新型飼料添加劑硫辛酸的研究應(yīng)用
來源： 類別：實(shí)用技術(shù) 更新時(shí)間：2008-10-28 閱讀次
【本資訊由中國糧油儀器網(wǎng)提供】硫辛酸又稱為二硫辛酸，是1951年由Reed首次從豬肝中分離出來的天然產(chǎn)物，它作為輔酶參與三羧酸循環(huán)中a-酮酸的氧化脫羧反應(yīng)，最初被列入維生素類。硫辛酸中文名稱為（5-（1，2-二噻茂烷基3-基）戊酸），40年來人們對硫辛酸的作用只是停留在能量代謝方面，近年來，對硫辛酸的生化作用進(jìn)行了深入地研究。
硫辛酸的理化特性
硫辛酸為白色結(jié)晶體，是一種天然成分。天然合成的硫辛酸只有R異構(gòu)體，化學(xué)合成的硫辛酸是一種由50%R型硫辛酸和50%S型硫辛酸組成的混合體。硫辛酸右旋體mp46℃～48℃，比旋度+104℃(23℃苯中)，左旋體mp45℃～47.5℃，比旋度-113℃(23℃苯中)，外消旋體mp60℃～61℃、bp160℃～165℃。硫辛酸既溶于水又溶于脂肪類溶劑，極易溶于脂類溶劑中。分子式為C8H14O2S2，分子量為206.33。
硫辛酸的分布
動植物組織中硫辛酸通常與蛋白質(zhì)分子中賴氨酸殘基的ε氨基共價(jià)結(jié)合，以酰胺鍵的形式存在。硫辛酸含量最高的植物是菠菜，其次是番茄和甘藍(lán)。在動物體內(nèi)肝臟和腎臟組織中硫辛酸含量最高。
硫辛酸的生物學(xué)功能
硫辛酸是丙酮酸脫氫酶的輔助因子。
它是代謝性抗氧劑，在生物體內(nèi)可以轉(zhuǎn)化為還原型的二氫硫辛酸。近年來，硫辛酸和二氫硫辛酸在抗氧化、糖代謝、糖尿病并發(fā)癥和其他多種疾病治療方面的重要作用受到國際生物醫(yī)學(xué)界的高度關(guān)注。
作為輔酶調(diào)節(jié)機(jī)體的正常代謝
硫辛酸是線粒體內(nèi)催化能量代謝幾種復(fù)雜混合酶所必需的輔酶，參與三羧酸循環(huán)中α-酮酸的氧化脫羧反應(yīng)，在細(xì)胞的新陳代謝、細(xì)胞內(nèi)能量產(chǎn)生方面也起到重要的作用。沒有硫辛酸，細(xì)胞不能利用糖來產(chǎn)生能量，就會死亡。研究發(fā)現(xiàn)，硫辛酸可以增加心肌對葡萄糖的攝取和利用，使心肌對氧的攝取能力及心肌內(nèi)ATP水平恢復(fù)正常，增加心輸出量。
調(diào)節(jié)氧化———抗氧化系統(tǒng)
當(dāng)有大量游離的硫辛酸可以利用的時(shí)候，硫辛酸能夠發(fā)揮抗氧化劑的作用。硫辛酸進(jìn)入細(xì)胞后一部分可被還原為二氫硫辛酸，在體內(nèi)以硫辛酸和二氫硫辛酸兩種形式存在。硫辛酸和二氫硫辛酸二者相互補(bǔ)充、相互協(xié)調(diào)，充分發(fā)揮高效的抗氧化作用。
硫辛酸可清除羥基自由基(·OH)、過氧化氫(H2O2)、單線態(tài)氧(102)、一氧化氮自由基(NO·)、過氧化亞硝基(·00N0)和次氯酸(HC10)。雖然硫辛酸不能清除過氧化物自由基(ROO·)和超氧自由基(O-2·)，但是硫辛酸的還原態(tài)二氫硫辛酸能清除單線態(tài)氧以外的其他自由基，因此，硫辛酸和二氫硫辛酸在生物體內(nèi)的相互轉(zhuǎn)化和代謝再生過程中能清除上述所有自由基。研究顯示，二氫硫辛酸是生物體系中過氧化亞硝基作用的優(yōu)先靶向分子之一。
二氫硫辛酸是一種強(qiáng)還原劑，可還原再生許多氧化型抗氧劑如抗壞血酸、維生素E、谷胱甘肽(GSH)、輔酶Q、硫氧還蛋白等。硫辛酸和DHLA的氧化還原激活了生物體內(nèi)其他抗氧劑的代謝循環(huán)，形成獨(dú)特的生物抗氧化劑再生循環(huán)網(wǎng)絡(luò)，維持機(jī)體正常的抗氧劑水平，共同發(fā)揮生物抗氧化作用。
