新型饲料添加剂硫辛酸的研究应用

王 秀 孟 勇 王艳艳 山东省无棣县畜牧局 251900

硫辛酸又称为二硫辛酸，是1951年由Reed首次从猪肝中分离出来的天然产物，它作为辅酶参与三羧酸循环中a-酮酸的氧化脱羧反应，最初被列入维生素类。硫辛酸中文名称为（5-（1，2-二噻茂烷基3-基）戊酸），40年来人们对硫辛酸的作用认识只是停留在能量代谢方面，近年来对硫辛酸的生化作用进行了深入地研究。

1 硫辛酸的理化特性

硫辛酸为白色结晶体，是一种天然成分。天然合成的硫辛酸只有R异构体，化学合成的硫辛酸是一种由50%R型硫辛酸和50%S型硫辛酸组成的混合体。硫辛酸右旋体mp46℃-48℃，比旋度+104℃(23℃苯中)，左旋体 mp45℃-47.5℃，比旋度-113℃(23℃苯中)，外消旋体 mp60℃-61℃、bp160℃-165℃。硫辛酸既溶于水又溶于脂肪类溶剂，极易溶于脂类溶剂中。分子式为C8H14O2S2，分子量为206.33。

动植物组织中硫辛酸通常与蛋白质分子中赖氨酸残基的ε氨基共价结合，以酰胺键的形式存在。硫辛酸含量最高的植物是菠菜，其次是番茄和甘蓝。在动物体内肝脏和肾脏组织中硫辛酸含量最高。

2 硫辛酸的生物学功能

2.1 硫辛酸是丙酮酸脱氢酶的辅助因子

它是代谢性抗氧剂，在生物体内可以转化为还原型的二氢硫辛酸。近年来，硫辛酸和二氢硫辛酸在抗氧化、糖代谢、糖尿病并发症和其他多种疾病治疗方面的重要作用受到国际生物医学界的高度关注。

2.2 作为辅酶调节机体的正常代谢

硫辛酸是线粒体内催化能量代谢几种复杂混合酶所必需的辅酶，参与三羧酸循环中α-酮酸的氧化脱羧反应，在细胞的新陈代谢、细胞内能量产生方面也起到重要的作用。没有硫辛酸，细胞不能利用糖来产生能量，就会死亡。研究发现，硫辛酸可以增加心肌对葡萄糖的摄取和利用，使心肌对氧的摄取能力及心肌内ATP水平恢复正常，增加心输出量。

2.3 调节氧化-抗氧化系统

当有大量游离的硫辛酸可以利用的时候，硫辛酸能够发挥抗氧化剂的作用。硫辛酸进入细胞后一部分可被还原为二氢硫辛酸，在体内以硫辛酸和二氢硫辛酸两种形式存在。硫辛酸和二氢硫辛酸二者相互补充、相互协调，充分发挥高效的抗氧化作用。

硫辛酸可清除羟基自由基 (·OH)、过氧化氢(H2O2)、单线态氧(102)、一氧化氮自由基(NO·)、过氧化亚硝基(·00N0)和次氯酸(HC10)。虽然硫辛酸不能清除过氧化物自由基(ROO·)和超氧自由基(O-2·)，但是硫辛酸的还原态二氢硫辛酸能清除单线态氧以外的其他自由基，因此硫辛酸和二氢硫辛酸在生物体内的相互转化和代谢再生过程中能清除上述所有自由基。研究显示，二氢硫辛酸是生物体系中过氧化亚硝基作用的优先靶向分子之一。

二氢硫辛酸是一种强还原剂，可还原再生许多氧化型抗氧剂如抗坏血酸、维生素E、谷胱甘肽(GSH)、辅酶Q、硫氧还蛋白等。硫辛酸和DHLA的氧化还原激活了生物体内其他抗氧剂的代谢循环，形成独特的生物抗氧化剂再生循环网络，维持机体正常的抗氧剂水平，共同发挥生物抗氧化作用。

2.4 再生其他抗氧化剂、抗氧化酶

当一种抗氧化剂或抗氧化酶中和一个自由基后，它就会变成氧化状态，在被还原或再生以前不能够再中和其他自由基。二氢硫辛酸是一种有效的还原剂，能够再生许多种抗氧化剂。

有资料显示，机体内维生素E消除或氧化自由基后，维生素C能够使维生素E恢复到原来的活性形式，而维生素C能够被谷胱甘肽循环再利用。谷胱甘肽是一种重要的水溶性抗氧化剂，它可以由含硫氨基酸半胱氨酸合成。细胞内半胱氨酸的量决定了谷胱甘肽的合成水平。通过细胞培养二氢硫辛酸能够提高半胱氨酸的吸收，因此导致谷胱甘肽的合成增加。

