摘 要 高溫期動物體內維生素C和E均不能滿足代謝需要，需要補充維生素C和E。補充的維生素C能起到抗熱應激作用，其機理如下：抑制熱應激時期糖皮質激素的分泌；促進該時期的甲狀腺素分泌。清除熱應激時期脂質氧化增強所產生的更多的活性氧自由基；推遲熱應激蛋白（HSP）的產生。維生素C能提高機體免疫力已經被證實，文章介紹了其在熱應激時期對提高免疫力的作用。維生素E也是一種抗熱應激劑，它的抗熱應激作用機理與維生素C既有相似之處，也有一定區別，因此文章重點介紹了維生素E在熱應激時期的抗氧化作用機理，并比較了與維生素C的不同。此外還介紹了維生素C和E在豬、雞抗熱應激中的應用。

    關鍵詞 維生素C；維生素E；熱應激；機理

    熱應激是指處于極高溫環境中的機體對熱環境所作的非特異性的生理反應的總和。大量的研究表明，高溫將使動物體內分泌紊亂，如腎上腺糖皮質激素上升，甲狀腺素分泌減少；高溫也將使動物代謝發生變化，在糖皮質激素作用下將促使蛋白質糖元異生，而脂肪組織的分解則減小，但同時加強脂質的氧化程度以供應能量，脂質氧化的加強將產生更多的活性氧自由基（ROM或ROS），ROM攻擊生物膜將引起脂質過氧化，這將引起機體的損傷；高溫時期動物體的免疫力也將下降；高溫也將引起熱應激蛋白（HSP）分泌增加，以短暫的保護機體。在這些因素綜合作用下，高溫將影響畜禽的生產性能，如采食量降低，體增重減少甚至出現負增重，肉質下降等。

    總之，熱應激的負面影響是廣泛的，為此在高溫時期需采取一些措施。目前常用的辦法有：通過冷卻空氣達到室內降溫，但其成本是昂貴的；添加抗熱應激劑，如VA、VC、VE、有機鉻、中草藥等。許多文獻報道了熱應激時期動物體內的維生素水平大大降低，因此，該時期添加維生素來抵抗熱應激就有了理論依據。本文介紹了維生素C（VC）、維生素E（VE）抗熱應激的最新研究進展及其機理。

    1 熱應激與動物的維生素C和E代謝

    維生素主要以輔酶和催化劑的形式廣泛參與體內的多種代謝，從而保證機體組織器官具有正常結構和功能。在應激環境下，畜禽依靠糖異生途徑將一些氨基酸轉化為葡萄糖，這些步驟也需一些維生素作為輔助因子。故在應激環境中，為畜禽添加維生素是必要的。

    熱應激期間，維生素C、維生素E的需要量都增加了。維生素C需要量增加的主要原因有兩個：① Bains（1996）認為在應激環境中，維生素C的生物合成不足以滿足抗應激與正常的生理需要；文杰（2000）證實了熱應激條件下維生素C合成的關鍵酶——古洛糖酸內酯氧化酶活性明顯降低，說明維生素C的合成能力減弱。②應激時，皮質酮（醇）的分泌使維生素C需要量增加。應激引起代謝變化的關鍵在于皮質酮（醇），它是腎上腺分泌的糖皮質激素，應激時促使糖異生作用產生能量維持動物基本的生存。一旦皮質酮（醇）被排出或合成不足時，糖異生作用產生能量的過程就停止，從而影響經濟指標。 維生素C是皮質酮（醇）合成過程中的重要輔助因子，它能控制皮質酮（醇）分泌并不斷提供能量（Balkar S．Bains，1997）。Bains（1996）認為應該在熱應激開始之前就開始添加維生素C，至少應在熱應激開始之前24h就向飼料中添加維生素C才能保證血漿中含有足量的維生素C，以取得最好的效果。在應激期間應持續不斷地投喂維生素C，無論是通過飼料還是通過飲水。并且Bains還提出了維生素C在飼料中的推薦添加量： 肉仔雞100～150g/t； 肉用型種雞50～200g/t； 蛋雞100g/t；蛋用型種雞100g/t。如果通過飲水添加，應激期間維生素C的濃度應為1g/l，并保持不間斷供水。

