(中国农业大学动物医学院,北京海淀100094)
中图分类号:R977.2 文献标识码:E 文章编号:0529-6005(2002)12-0034-03
1 维生素A和胡萝卜素之间的互作关系
人们认识维生素A是通过治疗夜盲症而获得的,1906~1912年Hokins发现在牛奶乙醇提取物中存在能促进生长的物质,之后, Mccollum和Davis发现在黄油和蛋黄中含有一种脂溶性物质,有利于小鼠生长,并取名为“脂溶性A物质”,1919年Steenbock发现了胡萝卜素,1931年瑞士科学家Karrel和他的同事们因从比目鱼肝油中分离出活性物质,并确立了维生素A的化学结构,为此与核黄素的研究工作一起而获得了诺贝尔奖,1947年成功地人工合成了维生素A。
维生素A是最重要的脂溶性维生素之一,也是研究比较深入的维生素之一。它的主要功能是:维持机体的正常视觉功能,保证动物骨骼、牙齿正常生长,保护上皮系统的完整,增强机体的抗病能力等。
维生素A的主要来源有两个:一个是从动物组织中直接获取维生素A;另一个是植物组织中的胡萝卜素在体内转化而来。前者对肉食动物十分重要;后者对杂食动物和草食动物十分重要,尤其是对草食动物更为重要。目前已经发现的胡萝卜素有500多种,但只有10多种具有活性,α-、β-、γ-胡萝卜素和隐黄素最为重要,其中β胡萝卜素的维生素A活性最高。
β-胡萝卜素在肠道被吸收受多种因素的影响,胆盐起着十分重要的作用,一旦β-胡萝卜素通过小肠黏膜后,可被分解为两个分子的视黄醇,其作用酶为双加氧酶,氧和Fe++的存在也是十分必要的。在β-胡萝卜素转变为视黄醇的过程中,有两个因素是十分重要的,一是蛋白质的摄入在一定程度上影响β-胡萝卜素裂解为视黄醇,蛋白质摄入高的动物,肝脏中维生素A的贮存也高;二是甲状腺的影响,抗甲状腺药物可降低大鼠分解β-胡萝卜素的比率。
进入机体的胡萝卜素只有1/3被机体吸收,在所吸收的胡萝卜素中,只有1/2的β-胡萝卜素和1/4的其他类β胡萝卜素转变为维生素A。因此β-胡萝卜素相当于1/6维生素A活性,其他类胡萝卜素相当于1/12的维生素A的活性。
动物摄入低剂量的胡萝卜素,即在每日需要量或更低时,其吸收和转换效果良好,当摄入大量的胡萝卜素时,其吸收和转换效果不良,这是因为机体的吸收和转换系统已饱和了。处于维生素A边缘缺乏的动物,肠内胡萝卜素双加氧酶活性高于摄入足够视黄醇的动物,摄入大剂量维生素A的动物,胡萝卜素转化为维生素A的效率降低。这种机制可以使机体免于大量胡萝卜素转化为维生素A,造成机体维生素A中毒。
现已证明β-胡萝卜素在抗氧化作用和提高机体免疫力方面起着十分重要的作用,并且胡萝卜素即使在高剂量的情况下对动物也是无害的,但这并不意味着可以用胡萝卜素代替维生素A,因为饲料中的胡萝卜素不能通过胎盘屏障,在分娩前大量食入含胡萝卜素的饲料并不能使新生犊牛、绵羊或山羊羔肝脏维生素A的贮存增加,并且过多的胡萝卜素可以影响磷的吸收,造成骨骼的正常代谢和矿化障碍。
动物血清β-胡萝卜素和维生素之间的相关关系,不同的试验得出的结论不尽相同,同一试验的不同时期,其相关关系也有一定的变化,有人认为它们之间存在相关关系,有人认为它们之间无相关关系。
2 维生素A和维生素D之间的互作关系
人们对维生素D的认识始于本世纪初,1922年Mccollum发现,鱼肝油中所有的维生素A遭破坏以后,它仍然具有预防佝偻病的能力,因此认识到鱼肝油中还含有另外一种脂溶性维生素,并命名为维生素D。1932年Windans和Askew从辐射过的麦角固醇里分离出维生素D2结晶,1936年Brockmann从金枪鱼肝油里分离出维生素D3结晶,1952年Woodward完成了维生素D的首次合成,1965年他曾因这项成就和其他类似的成就而获得诺贝尔化学奖。1966年Lund和Leluca发现维生素D需在机体内转变成为活性形式才发挥其生理功能,自此以后维生素D的研究有了突飞猛进的发展。
