鱼类维生素C营养的研究概况

唐黎 李辉牟 洪民 姚俊杰 安苗

抗坏血酸(Ascorbic Acid)即维生素C在鱼类营养中具有重要作用，大量的研究表明：抗坏血酸是包括鱼类在内的各种动物维持正常生理功能所必不可少的微量营养成分之一。经过多年的努力，目前有关维生素C营养的研究已经取得了一些成果，同时也积累了大量的资料。有关鱼类维生素C营养的研究已经从单纯以生长、饵料系数等表观的指标评价维生素C营养的阶段发展到了从组织水平、细胞水平甚至分子水平上认识维生素C营养的阶段。本文以近年来国内外有关鱼类维生素C营养研究的成果为基础，从鱼类维生素C营养需要量、鱼类免疫与维生素C的关系、鱼类繁殖与维生素C营养以及影响鱼类维生素C利用的因素等方面加以综述。

1 鱼类对维生素的合成能力

动物肝脏中存在的古洛内酯氧化酶(L-gulonolactone oxidase，GLO)是合成维生素C的必要条件。许多陆生动物如牛、羊、马、猪、鸡等体内具有这种酶，它们能合成维生素C，而灵长类的人、猴、猿以及某些鸟类和昆虫体内没有该酶活性，因而不具备这种能力。

GLO是抗坏血酸生物合成过程中最关键的酶之一，它的存在与否决定了某有机体是否具有合成抗坏血酸的能力。现有研究认为，大多数鱼类不具有这种能力。假设鱼类抗坏血酸生物合成与较高等的脊椎动物具有相同的途径，即在细胞质中从D-葡萄糖开始，经过葡萄糖醛酸途径得到L-古洛内酯，那么就像在高等脊椎动物中那样，合成反应的最后一步：由L-古洛内酯得到L-古洛内酯-2-酮（在微体中由GLO所催化）。实际上与鸟类和哺乳类在肝脏或肾脏或二者同时发现GLO活性不一样，爬行类、两栖类和鱼类仅在肾中有GLO活性。

为了认识鱼类合成维生素C的能力，将由14C标记的D－葡萄糖和D-葡萄糖醛酸内酯注射入鲤鱼和魳鱼体内。经过一段时间后，测定其内脏维生素C的14C。结果表明：鲤和魳能利用上述糖为原料合成维生素C。由此证明，鲤和魳具有合成维生素C的能力。但对许多鱼类而言，合成维生素C的能力是低下的，甚至是可以忽略的。鲤鱼、鲶鱼肝脏中均具有GLO活性，而在虹鳟、香鱼、鳗鲡、真鲷、罗非鱼以及大西洋庸鲽等体内都未发现上述酶。

值得一提的是：作为一个特殊的群体而存在的，如西伯利亚鲟（Siberian sturgeon，Acipenser baeri brandt）、白鲟（White sturgeon，Acipenser transmontanus）、湖鲟（Lake sturgeon，Acipenser fulvescens R.）等几种鲟形目冷水性鱼类肾脏中具有GLO活性，而且GLO在白鲟体内各组织的分布与该组织抗坏血酸沉积量成负相关，鲟鱼对抗坏血酸的转运过程可能在头肾中完成。因此与现有的许多鱼类不一样，它们能够合成维生素C。正因为这样，有关鲟形目鱼类内源性维生素C与由VE介导的抑制脂肪氧化的研究代表了一种独特的研究模式。另有研究认为：海七鳃鳗具有合成抗坏血酸的能力，并证明海七鳃鳗是现存的被证明体内具有GLO活性的最古老的脊椎动物，而且海湾及入海口地区海七鳃鳗(sea lamprey)体内抗坏血酸水平及其在一年中随种群迁移和生理周期的变化而变化的规律也代表了另一种研究模式。因而，开展对鲟形目鱼类抗坏血酸生物合成率代谢机制以及海七鳃鳗在各个生命阶段处于特殊生理条件下时对抗坏血酸的需要量的研究具有重要的意义。