    熱應激下產蛋雞的血清維生素E水平顯著下降（Sahin K.Erta， 1999）。Coelho.M（1996）認為，對火雞補充維生素E可避免低水平的應激和減少中、高水平的應激，并指出在低、高程度應激中維生素E在飼料中的工業添加量應分別達到44.31IU/kg、72.34IU/kg。

    2 維生素C的抗熱應激作用機理

    關于日糧中添加維生素C的抗應激影響的機制研究報道很多，對其機理的解釋也有多種。研究認為，維生素C主要是通過影響家禽的免疫機能來提高其抗應激能力（Fenster，1994）。維生素C對畜禽免疫力的調節有以下幾個方面。

    2.1 維生素C對機體抗應激作用相關激素的調節

    2.1.1 維生素C對熱應激時期糖皮質激素的調節

    日糧中添加維生素C可抑制高溫期糖皮質激素的分泌。糖皮質激素包括皮質醇和皮質酮兩種,熱應激時腎上腺糖皮質激素分泌的增加，能促進動員體內蛋白質分解，以動員能量，增強機體對外部不良環境的適應能力，但過高的糖皮質激素濃度也將引起免疫抑制。糖皮質激素合成分泌在細胞的線粒體或內質網的內側面完成，其主要過程為：外界熱刺激傳導至下丘腦，通過一系列的生理生化反應使垂體前葉分泌促腎上腺皮質激素（ACTH）。ACTH作用于糖皮質束狀帶細胞的膜受體，激活腺苷酸環化酶系統，促使產生第二信使CAMP，后者激活蛋白激酶，促進線粒體內的膽固醇在側鏈裂解酶的作用下轉變為孕烯醇酮。孕烯醇酮在滑面內質網內的異構酶作用下轉化為孕酮或在17α-羥化酶、裂解酶、異構酶等一系列酶的作用下轉化為17-OH孕酮，二者在21β-羥化酶作用下分別生成11-脫氧皮質酮和11-脫氧皮質醇。11-脫氧皮質酮和11-脫氧皮質醇又在線粒體內11β-羥化酶作用下分別生成皮質酮和皮質醇。

    日糧中添加維生素C可降低糖皮質激素（皮質醇或皮質酮）分泌，避免因其分泌濃度過高而產生的免疫抑制，從而提高抗應激能力（Pardue，1984；Mckee，1995；K. Sahin，2003；Kamel Z. Mahmou，2004）。夏東等（1999）證實，補飼維生素C的肉仔雞在熱應激期間血清皮質酮（Cor）含量明顯降低（P<0.01）。王勝林（2003）在日糧中補充維生素C（500mg/kg）飼喂高溫期（8～9月）肥育豬39d，并在實驗開始第14d、39d分別檢測血清皮質醇濃度，結果發現第14d試驗組血清皮質醇濃度比對照組低（P>0.05）；而在第39d試驗組血清皮質醇濃度顯著比對照組低（P<0.05）。但也有人認為維生素C抗熱應激的作用并不是無限的，當環境溫度超過某一臨界溫度時，維生素C就不再起作用了（李俊杰，2001）。李俊杰（2001）、K. Z. Mahmoud（2004）認為維生素C可抑制皮質酮合成途徑中羥化酶的活性，從而減緩腎上腺類固醇的產生。這與Kitabchi (1967)的試驗結果一致。

    2.1.2 維生素C對熱應激時期甲狀腺激素的調節

    甲狀腺激素主要是T3和T4，是體內發揮生理作用、影響代謝的主要激素。大量實驗證實，當動物處于高溫時，甲狀腺的體積將縮小，分泌受到抑制。這將影響機體的基礎代謝，如脂肪代謝。日糧中添加維生素C可緩和高溫期甲狀腺功能減退。K. Sahin等 （2003）實驗表明，高溫下（32℃）在肉仔雞日糧中以250mg/kg添加維生素C可使血清T3及T4比對照組顯著上升（P<0.05）；王勝林（2003）和楊燁（2004）實驗證實，日糧中以500mg/kg添加維生素C可促進熱應激豬T3（P>0.05）和T4（P<0.05）的分泌。