再生其他抗氧化劑、抗氧化酶
當(dāng)一種抗氧化劑或抗氧化酶中和一個(gè)自由基后，它就會變成氧化狀態(tài)，在被還原或再生以前不能夠再中和其他自由基。二氫硫辛酸是一種有效的還原劑，能夠再生許多種抗氧化劑。
有資料顯示：機(jī)體內(nèi)維生素E消除或氧化自由基后，維生素C能夠使維生素E恢復(fù)到原來的活性形式，而維生素C能夠被谷胱甘肽循環(huán)再利用。谷胱甘肽是一種重要的水溶性抗氧化劑，它可以由含硫氨基酸半胱氨酸合成。細(xì)胞內(nèi)半胱氨酸的量決定了谷胱甘肽的合成水平。通過細(xì)胞培養(yǎng)二氫硫辛酸能夠提高半胱氨酸的吸收，因此導(dǎo)致谷胱甘肽的合成增加。
硫辛酸能顯著增加細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽水平。谷胱甘肽是一種水溶性內(nèi)生抗氧劑，參與許多重要的生理過程，谷胱甘肽缺乏會導(dǎo)致活性氧物種的產(chǎn)生和線粒體功能紊亂，最終導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞凋亡。
Parkinson癥的重要生化特征就是谷胱甘肽水平的顯著降低，因此硫辛酸對Parkinson癥的防治具有積極作用。谷胱甘肽在生物體內(nèi)的合成受半胱氨酸利用率的影響。硫辛酸可被細(xì)胞快速吸收并還原為二氫硫辛酸，分散到各個(gè)組織中。二氫硫辛酸將胱氨酸還原為半胱氨酸。細(xì)胞對半胱氨酸的吸收速率比對胱氨酸的吸收快十倍，因而加快了谷胱甘肽的生物合成。二氫硫辛酸可使谷胱甘肽的濃度增加30%～70%。
螯合金屬離子
生物體內(nèi)鐵、銅、汞、鎘等過渡金屬離子能催化過氧化氫分解產(chǎn)生強(qiáng)毒性的羥基自由基，導(dǎo)致組織損傷。硫辛酸和二氫硫辛酸能夠螯合這些金屬離子，從而抑制自由基的形成。硫辛酸能夠通過某一種方式螯合或吸附金屬離子，阻止它們產(chǎn)生自由基，降低過氧化程度，乃至起到重金屬離子中毒的解毒作用。
硫辛酸對砷、鎘離子的螯合特別有效。當(dāng)硫辛酸與砷的摩爾比為8∶1時(shí)，可完全防止小鼠和狗的砷中毒。硫辛酸與一種琥珀酸衍生物聯(lián)合給藥可預(yù)防鉛中毒。硫辛酸能螯合銅離子，使銅經(jīng)尿液排出，肝功能恢復(fù)正常，從而減輕wilson氏病神經(jīng)及精神紊亂綜合征。
調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄
NF-KB作為一種轉(zhuǎn)錄因子能夠附著在DNA上而影響某些基因的轉(zhuǎn)錄水平。NF-KB在調(diào)控與發(fā)炎和一些病理方面疾病有關(guān)的基因方面起到重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)，硫辛酸可以顯著降低VXAM-1轉(zhuǎn)錄的數(shù)量。0.5mmol／升和5.0mmol／升硫辛酸可以使單核細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的黏附下降。
硫辛酸的應(yīng)用