2 鱼类维生素C营养的需要量

事实上，无论是在实验条件下还是在生产实践中，影响鱼类维生素C需要量的因素很多。而且目前关于维生素C需要量尚无统一的评价标准。如鱼类的生长状况，所处的水体环境、年龄阶段、生理状态，所用维生素C的剂型等都可能影响鱼类维生素C的需要量。故本文在列出鱼的种类、规格、评价指标、需要量的同时，也将实验所用维生素C的剂型列入表中，以期使数据更有可比性。鱼类维生素C的需要量见表1。

表1 鱼类维生素C的需要量

关于采用何种指标来衡量鱼类对水溶性维生素需要量的问题，不同研究者有不同看法。由于大部分B族维生素在肝脏中只能蓄积到某种程度，多余的量很快被排泄，因此，使肝脏中某种水溶性维生素的蓄积达到最大时的饲料维生素含量即可确定为该种维生素的需要量。目前有学者认为鱼类维生素C的需要量至少应分为五级，即：维持需要、伤愈需要、正常生长需要、最适生长需要、最适免疫需要等。有关鱼类维生素C需要量的报道层出不穷，但是基于不同的研究目的和实验人员对营养需要量的不同的理解，所得实验结果往往存在很大差异。如：对斑点叉尾鮰维生素C的需要量研究，采用不同标准有不同的需要量：①不出现缺乏症状时的需要量25 mg/kg；②肝脏中维生素C积累达到最大时的需要量为200 mg/kg；③达到最大生长时的需要量300 mg/kg；④产生最佳抗感染力和最佳抗体的需要量为3 000 mg/kg。

目前，根据何种指标来评价维生素C缺乏及需要量的问题仍然有很多的争议。很多学者采用机体组织如肝脏、头肾、肌肉、鳃等的维生素C沉积量来衡量鱼体维生素C的营养状况。Xiaojie Wang等的研究表明：肝脏维生素C沉积量与饲料中维生素C含量呈正相关（r=0.98），而肌肉、头肾、鳃中维生素C的沉积量却与饲料维生素C水平没有相关关系。

关于鱼类维生素C最低需要量的问题也一直是争论的焦点，而且尚未形成较为统一的标准。Xiaojie Wang等以墨斑牙鲆(Olive flounder)做实验得出将肝脏中维生素C沉积量不低于30 μg/g定为评价饲料中维生素C是否缺乏的下限。

3 维生素C营养与鱼类繁殖

已有研究表明，动物的成功繁殖与生殖期亲体的营养状况有关。在硬骨鱼类中，维生素C的大量沉积与性腺和脑组织有密切关系。维生素C作为一种天然的生物抗氧化剂，具有调节动物机体新陈代谢的机能，能使机体保持旺盛的代谢，促进性腺发育。Emata等在遮目鱼(Milkfish Chanos Chanos Forsskal)亲鱼饲料中添加0.1%的维生素C，结果表明：其产卵量、孵化率和累积存活率大于单独使用VE的对照组。

维生素C与维生素E一起调节动物内脏和性腺中类固醇类激素的生物合成，从而促进亲体性腺成熟和调控胚胎发育，改善亲体生殖性能。维生素C能保持机体内环境平衡，特别是保证卵膜结构的完整性，保护卵中DNA不被氧化破坏。艾春香等在河蟹雌体生殖期饲料中添加维生素C和维生素E，通过计算其性腺系数、产卵力、孵化率，测定各组织中超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD)和丙二醛(malonaldehyde，MDA)含量，认为：维生素C和维生素E在雌蟹体内很好地发挥了抗氧化的作用，使得SOD活性降低，并防止肝胰腺和卵巢脂质过氧化，对维持雌性亲体生殖性能有重要作用。Emata等认为，适量添加维生素C、维生素E可促进遮目鱼性腺发育，获得优质的鱼卵和优良的幼体。