    2.2 維生素C在熱應激時期的抗氧自由基作用

    熱應激時呼吸熵降低，反映了脂質氧化程度增強以滿足能量需求（Mckee等，1997），這將使活性氧代謝物（ROM或稱ROS）增加，即活性氧自由基增加，ROM攻擊傷害膜的成分以及改變膜的滲透性并將引起細胞膜、核酸、細胞骨架等細胞成分的長鏈反應（Schroeder，1984；Keyser等，1990；Omar和Pappolla，1993）。Ｌｉｎ等（2000）則表明，急性熱應激易誘發肉雞體內出現過氧化狀態， 超氧化物歧化酶（SOD）活性降低。而自由基產生增加，或者機體清除自由基的能力減弱，或者兼而有之，都將對機體產生損傷。

    維生素C是細胞外液中最重要的小分子抗氧化劑，它可以推遲細胞外液脂質和細胞膜上的低密度脂蛋白氧化（David D.Kitts，1997）。維生素C的抗氧化作用機理主要有以下兩個方面：① 維生素C是電子供體，為還原劑；②維生素C還可還原維生素E自由基，恢復維生素E的抗氧化作用，間接起到抗氧化劑作用。在抗氧化過程中，維生素C被氧化成半脫氫抗壞血酸自由基（AFR）或進一步氧化成脫氫抗壞血酸（DHA）。AFR及DHA均可在谷胱甘肽過氧化物酶及煙酰胺嘌呤二核苷酸體系酶（NADPH）的作用下還原成抗壞血酸（維生素C）（Oreste Arrigoni，2002）。滑靜（2001）實驗證明，維生素C可協同維生素E緩解熱應激對動物機體的氧化損傷作用，減緩超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶活性的降低。K. Sahin等（2003）發現在每千克日糧中添加250mg的VC可降低高溫環境下肉仔雞血清中丙二醛（MDA）含量（P<0.05）。MDA為脂質過氧化的最終產物，血清中MDA的含量可以反映脂質過氧化的程度。

    2.3 維生素C對熱應激蛋白(HSP)的影響

    熱應激蛋白又稱熱休克蛋白（heat stress/shock proteins，HSPs），是所有生物細胞受到應激因素作用而選擇性合成的一組高度保守蛋白。它能使動物迅速適應環境的變化，保護機體不受或少受損害（李俊杰，2004；K. Z. Mahmoud等，2004）。HSP70是HSPs 家族中含量最豐富的一種，是應激綜合反應的代表。它在熱應激過程中能幫助機體盡可能快地獲得熱適應，增強熱耐受力（Wang，1992；Yahav S，1996；Yahav S，1997； Yahav S，1999）。

    維生素C可推遲熱應激引起的HSP70的產生。因為HSP70是不良刺激產生誘導的積極產物，而維生素C則可以減緩這些刺激，從而推遲HSP70的產生。K. Z. Mahmoud（2003）實驗證明，高溫可迅速誘導HSP70產生，在日糧中添加維生素C（200mg/kg）可減少HSP70量（P>0.05）；K. Z. Mahmoud等（2004）以連續3d的循環高溫（最高溫度30℃，最低21℃）刺激肉仔雞，結果發現實驗第1d、第2d，添加維生素C組的（500mg/kg）HSP70的量比對照組低（P>0.05），而在第3d添加維生素C組的HSP70的量則顯著低于對照組（P<0.05）。

    熱應激增加了活性氧代謝物（ROM）的產生并攻擊細胞膜，進而引起破壞核酸、膜脂質、細胞骨架的長鏈反應。大量的ROM積累及引起的細胞破壞是HSPs基因產生從而誘導機體的熱應激蛋白合成增加的一個關鍵原因（Ananthan等，1986）。Flanagan等（1998）和Gorman等（1999）也證實了高熱將引起ROM及HSP70的產生；Aucoin等（1995）也發現氧化應激產生HSP70 mRNA；而Omar和Pappolla（1993）發現抗自由基酶SOD及CAT（過氧化氫酶）可減少HSPs的產生；Gorman等（1999）發現在分子抗氧化劑吡咯烷二硫代氨基甲酸鹽或1，10-鄰二氮雜菲的存在下，HSP70及HSP27的產生大大減少。這說明減小氧化應激或過量自由基的產生都可以使HSPs的產生減少。