目前對硫辛酸的應(yīng)用主要是在衰老與疾病的防治方面。國內(nèi)外學(xué)者已從事了大量的研究，取得了一定的成績。我國將硫辛酸作為急慢性肝炎、肝硬化、肝昏迷和脂肪肝等肝病的治療。研究發(fā)現(xiàn)糖尿病患者每天口服600毫克硫辛酸，三個(gè)月后，血漿過氧化水平明顯低于沒有服有硫辛酸的糖尿病患者。
有資料顯示，短期內(nèi)給老齡鼠食物中補(bǔ)充硫辛酸可以降低活性氧的產(chǎn)量，改善線粒體內(nèi)的能量代謝，降低氧化應(yīng)激，增強(qiáng)機(jī)體活力，改善短期記憶力。動物試驗(yàn)證明，硫辛酸對于腦缺血一再灌注損傷也具有保護(hù)作用，可以使梗塞面積明顯縮小，提高腦缺血大鼠存活率。大鼠服用30毫克的硫辛酸可以抑制鈣離子誘導(dǎo)的腦、心、睪丸的脂質(zhì)過氧化，使Ca2+、Na+、Mg2+、ATP酶的活性降低�？诜蚴庆o脈注射克羅倫特的肉子雞飼糧中補(bǔ)充每千克100毫克硫辛酸，可以顯著地降低肉雞腹脂重并提高胸肌蛋白含量，促進(jìn)脂肪酸在肝臟及脂肪組織的周轉(zhuǎn)。白兆鵬等試驗(yàn)表明，在常溫狀態(tài)下，飼糧中補(bǔ)充硫辛酸沒有顯著提高產(chǎn)蛋雞的生產(chǎn)性能，但是高溫應(yīng)激環(huán)境下向產(chǎn)蛋雞飼糧中補(bǔ)充硫辛酸可以顯著緩解熱應(yīng)激對產(chǎn)蛋雞機(jī)體的不利影響，提高機(jī)體的抵抗能力。楊國宇等試驗(yàn)證明：在肉雞飼糧中添加適宜水平的硫辛酸可以降低血液中甘油三酯、膽固醇的含量，降低肝臟中脂肪的含量。
小結(jié)
硫辛酸是已知天然抗氧化劑中效果最強(qiáng)的一種，能夠再生內(nèi)源性抗氧化劑，被稱為“抗氧化劑的抗氧化劑”，其抗氧化作用是非常突出的，有著很大的應(yīng)用潛力。硫辛酸作為一種新型的飼料添加劑應(yīng)用在動物生產(chǎn)中將會有很大的發(fā)展前景。目前對硫辛酸的清除自由基能力的研究較多，但對其體內(nèi)代謝動力學(xué)的研究，對其類似物及衍生物等的功能尚需要進(jìn)一步研究。
作者： 吳瓊；白兆鵬；孫文志；劉佰陽 來源： 三農(nóng)在線
硫辛酸的理化特性
硫辛酸為白色結(jié)晶體，是一種天然成分。天然合成的硫辛酸只有R異構(gòu)體，化學(xué)合成的硫辛酸是一種由50%R型硫辛酸和50%S型硫辛酸組成的混合體。硫辛酸右旋體mp46℃～48℃，比旋度+104℃(23℃苯中)，左旋體mp45℃～47.5℃，比旋度-113℃(23℃苯中)，外消旋體mp60℃～61℃、bp160℃～165℃。硫辛酸既溶于水又溶于脂肪類溶劑，極易溶于脂類溶劑中。分子式為C8H14O2S2，分子量為206.33。
硫辛酸的分布
動植物組織中硫辛酸通常與蛋白質(zhì)分子中賴氨酸殘基的ε氨基共價(jià)結(jié)合，以酰胺鍵的形式存在。硫辛酸含量最高的植物是菠菜，其次是番茄和甘藍(lán)。在動物體內(nèi)肝臟和腎臟組織中硫辛酸含量最高。
硫辛酸的生物學(xué)功能
硫辛酸是丙酮酸脫氫酶的輔助因子。
它是代謝性抗氧劑，在生物體內(nèi)可以轉(zhuǎn)化為還原型的二氫硫辛酸。近年來，硫辛酸和二氫硫辛酸在抗氧化、糖代謝、糖尿病并發(fā)癥和其他多種疾病治療方面的重要作用受到國際生物醫(yī)學(xué)界的高度關(guān)注。
作為輔酶調(diào)節(jié)機(jī)體的正常代謝
硫辛酸是線粒體內(nèi)催化能量代謝幾種復(fù)雜混合酶所必需的輔酶，參與三羧酸循環(huán)中α-酮酸的氧化脫羧反應(yīng)，在細(xì)胞的新陳代謝、細(xì)胞內(nèi)能量產(chǎn)生方面也起到重要的作用。沒有硫辛酸，細(xì)胞不能利用糖來產(chǎn)生能量，就會死亡。研究發(fā)現(xiàn)，硫辛酸可以增加心肌對葡萄糖的攝取和利用，使心肌對氧的攝取能力及心肌內(nèi)ATP水平恢復(fù)正常，增加心輸出量。