有关维生素C在鱼类繁殖中对精子和卵子成活率、抗损伤能力等方面的研究也有一些报道。Dabrowski等将从野外捕获的鲈(Yellow perch,Perca flavescens)在实验室中饲养，用于研究性腺发育和抗坏血酸在卵、睾丸、肝脏和肾脏中沉积量的关系，结果表明：野生鱼的卵的抗坏血酸沉积量是精巢的两倍；测定还发现，性腺指数有性别差异，且抗坏血酸在雌性性腺中的沉积量比雄性高约十个百分点。进一步的研究还表明：精养条件下，越冬后性腺再发育的鲈表现出肝脏、肾脏和卵巢中抗坏血酸沉积量的减少，这很可能是由饲料中维生素C的水平过低引起的，而用含丰富抗坏血酸的饲料饲喂鲈，其卵巢和其他组织中抗坏血酸盐的量会出现惊人的增加。他们认为，抗坏血酸的掺入可能发生在卵子发育的后期，因而可以用维生素的沉积量作为评价鱼卵质量的指标。Moreau等对海七鳃鳗的研究还表明：GLO活性的散失在脊椎动物的系统发育过程中连续发生了很多次。在因繁殖迁移而禁食过程中，成熟的海七鳃鳗为保证具有高质量的配子而向性腺中提供大量的抗坏血酸，并通过有机体的合成来维持抗坏血酸在机体中的高沉积量。基于对海七鳃鳗整个个体抗坏血酸的生物合成和沉积量的测定，他们还估计：其体内抗坏血酸的日更新率为机体总贮存量的4%～5%左右。

已有研究表明：精子DNA易受破坏与体内抗氧化剂水平过低有关。用添加了不同水平的抗坏血酸盐的饲料饲喂虹鳟雄鱼，已知所用抗坏血酸水平低于虹鳟最适生长需要量的几个百分点，结果表明：各处理水平与精液中抗坏血酸的量相对应，虹鳟精液中抗坏血酸的低水平与子代中不正常胚胎的高百分率紧密相关。流式细胞仪测定DNA组分显示，在不正常胚胎中，34.8%是单倍体和非整倍体的。他们还发现：紫外线照射精子会使子代出现不正常发育，这与抗氧化剂低水平的精液所形成的不正常胚胎发育很相似。抗坏血酸直接供给精子并不能阻止由紫外线照射所产生的损伤，精液中抗坏血酸水平过低与雄性精细胞受损有相关关系。Ciereszko等认为：饲料中抗坏血酸缺乏将导致精液蛋白含量和抗蛋白酶活性两项指标的降低，同时也使得鱼体天冬氨酸转移酶活性降低。Liu等也强调指出：在繁殖季节给亲鱼饲料中添加抗坏血酸能降低脂肪过氧化对精子的损害，从而有利于精子质量的提高。这一结果进一步强调抗坏血酸对精子质量的保护性作用。

就维生素C在鱼类繁殖中的应用研究现状，笔者认为应对以下几个方面的研究做更多投入：①维生素C作为抗氧化剂，在改善配子(包括精子和卵子)质量，阻止DNA受破坏能力和受精后抗应激能力的机理；②最佳成活率需要量和最适生理恢复需要量的研究；③在鱼类繁殖中维生素C作为内分泌调节剂的明确作用机理；④精养或有紫外线存在的条件下，维生素C对鱼类的性别决定或不育可能具有的作用。

4 维生素C营养与鱼类免疫

免疫(immunity)是机体识别和排斥清除抗原性异物，维持体内平衡和稳定的生理反应。与其它脊椎动物一样，鱼类也是通过免疫系统来抵抗外来病原体的侵害，维持机体的正常生理功能及自身内环境的稳定。根据免疫力形成的机理，可分为对抗原异物无针对性的非特异性免疫(non-specific immune)(现代免疫学将其改称为非特异性防御)和对抗原性异物有针对性的特异性免疫(specific immune)。使用免疫刺激物能激活机体的非特异性防御机制，从而抵抗病原微生物的入侵。在很多种鱼类如虹鳟、斑点叉尾鮰、大西洋鲑都已经证实，维生素C的缺乏会增加疾病的易感性。维生素C的缺乏也会导致抗体产生、补体活性、巨噬细胞功能、血清溶菌酶活性的降低。