    綜合上述K.Z. Mahmoud等（2004）的研究認為，維生素C是通過抗氧自由基而推遲畜禽HSP的產生。

    2.4 維生素C提高熱應激時期機體免疫力

    許多試驗表明，熱應激可造成畜禽免疫抑制，表現為淋巴細胞轉化率下降，抗體合成減少，對外來抗原的免疫應答下降等。進一步的研究表明，熱應激可造成免疫器官萎縮、變性、淋巴細胞壞死（Beard 等，1987；李如治，1997；劉鈾，1998；胡蘭， 2001），也證實熱應激引起家禽淋巴器官的萎縮，進而造成免疫功能的下降。

    大量實驗證明，維生素C可維持和加強胸腺淋巴細胞功能和直接參與體液免疫反應，如可增加鼠類巨噬細胞的趨向性、噬菌功能，刺激IgM 抗體的產生（Kennes B，1983；Siegel BV，1977；Delafuente等，1986；Prinz W，1977； Franchini，1994； J. Tulinska等，1993；Del Rio M等，1998）。CD4+和CD8+的比值是衡量機體免疫狀態的重要指標之一。王勝林（2003）證實，日糧中添加維生素C 500mg/kg可降低熱應激豬的CD4+/CD8+值（P>0.05），提高豬的免疫力，利于生長。但關于維生素C加強熱應激時細胞和體液免疫應答這一結論還需大量實驗來證實。

    3 維生素E的抗熱應激作用及其機理

    維生素E對熱應激相關激素的影響與維生素C有相似之處。維生素E也可抑制皮質醇分泌，使其引起的免疫抑制得到緩解（劉鈾，1999；王勝林，2003）；維生素E也可調節畜禽血清T3和T4濃度，減輕熱應激對T3和T4濃度的影響（孫長勉，2002；劉鈾，1998）。關于維生素E如何抑制皮質醇分泌的報道卻較少。

    維生素E作為一種細胞內抗氧化劑其機理與維生素C有相似之處，但還是有所不同：維生素C首先表現與過氧化物、羥自由基等反應（David D.Kitts，1997），而維生素E首先表現的是抗多聚不飽和脂肪酸的過氧化作用。多聚不飽和脂肪酸存在于細胞膜和亞細胞膜（線粒體膜、內質網膜和細胞質膜）的磷脂中，維生素E也位于這些生物膜的磷脂中，當多聚不飽和脂肪酸受到自由基攻擊而生成過氧化自由基時，維生素E可打斷自由基的鏈式反應或降低其反應速度。反應過程是維生素E（α-生育酚）將苯酚上的一個氫傳遞給過氧化不飽和脂肪酸的過氧自由基，生成α-生育酚自由基和過氧羥游離脂肪酸。前者在谷胱甘肽等的輔助下在膜內表面可被胞質中的維生素C（ascorbate acid）還原成α-生育酚（如前述），或者與另一個過氧化自由基反應生成無自由基的產物(生育酚喹寧)，隨膽汁排泄；后者則在磷脂酶2的作用下進入胞質進一步被還原。

    維生素E的抗氧化機理的反應式可用如下表示：

    α-TH+LOO-→α-T·+LOOH①

    α-T·+維生素C（ascorbate）→α-TH+ascorbate·②

    α-T·+LOO-→α-生育酚的氧化產物+LOOH③

    在①式中生成α-生育酚自由基（α-T·），由于α-生育酚自由基在吸收氫上比過氧化自由基（LOO－）效率低得多，所以鏈式過氧化反應速度降低。②式中α-生育酚自由基與抗壞血酸在生物膜內表面反應。③式中一部分α-生育酚自由基被進一步氧化成α-生育酚的氧化產物。