調(diào)節(jié)氧化———抗氧化系統(tǒng)
當(dāng)有大量游離的硫辛酸可以利用的時(shí)候，硫辛酸能夠發(fā)揮抗氧化劑的作用。硫辛酸進(jìn)入細(xì)胞后一部分可被還原為二氫硫辛酸，在體內(nèi)以硫辛酸和二氫硫辛酸兩種形式存在。硫辛酸和二氫硫辛酸二者相互補(bǔ)充、相互協(xié)調(diào)，充分發(fā)揮高效的抗氧化作用。
硫辛酸可清除羥基自由基(·OH)、過氧化氫(H2O2)、單線態(tài)氧(102)、一氧化氮自由基(NO·)、過氧化亞硝基(·00N0)和次氯酸(HC10)。雖然硫辛酸不能清除過氧化物自由基(ROO·)和超氧自由基(O-2·)，但是硫辛酸的還原態(tài)二氫硫辛酸能清除單線態(tài)氧以外的其他自由基，因此，硫辛酸和二氫硫辛酸在生物體內(nèi)的相互轉(zhuǎn)化和代謝再生過程中能清除上述所有自由基。研究顯示，二氫硫辛酸是生物體系中過氧化亞硝基作用的優(yōu)先靶向分子之一。
二氫硫辛酸是一種強(qiáng)還原劑，可還原再生許多氧化型抗氧劑如抗壞血酸、維生素E、谷胱甘肽(GSH)、輔酶Q、硫氧還蛋白等。硫辛酸和DHLA的氧化還原激活了生物體內(nèi)其他抗氧劑的代謝循環(huán)，形成獨(dú)特的生物抗氧化劑再生循環(huán)網(wǎng)絡(luò)，維持機(jī)體正常的抗氧劑水平，共同發(fā)揮生物抗氧化作用。
再生其他抗氧化劑、抗氧化酶
當(dāng)一種抗氧化劑或抗氧化酶中和一個(gè)自由基后，它就會變成氧化狀態(tài)，在被還原或再生以前不能夠再中和其他自由基。二氫硫辛酸是一種有效的還原劑，能夠再生許多種抗氧化劑。
有資料顯示：機(jī)體內(nèi)維生素E消除或氧化自由基后，維生素C能夠使維生素E恢復(fù)到原來的活性形式，而維生素C能夠被谷胱甘肽循環(huán)再利用。谷胱甘肽是一種重要的水溶性抗氧化劑，它可以由含硫氨基酸半胱氨酸合成。細(xì)胞內(nèi)半胱氨酸的量決定了谷胱甘肽的合成水平。通過細(xì)胞培養(yǎng)二氫硫辛酸能夠提高半胱氨酸的吸收，因此導(dǎo)致谷胱甘肽的合成增加。
硫辛酸能顯著增加細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽水平。谷胱甘肽是一種水溶性內(nèi)生抗氧劑，參與許多重要的生理過程，谷胱甘肽缺乏會導(dǎo)致活性氧物種的產(chǎn)生和線粒體功能紊亂，最終導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞凋亡。
Parkinson癥的重要生化特征就是谷胱甘肽水平的顯著降低，因此硫辛酸對Parkinson癥的防治具有積極作用。谷胱甘肽在生物體內(nèi)的合成受半胱氨酸利用率的影響。硫辛酸可被細(xì)胞快速吸收并還原為二氫硫辛酸，分散到各個(gè)組織中。二氫硫辛酸將胱氨酸還原為半胱氨酸。細(xì)胞對半胱氨酸的吸收速率比對胱氨酸的吸收快十倍，因而加快了谷胱甘肽的生物合成。二氫硫辛酸可使谷胱甘肽的濃度增加30%～70%。
螯合金屬離子
生物體內(nèi)鐵、銅、汞、鎘等過渡金屬離子能催化過氧化氫分解產(chǎn)生強(qiáng)毒性的羥基自由基，導(dǎo)致組織損傷。硫辛酸和二氫硫辛酸能夠螯合這些金屬離子，從而抑制自由基的形成。硫辛酸能夠通過某一種方式螯合或吸附金屬離子，阻止它們產(chǎn)生自由基，降低過氧化程度，乃至起到重金屬離子中毒的解毒作用。