4.1 维生素C与鱼类非特异性免疫

非特异性免疫是机体在种系进化过程中，逐渐建立起来的一系列个体出生时就具有的，对抗原异物无针对性的天然防御机能。鱼类的非特异免疫包括：①鳞片、皮肤和分布在胃肠道、泌尿生殖道黏膜表面的上皮细胞，以其特殊的解剖生理构成的屏障外物入侵的物理屏障，附着在这些物理屏障表面的黏液，以及黏液中的蛋白酶、凝集素、溶菌酶、溶酶体、障碍微生物动用的黏蛋白等构成的化学屏障；②一旦病原体突破外部屏障，血清补体、溶菌酶、转铁蛋白、天然溶血素、干扰素、C－反应蛋白以及粒细胞、巨噬细胞和单核细胞将作用于病原体，抵抗其侵袭和感染。

4.1.1 维生素C提高吞噬细胞的吞噬活性和杀伤力

吞噬细胞是鱼类非特异性细胞防御的主要细胞，鱼类的粒细胞(granular leukocytes)、单核细胞(monocytes)和巨噬细胞(macrophages)都具有吞噬功能，其吞噬杀菌的过程包括：趋化与识别黏附、吞噬胞饮、杀死消化和胞吐排出等四个步骤。粒细胞和单核细胞在鱼类的外周血中大量存在，巨噬细胞在肾、脾等淋巴器官中含量较丰富。大鳞鲆、高鳍大鳞乌鲂、金头鲷等水生动物日粮中添加高剂量的维生素C，其吞噬细胞的吞噬活性提高。

鱼类的吞噬细胞具有杀死或杀伤细菌和寄生虫幼虫的作用。维生素C提高吞噬细胞吞噬活性可能的机制如下：①提高吞噬细胞的运动趋化性。维生素C是通过清除体内组织胺的毒性，间接地增强嗜中性粒细胞的趋化反应，因为白细胞的趋化性与血浆维生素C的浓度无关，而与血浆中的组织胺呈显著负相关；②影响吞噬细胞趋化因子的合成。补体因子C5α和脱精氨酸C5α、巨噬细胞趋化因子(macrophage chemotactic factor，MCF)、中性粒细胞趋化因子(neutrophil chemotactic factor，NCF)对吞噬细胞具有趋化作用。当巨噬细胞通过吞噬或胞饮将病原物摄入胞内时，细胞膜上类似于哺乳动物的NADPH氧化酶被激活，使分子氧减少，并诱导生成超氧阴离子（O-2），进而转化产生多种杀菌力更强的活性氧化物：游离OH-、H2O2等（Secombes等，1992），这些活性氧化物可直接杀死病原体。日粮中添加高剂量的抗坏血酸，虹鳟细胞吞噬过程中的超氧阴离子（O-2）、游离OH-、H2O2产量提高，从而有利于吞噬作用的增强。

鱼类免疫细胞吞噬活动产生的氧自由基是高效的杀伤微生物因子，同时也是吞噬细胞自身的毒素。维生素C对鱼类细胞吞噬作用和杀伤能力的影响可能是由于其保护了吞噬细胞的膜和周围组织免受氧化损害，从而利于吞噬细胞功能的发挥。维生素C的重要功能之一就是能清除免疫细胞呼吸爆发产生的氧自由基，可保护嗜中性粒细胞和其它吞噬细胞在呼吸爆发期间免受氧化损害，从而利于提高其运动和吞噬能力。维生素C的水溶性和还原特性使其成为细胞内外有效的抗氧化物质，其通过还原维生素E，使维生素E恢复其抗氧化性，阻断脂肪的氧化链，保护细胞膜免受氧化损伤。

