.1对营养性氧化应激的抑制作用
在高能、蛋白日粮中补充各种外源抗氧化物质、重建机体组织细胞内氧化/抗氧化的平衡，将有助于消化道营养性氧化应激的预防。抗氧化剂与其他营养素一样，存在适宜营养需要，高能状态下需要增加。适量的抗氧化剂，可使GSH-Px、SOD、CAT的活性提高，但过量同样增加氧自由基释放，破坏生长抑素分泌系统，使抗氧化酶活性急剧下降。
例如对于日粮脂肪引起的氧化应激，日粮中的抗氧化剂可通过与自由基反应，能够减少过氧化物载体，使其转化成无毒性的代谢物。抗氧化剂能够与易于氧化的脂肪酸结合，从而稳定分子结构，抑制脂类氧化的加剧以及过氧化物的进一步形成。日粮中抗氧化剂含氢的活性集团如乙氧基喹啉、叔丁基对苯二酚(TBHQ)、二丁基羟基甲苯(BHT)或丁基羟基茴香醚(BHA)，能够与脂肪酸或媒介中的不对称电子自由基相结合，从而阻止其被氧化。添加抗氧化剂（AOX）能够稳定饲料原料（如湿酒糟粕）中的脂肪，阻止不饱和脂肪酸C18：2和C18：3的进一步氧化和损失。同时，AOX能够有效抑制脂肪因氧化过程所导致的能量损失。通过原子测热法所测定的能量值表明，与新鲜脂肪相比，氧化脂肪的能量降低了35％。然而，在有效的AOX存在情况下，能量值得到维持。脂肪的氧化不仅降低了其能量和生物价值，而且还会把氧化反应扩大到其他脂类成分中，如维生素和日粮色素。
此外，目前使用的抗氧化剂主要还包括铁、硒、锌、镁、维生素C、维生素E、烟酸、丹酚酸、番茄红素、硫辛酸、二氢吡啶、半胱胺、茶多酚等。铁、硒、锌等作为抗氧化酶系的组成影响抗氧化状态，如动物锌缺乏时，脂肪氧化增加，可诱发机体产生氧化损伤，补加锌则能使损伤得以恢复（Yoursef,），锌可有效地降低NO水平，减少对机体的氧化损伤作用（Wapnir,）。镁能够减少氧自由基的泄露。丹酚酸、番茄红素、硫辛酸、二氢吡啶、半胱胺等外源抗氧化剂能够清除自由基，维持正常的氧化还原状态，改善消化道功能。
3.2.2对其它氧化应激的抑制作用
饲料中外源性添加抗氧化剂（AOXs）可缓解胃肠道的一些氧化应激，以及节约在氧化应激情况下内源性A0Xs的供应。即可以保护肠腔内的AOXs，合成AOXs可以减少内源性AOXs如谷胱甘肽、维生素A、维生素E被肠道细胞的吸收。Knight等（）研究表明，新鲜脂肪或氧化脂日粮中添加乙氧基喹啉能够显著增加肝脏中的维生素A含量，此结果进一步支持了合成AOXs能够节约内源AOXs消耗的假设。
关于抗氧化剂添加的剂量、抗氧化剂的协同作用以及氧化应激与DNA损伤关系等，都还有待进一步研究。
3.2.3谷氨酰胺对氧化应激的抑制作用
谷氨酰胺（Gln）供给对粘膜上皮结构的完整性起着十分重要的作用，严重应激状态下，肠粘膜上皮细胞内Gln很快耗竭。Gln供给在促进肠细胞能量代谢同时，增强谷胱甘肽（GSH）合成，进一步减少氧自由基危害。
谷氨酰胺（Gln）的添加增加了对蛋白合成和胞内钙调节具有重要意义的钙网蛋白和转录因子BTF3的表达，降低了谷氨酰胺合成酶的表达以及可能引发免疫应激的MHCclassⅡ的表达。此研究结果对进一步认识体外和体内谷氨酰胺改善肠道氧化应激的效果及其机制提供了一定的理论基础。可见，Gln在调节细胞内氧化还原状态、氧化应激、细胞增殖与凋亡等方面具有重要的意义。
3.2.4硒对氧化应激的抑制作用
硒是动物必需微量元素之一，Burk和Hill()预言哺乳动物体内有超过种的硒蛋白。硒的生物学功能是多方面的，而最主要的是其抗氧化功能。机体硒水平的高低，直接影响机体的抗氧化性以及对疾病的抵抗力。
3.2.4.1硒可缓解由氧化应激引起的生产性能和养分表观消化率的降低。
3.2.4.2硒可提高机体抗氧化酶的活力，维持机体氧化还原稳衡状态。
余冰等（）研究发现，随着饲粮硒添加水平的增加，有提高氧化应激仔猪血清GSH、GSH-Px、SOD和CAT等抗氧化酶活力的趋势。
3.2.4.3硒可降低脂质过氧化的发生，保护细胞结构与功能的完整性。
在许多对ROS敏感的物质中，多不饱和脂肪酸（PUFA）的敏感性高于其它物质，通常认为脂质过氧化是细胞过氧化损伤的主要标识。余冰等（）研究发现，添加硒后可以显著或极显著降低血清MDA含量，且在氧化应激状况下，随着硒添加水平的增加，MDA含量呈逐渐下降的趋势。
3.2.4.4硒可减少DNA的氧化损伤，降低细胞凋亡的发生。添加硒可以降低细胞凋亡的发生。
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