目前,维生素D的研究主要集中于以下领域:(1)阐明维生素D代谢途径的详情。(2)描述维生素D代谢的内分泌调节的特性。(3)在分子水平上澄清1,25-(OH2)-D对肠和胃的作用方式。(4)维生素D代谢产物诊断测定法的发展。(5)维生素D代谢物和类似物对治疗各种矿物质代谢疾病的应用。
无论是饲料中的维生素D,还是机体自身合成的维生素D,被吸收以后,均需要与维生素D结合蛋白结合,运输到肝脏,被代谢为25-OH-D,再被带到肾脏代谢为1,25-(OH)2-D或24,25-(OH)2-D。25-OH-D是维生素D在体内的主要循环形式,也标志着肝脏转化维生素D的能力,1,25-(OH)2-D被认为是活性最强的维生素D代谢产物,它执行着维生素D的全部功能。
适量的维生素A和维生素D对维持动物生长、骨骼的代谢、提高机体免疫力等方面均有着十分重要的作用。但是由于维生素A和维生素D均属于脂溶性维生素,且在肝脏中都有大量贮存,所以当二者在日粮中的含量不适当时容易造成相互影响。
Hazzard等发现,大量维生素A进入小牛机体,可使其血清白蛋白下降,球蛋白上升,谷草转氨酶明显升高,肝脏和肾脏体积增大,严重受到损伤。Metz等人分别用不同剂量维生素A和维生素D饲喂火鸡发现,高剂量维生素A可以造成生长缓慢、体重下降、骨骼变软、易折、胫骨骺增大、骨骼矿物质减少等,出现类似佝偻病的症状;高剂量的维生素D,在前期,火鸡生长正常,21天后,生长变慢,骨骼出现病理性改变和软组织钙化;高剂量维生素A和高剂量维生素D组的火鸡生长则基本正常。因此,Metz等人推测,大量维生素A进入机体,可以造成骨骼的生长和代谢紊乱。
给大鼠大量的维生素A不仅可以引起钙、磷排出增加,同时还可造成骨中骨胶和粘多糖的丢失。维生素D中毒时,给予高剂量的维生素A,可缓解维生素D中毒的程度;非经肠道给犬大量的维生素A引起的维生素A中毒,可通过注射大量的维生素D3和维生素E而使症状明显缓解。
金久善等每周给成年健康黑白花乳牛100万IU维生素A,8周以后发现,血清钙、磷呈下降趋势,AKP活性明显升高,血清维生素D3水平显著下降, 25-OH-D3极显著降低,l,25(OH)2-D3水平亦呈下降趋势,从而证实了Metz的假说。维生素A和维生素D在体内有几个相互作用的部位:第一个部位是肠道,经口进入机体的维生素 A和维生素 D,首先在肠道相互干扰,影响吸收;第二部位是肝脏和肾脏,由于肝脏和肾脏是维生素A和维生素D的贮存和排泄场所,同时也是维生素D代谢为活性产物25-OH-D和1,25-(OH)2-D场所,因此,大量维生素A进入机体,影响维生素D活性产物的生成;第三个部位,维生素A和维生素D对维持成骨细胞和破骨细胞的位置及数量起着十分重要的作用,因此,维生素A和维生素D的相互作用尚表现在骨细胞的水平上,但其作用机制尚不清楚,有待进一步研究。
3 维生素A和维生素E之间的互作关系
1922年Evans和Bishop发现,莴苣和麦胚中的脂溶性膳食因子对大鼠的正常繁殖是必不可少的,1924年Sure将该因子命名为维生素E,1936年Evans及其同事从麦胚油中分离出了结晶性维生素E,命名为生育酚,1938年Kaorer首次合成了维生素E。维生素E在保证动物正常生殖机能、抗氧化作用和提高机体免疫力等方面起着十分重要的作用,在抗氧化作用方面,维生素E和硒的作用密切相关。
维生素E和其他脂溶性维生素一样,它的吸收受很多因素的影响,胆盐的存在有利于维生素E的吸收,不饱和脂肪酸削弱维生素E在小肠内的吸收,肠内其他脂类、维生素A、油酸的浓度过高,也削弱维生素E的吸收比例。维生素E和维生素A等脂溶性维生素以及油脂之间存在着吸收竞争,既影响胶粒微团的数量,又影响穿透绒毛刷状缘的数量。
饲喂高水平的维生素A,食糜中的生育酚在进入十二指肠以前就开始氧化了,从生育酚分解而来的葡糖苷酸增加2倍。使用大剂量维生素A时要增加维生素E的添加量,维生素E对维生素A具有保护作用,这是因为维生素E是氢醌的单醚,被氧或氧化剂氧化的速度快,这就是说,抑制不饱和脂肪酸含量高的物质氧化时,维生素E本身先氧化。王建霞、王和民报道了肉仔鸡卵黄囊内维生素E对维生素A的保护作用,当α-生育酚含量呈等级性增高时,维生素A含量也呈相应等级性增高。