4.1.2 维生素C有利于鱼体皮肤保持完整性

鱼体皮肤受损是引发多种感染的重要原因。因此，防止鱼体受伤，促进伤口的尽快愈合显得尤为重要。维生素C在鱼类伤口的愈合过程中起到了重要的作用。对这方面已有报道的鱼类有金头鲷(Sparus aurata L)、印鲮(Cirrhinus mrigala)、虹鳟、斑点叉尾鮰、尼罗罗非鱼等。维生素C主要通过参与胶原蛋白的合成和肉芽组织(granulayion tissue)的形成而促进伤口的愈合。参与胶原蛋白合成是维生素C重要的生理作用，它是胶原转录翻译后修饰过程，即新生肽链中脯氨酸、赖氨酸经羟化酶作用转变成羟脯氨酸和羟赖氨酸过程的重要辅助因子。维生素C促进肉芽组织生长在于其参与肉芽组织中原胶原的合成，促进肉芽组织表层的中性粒细胞和巨噬细胞的吞噬作用和浸润(infiltration)、环化(encapsulatory)反应，抵抗感染、清除病理产物，为肉芽组织的生长扫清障碍。

4.2 维生素C促进淋巴细胞的增殖和特异性抗体的产生

特异性免疫是指个体出生后的生活过程中，接触抗原异物所形成的对抗原异物有针对性的免疫力。参与真骨鱼类特异性免疫应答的主要组织和器官有胸腺、前肾、脾脏以及消化道淋巴细胞与血液淋巴组织，细胞主要有巨噬细胞和淋巴细胞（鱼类具有类似于哺乳动物参与细胞免疫的T－淋巴细胞和参与体液免疫的B-淋巴细胞）、免疫球蛋白以及一些体液淋巴因子等。有颌鱼类血清中主要的免疫球蛋白类似于哺乳动物的IgM，血液中的相对水平较哺乳动物高，软骨鱼和肺鱼为高分子量的IgM五聚体，硬骨鱼为高分子量的IgM四聚体。鱼类与低等脊椎动物，同属于刚出现免疫球蛋白的生物，虽已具有免疫的基本特征，但较原始，与哺乳动物和鸟类相比有较大的差异。其抗体产生与哺乳动物和鸟类相比有如下特点：①抗体形成期较长，抗体滴度增高较慢，冷水性鱼类则更长；②在初次应答中，鱼类抗体持续期较长；③免疫记忆弱，受水温的影响，二次应答与初次应答抗体效价的比率一般较低，有的鱼类几乎没有区别，首次免疫和再次免疫产生的抗体都是IgM。因此，哺乳动物和鱼类不同，鱼类的非特异性防御在其抗病原体的入侵中起着更为重要的作用。

维生素C在免疫应答中起着重要作用。Verlhac等发现，高剂量的维生素C促进鱼类对某些细菌性和病毒性病原体的特异性抗体产生。日粮添加高剂量的维生素C提高虹鳟特异性抗体的产量。

另外，维生素C对鱼类免疫系统的提高作用可能是其降低一些金属离子，如Cd、Ni、Pb等对鱼类免疫系统产生毒性影响的原因，其机制可能是将这些有害金属转化成还原态，减少其吸收和加快其分泌排泄。

4.3 维生素C提高补体(Complement)活性

随着有颌鱼类的进化和免疫球蛋白的出现，鱼类补体激活通过经典途径得以实现。鱼类补体参与特异性和非特异性防御，与高等哺乳动物相似，具有由经典途径或旁路途径激活的细胞溶解作用，以及由被激活的补体组分释放的片段所行使的调理作用。日粮添加高剂量维生素C提高虹鳟、青石斑鱼(Epinephelus awoara)和金头鲷血浆补体的活性。目前认为，维生素C对补体活性的影响可能与C1的合成有关。C1是激活补体经典途径的第一补体成分，C1q是C1的一个组成成分，其胶原样区域含有丰富的羟脯氨酸残基。

5 影响鱼类维生素C利用的因素

鱼类生活在水中，就其机体本身而言，内外环境中各种因子的存在和变化都可能对其维生素C利用率产生影响。

5.1 日粮中维生素C剂型对鱼类利用率的影响

目前，在实验条件下和养殖生产中，所采用的维生素C剂型很多，如LAA（L－抗坏血酸）、LAMP（L-抗坏血酸单磷酸盐）、LAP-Mg（L-抗坏血酸磷酸镁）、LAP-Ca（L-抗坏血酸磷酸钙）、LAP-S（L-抗坏血酸磷酸硫化物）、LAPP（L-抗坏血酸多聚磷酸盐）等。剂型的不同，其稳定性必然存在差异，同时也使鱼类的利用率不同。