硫辛酸能显著增加细胞内谷胱甘肽水平。谷胱甘肽是一种水溶性内生抗氧剂，参与许多重要的生理过程，谷胱甘肽缺乏会导致活性氧物种的产生和线粒体功能紊乱，最终导致神经细胞凋亡。

Parkinson症的重要生化特征就是谷胱甘肽水平的显著降低，因此硫辛酸对Parkinson症的防治具有积极作用。谷胱甘肽在生物体内的合成受半胱氨酸利用率的影响。硫辛酸可被细胞快速吸收并还原为二氢硫辛酸，分散到各个组织中。二氢硫辛酸将胱氨酸还原为半胱氨酸。细胞对半胱氨酸的吸收速率比对胱氨酸的吸收快10倍，因而加快了谷胱甘肽的生物合成。二氢硫辛酸可使谷胱甘肽的浓度增加30%-70%。

3 螯合金属离子

生物体内铁、铜、汞、镉等过渡金属离子能催化过氧化氢分解产生强毒性的羟基自由基，导致组织损伤。硫辛酸和二氢硫辛酸能够螯合这些金属离子，从而抑制自由基的形成。硫辛酸能够通过某一种方式螯合或吸附金属离子，阻止它们产生自由基，降低过氧化程度，乃至起到重金属离子中毒的解毒作用。

硫辛酸对砷、镉离子的螯合特别有效。当硫辛酸与砷的摩尔比为8∶1时，可完全防止小鼠和狗的砷中毒。硫辛酸与一种琥珀酸衍生物联合给药可预防铅中毒。硫辛酸能螯合铜离子，使铜经尿液排出，肝功能恢复正常，从而减轻wilson氏病神经及精神紊乱综合征。

4 调控基因转录

NF-KB作为一种转录因子能够附着在DNA上面，从而影响某些基因的转录水平。NF-KB在调控与发炎和一些病理方面疾病有关的基因方面起到重要的作用。经研究发现，硫辛酸可以显著降低VXAM-1 转录的数量。 0.5mmol／L 和 5.0mmol／L硫辛酸可以使单核细胞与内皮细胞的黏附下降。

5 硫辛酸的应用

目前对硫辛酸的应用主要是在衰老与疾病的防治方面。国内外学者已从事了大量的研究，取得了一定的成绩。我国将硫辛酸作为急慢性肝炎、肝硬化、肝昏迷和脂肪肝等肝病的治疗。研究发现糖尿病患者每天口服600mg硫辛酸，三个月后，血浆过氧化水平明显低于没有服有硫辛酸的糖尿病患者。

有资料显示，短期内给老龄鼠食物中补充硫辛酸可以降低活性氧的产量，改善线粒体内的能量代谢，降低氧化应激，增强机体活力，改善短期记忆力。动物试验证明，硫辛酸对于脑缺血一再灌注损伤也具有保护作用，可以使梗塞面积明显缩小，提高脑缺血大鼠存活率。大鼠服用30mg的硫辛酸可以抑制钙离子诱导的脑、心、睾丸的脂质过氧化，使Ca2+、Na+、Mg2+、ATP 酶的活性降低。 口服或是静脉注射克罗伦特的肉仔鸡饲粮中补充100mg/kg硫辛酸，可以显著地降低肉鸡腹脂重并提高胸肌蛋白含量，促进脂肪酸在肝脏及脂肪组织的周转。白兆鹏等试验表明，在常温状态下，饲粮中补充硫辛酸没有显著提高产蛋鸡的生产性能，但是高温应激环境下向产蛋鸡饲粮中补充硫辛酸可以显著缓解热应激对产蛋鸡机体的不利影响，提高机体的抵抗能力。杨国宇等试验证明：在肉鸡饲粮中添加适宜水平的硫辛酸可以降低血液中甘油三酯、胆固醇的含量，降低肝脏中脂肪的含量。

6 总结

硫辛酸是已知天然抗氧化剂中效果最强的一种，能够再生内源性抗氧化剂，被称为“抗氧化剂的抗氧化剂”，其抗氧化作用是非常突出的，有着很大的应用潜力。硫辛酸作为一种新型的饲料添加剂应用在动物生产中将会有很大的发展前景。目前对硫辛酸的清除自由基能力的研究较多，但对其体内代谢动力学的研究，对其类似物及衍生物等的功能尚需要进一步研究。