血浆中维生素A和维生素E水平显著受日粮维生素A和维生素E水平的影响,随日粮中维生素A添加量的增加,血浆中的维生素A水平呈线性升高,α-生育酚的水平随之降低,高维生素A日粮降低血浆维生素E的水平。日粮中维生素E添加量增加,血浆中α-生育酚的水平亦增加,维生素A的水平在某种程度上也增加。日粮中添加大剂量的维生素E可部分减缓维生素A过高而造成的血浆维生素E迅速下降。
肝脏中维生素A和维生素E浓度对日粮中添加不同剂量的维生素地维生素E的反应与血浆类似,并与血浆中维生素A和维生素E的含量密切相关,同时大剂量的维生素E可增加维生素A在肝脏的贮存,大剂量的维生素A促使肝脏内的维生素E的贫化。
日粮中添加维生素A和维生素E对免疫器官生长发育,体外淋巴细胞受非特异性抗原刺激应答能力,以及血浆中抗体的生成具有广泛的影响,这种影响不是彼此孤立的,也不是规律性的加性效应,而是一定范围内与血浆中维生素A、维生素E浓度比值相关,二者比值在15~20范围内,淋转效果最佳。
Jenkins和Mitchell用不同剂量的维生素A和维生素E饲喂大鼠发现,维生素A和维生素E对大鼠的生长有显著的影响,随维生素E摄入增加,体重增加,而随维生素A的增加,体重下降,二者共同作用相互抵消,接近对照组,维生素A使脾脏、肾上腺重量增加,维生素E抵消这种作用,维生素A和维生素E二者的互作作用尚表现血浆蛋白的方面。
4 维生素A和维生素K之间的互作关系
维生素K是脂溶性维生素中发现较晚的一个,1919年Dam观察到,一些实验饲料可使鸡产生致死性出血,给以苜蓿和鱼粉,可防止出血,又发现这些饲料中能用乙醚提取一种活性因子,1935年命名为维生素K,1939年Dam和Karrer分离出纯维生素K,Almquist和Klose人工合成了维生素K,1943年Dam因其卓越的成就获得了诺贝尔奖。起初认为维生素K功能只局限于肝脏及其正常的凝血机制,但随着“维生素K依赖蛋白”的发现,这种认识才得以突破。
维生素K的主要功能是促进肝脏生成凝血酶原(凝血因子Ⅱ)和凝血因子Ⅶ、Ⅸ和Ⅹ。维生素K还参与体内氧化还原作用,是呼吸链的一个组成部分,位于黄酶和细胞色素之间,参与电子传递和氧化磷酸化过程。
维生素A可拮抗维生素K的合成和吸收利用。高剂量的维生素A可造成凝血酶原降低,导致大鼠出血,并且这种低凝血酶原可被维生素K纠正,视黄酸的这种作用比维生素A乙酸酯要强。根据Light等人的研究,每天摄入 80009~9000 IU的维生素A对凝血酶原活性没有明显的影响,每天摄入35 000~40 000 IU维生素 A即可造成凝血酶原下降,很多动物会在10天之内因脑出血而死亡。Walker等人认为这种出血现象并不是单纯由于凝血酶原活性降低造成。 Robal和Quick等人发现维生素A过高并不引起鸡凝血酶原活性降低,造成出血。由此推测,维生素A引起大鼠低血酶原症可能是由于维生素A在肠道内抑制了微生物合成维生素K造成。
我们在犬猫临床上也发现,过食动物肝脏造成维生素A中毒时,犬猫的出血时间延长,停止食用动物肝脏,应用维生素K治疗,犬猫可很快治愈。
维生素K可抑制视黄酯的水解,影响维生素A的吸收,缓解维生素A引起的一系列反应。也有的研究认为维生素K不能改善维生素A过高引起的中毒症状。
5 维生素E和维生素K之间的互作关系
20世纪70年代人们发现,大剂量的维生素E可抑制人的血液凝固,病人每日摄入 1200 IU维生素E引起凝血因子的活性下降。业已证明大剂量维生素E抑制维生素K的肠道吸收,影响维生素K的功能,造成血清肝酶活性的变化,生长障碍,肝脏损伤,微弱的致畸形作用;另一方面,当有形成血栓的危险时,可应用维生素K拮抗物维生素E进行治疗。也有的研究发现,维生素E和维生素K在化学性质上的类似,生物作用上也有相似之处,临床上它们之间也有部分取代作用。(参考文献略)