5.2 维生素E与维生素C在机体内的相互作用

有关维生素E与维生素C相互关系的研究，目前主要集中在它们对鱼类繁殖和免疫的影响方面。就维生素E与维生素C对鱼类免疫方面的研究报道认为：维生素E与维生素C一起作为抗氧化剂使用，它们对鱼类免疫有积极的作用。Ortuno等认为：高剂量的维生素E与维生素C对金头鲷的呼吸爆炸、补体和吞噬细胞活性有积极的影响，而且维生素E与维生素C在提高呼吸爆炸活性时存在一种相互促进的关系。Mulero等认为，日粮中增加维生素E和维生素C的量将使金头鲷头肾中白细胞和吞噬细胞的活性增加，同时使用维生素E和维生素C将提高呼吸爆炸的活力，他们还认为，维生素E和维生素C能调节金头鲷体内吞噬细胞的主要功能，并使这类细胞的亚显微结构发生改变。Wahli等也发现：日粮中高剂量的维生素E和维生素C能显著刺激淋巴细胞的增殖，同时提高巨噬细胞的活性。

5.3 其它物质与维生素C的关系

除了维生素E以外，n-3系列多不饱和脂肪酸（HUFA）、铁、锌与维生素C之间同样存在较为复杂的关系。Kosutarak等认为，日粮中LAP-Mg的水平和鱼油的类型对真鲷(red sea bream，Pagrus major)组织中LAA水平和个体条件系数具有显著的相互作用，日粮中LAP-Mg的缺乏将加速肌肉中脂肪的过氧化。Kosutarak等同时也证明日粮中LAP-Mg和n-3 HUFA对牙鲆的生长存在交互作用。Miyasaki等研究认为，维生素C能提高酰基肉碱在虹鳟肝脏中沉积量，饥饿期间能提高脂肪的利用率。Andersen等认为，维生素C对铁在大西洋鲑肝脏中的积累产生一定的影响。

5.4 其它因素与维生素C利用的关系

事实上，鱼类所处生理状态的不同，所处发育阶段的不同以及是否处于繁殖期，环境中的水温、饲料的投喂时间等因素都将影响其对维生素C的利用。

6 小结与展望

自从1948年发现：如果不作外源性的补充，那么虹鳟将出现严重的维生素C缺乏症这一现象，至今已经有50年了。有关鱼类维生素C营养的研究开展得较晚，但随着现阶段实验方法、检测手段的不断发展和完善，该研究正处于由采用表观的生长率、饵料系数等指标评价其需要量的阶段向目前通过组织、细胞甚至分子水平上的指标评价其需要量的阶段转变的时期。在这一时期，有关鱼类维生素C的需要量、维生素C与鱼类免疫、繁殖等方面的研究得以大量开展，取得了很多的成果，为将来的研究积累了大量的资料。

同时在鱼类对维生素C的合成及利用方面，仍然存在很多亟待解决的问题：①是否所有的硬骨鱼都不能合成抗坏血酸；②鱼体是否用抗坏血酸酯（或硫化物、磷酸盐）作为其机体组织的存贮形式；③鱼类是否能水解由外源性饵料所补充的抗坏血酸酯；④在不同种类的鱼之间其抗坏血酸需要量是否存在显著差异；⑤在鱼类个体发育的全过程中，维生素C需要量的变化是否存在以及变化的规律怎样；⑥维生素C与其它营养物质，如维生素E、铁、锌等之间的关系怎样；⑦维生素C代谢活动在分子水平上的研究，如维生素C抑制精原细胞DNA损伤的机制，对体细胞的保护作用的机理；⑧维生素C促进伤口愈合和吞噬细胞的繁殖，提高补体活性的机制等。