    熱應激時由于膜損傷， 血清肌酸激酶（CK）活性上升（傅玲玉，1988）。日糧中添加維生素E則可使CK降低。Peter williams（1995）曾報道，應激后添加維生素E組的肌酸激酶（CK）活性增加較對照組小，而CK的比值（應激前/應激后）顯著低于對照組（P<0.05）。K. Sahin（2002）的實驗證明，日糧中添加維生素E（250mg/kg）可顯著降低血清中的MDA含量（P<0.05）。

    維生素E可提高熱應激畜禽免疫力已得到許多實驗證明。劉鈾（1998）試驗表明，增加維生素E供給量可增強熱應激肉用雞的免疫功能，顯著提高淋巴細胞轉化率、免疫球蛋白IgG濃度和新城疫HI抗體效價，且淋巴細胞轉化率與新城疫HI抗體效價的變化規律一致，維生素E添加量越高，其免疫增強作用越明顯。胡蘭（2001）試驗表明，在日糧中補加100mg/kg或稍高于此水平的維生素E，可提高熱應激肉仔雞免疫器官的相對重量，增強免疫功能，同時可防止肉仔雞由于熱應激引起的異嗜性粒細胞/淋巴細胞（H/L）值的升高。王勝林（2003）證明維生素E可降低CD4+/CD8+值，進而提高豬的免疫力。但維生素E對動物免疫功能增強作用的確切機制目前尚不清楚。

    4 維生素C和E在豬、雞抗熱應激中的應用

    維生素C 和維生素E可減緩高溫形成的熱應激，改善豬在持續高溫條件下的生產性能。王勝林等（2003）在日糧中分別添加500mg/kg 維生素C、200IU/kg 維生素E飼喂60kg肥育豬39d，試驗在南方高溫期（8～9月）進行。結果發現，維生素C和維生素E組豬的平均日采食量、 平均日增重和料重比均得到改善（P>0.05）；試驗組CD4+/ CD8+值均低于對照組（P>0.05)。表明維生素C、維生素E能提高豬免疫力。楊燁等（2004）則發現，在日糧中分別添加500mg/kg 維生素C、200mg/kg 維生素E能顯著提高高溫期肥育豬的平均日增重（P<0.05）。

    維生素C 和維生素E可改善肉雞在持續高溫條件下的生產性能，維生素C還可改善熱應激雞的胴體品質和血清中維生素C含量。Bollengier-Lee，S等（1998）研究認為，在32℃下，對產蛋母雞每千克日糧補充500mg維生素E，蛋的產量和蛋殼質量均有提高。可見，日糧中額外補充維生素E至少可部分降低蛋雞的熱應激。Bollengier-Lee，S等（1999）通過在蛋雞熱應激前4周每千克日糧中補充維生素E 250mg，在熱應激過程中及以后可減輕或部分減輕其慢性熱應激癥狀，從而降低了由熱應激所造成的死亡率。文杰（2000）認為，日糧添加200mg/kg維生素C有提高肉仔雞生產性能的趨勢（P>0.05）和明顯提高血漿和肝臟中維生素C含量。K. Sahin（2003）日糧中添加250mg/kg 維生素C可提高熱應激下肉仔雞的日增重（P<0.05）及飼料轉化率（P>0.05），也可改善肉雞的胴體品質，提高熱胴體重和冷胴體重（P>0.05）。蔣守群（2004）實驗發現，日糧中添加維生素Ｃ組可使熱應激下的黃羽肉雞（21～42日齡）平均日增重顯著提高（Ｐ<0.05）。

    5 前景

    綜上所述，日糧中添加維生素C、維生素E可提高高溫期豬、雞的抗熱應激能力，改善其生產性能。筆者認為應從以下幾個方面來研究維生素C、維生素E的抗熱應激作用：維生素C、維生素E對熱應激條件下畜禽的基礎代謝如脂肪代謝、離子平衡的影響；維生素C、維生素E對不同動物熱應激時期的抗氧化作用及添加量；維生素C加強熱應激時期免疫應答作用仍需要大量的實驗證實；維生素C、維生素E之間在熱應激時期的相互協作或與其它抗熱應激劑的協作效果。