硫辛酸對砷、鎘離子的螯合特別有效。當(dāng)硫辛酸與砷的摩爾比為8∶1時(shí)，可完全防止小鼠和狗的砷中毒。硫辛酸與一種琥珀酸衍生物聯(lián)合給藥可預(yù)防鉛中毒。硫辛酸能螯合銅離子，使銅經(jīng)尿液排出，肝功能恢復(fù)正常，從而減輕wilson氏病神經(jīng)及精神紊亂綜合征。
調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄
NF-KB作為一種轉(zhuǎn)錄因子能夠附著在DNA上而影響某些基因的轉(zhuǎn)錄水平。NF-KB在調(diào)控與發(fā)炎和一些病理方面疾病有關(guān)的基因方面起到重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)，硫辛酸可以顯著降低VXAM-1轉(zhuǎn)錄的數(shù)量。0.5mmol／升和5.0mmol／升硫辛酸可以使單核細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的黏附下降。
硫辛酸的應(yīng)用
目前對硫辛酸的應(yīng)用主要是在衰老與疾病的防治方面。國內(nèi)外學(xué)者已從事了大量的研究，取得了一定的成績。我國將硫辛酸作為急慢性肝炎、肝硬化、肝昏迷和脂肪肝等肝病的治療。研究發(fā)現(xiàn)糖尿病患者每天口服600毫克硫辛酸，三個(gè)月后，血漿過氧化水平明顯低于沒有服有硫辛酸的糖尿病患者。
有資料顯示，短期內(nèi)給老齡鼠食物中補(bǔ)充硫辛酸可以降低活性氧的產(chǎn)量，改善線粒體內(nèi)的能量代謝，降低氧化應(yīng)激，增強(qiáng)機(jī)體活力，改善短期記憶力。動物試驗(yàn)證明，硫辛酸對于腦缺血一再灌注損傷也具有保護(hù)作用，可以使梗塞面積明顯縮小，提高腦缺血大鼠存活率。大鼠服用30毫克的硫辛酸可以抑制鈣離子誘導(dǎo)的腦、心、睪丸的脂質(zhì)過氧化，使Ca2+、Na+、Mg2+、ATP酶的活性降低�？诜蚴庆o脈注射克羅倫特的肉子雞飼糧中補(bǔ)充每千克100毫克硫辛酸，可以顯著地降低肉雞腹脂重并提高胸肌蛋白含量，促進(jìn)脂肪酸在肝臟及脂肪組織的周轉(zhuǎn)。白兆鵬等試驗(yàn)表明，在常溫狀態(tài)下，飼糧中補(bǔ)充硫辛酸沒有顯著提高產(chǎn)蛋雞的生產(chǎn)性能，但是高溫應(yīng)激環(huán)境下向產(chǎn)蛋雞飼糧中補(bǔ)充硫辛酸可以顯著緩解熱應(yīng)激對產(chǎn)蛋雞機(jī)體的不利影響，提高機(jī)體的抵抗能力。楊國宇等試驗(yàn)證明：在肉雞飼糧中添加適宜水平的硫辛酸可以降低血液中甘油三酯、膽固醇的含量，降低肝臟中脂肪的含量。
小結(jié)
硫辛酸是已知天然抗氧化劑中效果最強(qiáng)的一種，能夠再生內(nèi)源性抗氧化劑，被稱為“抗氧化劑的抗氧化劑”，其抗氧化作用是非常突出的，有著很大的應(yīng)用潛力。硫辛酸作為一種新型的飼料添加劑應(yīng)用在動物生產(chǎn)中將會有很大的發(fā)展前景。目前對硫辛酸的清除自由基能力的研究較多，但對其體內(nèi)代謝動力學(xué)的研究，對其類似物及衍生物等的功能尚需要進(jìn)一步研究。
作者： 吳瓊；白兆鵬；孫文志；劉佰陽 來源： 三農(nóng)在線
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