N-乙酰半胱氨酸的生物学功能及在畜牧业中的研究进展

龙民慧 王 蕾 王清静 张金凤

（武汉工业学院 动物营养与饲料科学湖北省重点实验室，湖北武汉430023；武汉多宝微生物技术有限公司，湖北武汉 430072)

N-乙酰半胱氨酸（N-acetylcysteine，NAC）最早的研究始于20世纪60年代，经过半个多世纪的研究，已从最初的呼吸系统深入到消化系统、泌尿系统、生殖系统、内分泌系统、免疫系统、神经系统和循环系统。研究表明，NAC有着多方面的生物学功能，不仅受到广大医学研究者的青睐，同时也逐渐受到广大畜牧行业者的关注。随着研究的深入，NAC的生物学功能不断得到阐明，在畜牧业中的应用前景也十分广阔。

1 NAC的生物学功能

NAC是左旋精氨酸的天然衍生物，是天然氨基酸L-半胱氨酸与还原型谷胱甘肽（glutathione，GSH）的前体，分子式为C5H9NO3S，分子量为163.2，是一种含活性巯基化合物。

1.1 抗氧化功能

NAC作为小分子物质，易于进入细胞，脱乙酰基后成为GSH合成的前体，促进GSH的合成，提高细胞内GSH含量，增强组织的抗自由基、药物过量及毒物损伤能力。NAC能降低自由基等有害产物的积累，通过促进细胞内GSH的生物合成而减少氧化损伤，并能调节氧化与还原产物的比率。研究显示，NAC可以作为一种巯基供体，是一种抗氧化剂，具有干扰自由基生成、清除生成的自由基、调节细胞的代谢活动、预防DNA的损伤、调整基因的表达和信号转导系统、抗细胞凋亡等作用[1]。

研究表明，NAC能提高小鼠红细胞、肝组织和肺组织中细胞内的GSH水平[2]，增强组织的抗自由基能力。周克等（2011）[3]在NAC对大鼠肝纤维化肝中氧化及抗氧化的研究发现，NAC能显著降低肝脏抗氧化物质的消耗，并明显降低自由基的产生，恢复正常的肝内氧化及抗氧化体系。张伟等（2011）[4]报道，饲粮中添加0.05%的NAC能有效缓解脂多糖（LPS）刺激仔猪引起的负面影响，提高肠黏膜的抗氧化能力，并可能通过此途径缓解LPS刺激仔猪引起的生长抑制。黄毅等（2008）[5]通过对大鼠注射油酸诱导急性肺损伤的研究发现，注射油酸使大鼠肺组织抗氧化能力降低(MDA水平显著上升及SOD水平显著下降),添加NAC能有效缓解抗氧化能力的降低(MDA显著降低及SOD显著上升)。

1.2 抑制炎症反应及免疫调节功能

NAC 可通过抑制核因子 κB（nuclear factor-κB,NF-κB）的活性来减轻炎症反应，并且能抑制病毒的复制、刺激T-淋巴细胞的复制应答，增加T-淋巴细胞亚群的数量及活性、增加巨嗜细胞的黏附和吞噬作用，保护细胞免受病毒感染引起的相关损害。

在支气管炎的研究中发现，慢性支气管炎患者恶化率的增加可能与患者支气管内菌群类型的改变或免疫缺陷有关。一组通过支气管镜使用装有保护性痰刷采取下呼吸道痰液进行细菌培养的研究显示，在未使用NAC组的21个患者中分离到15种细菌，而在16个使用NAC治疗的患者中仅分离到3种细菌，为慢性支气管炎患者服用NAC可以减少感染恶化率提供了合理的解释[6]。

金浩等（2011）[7]在NAC对重症急性胰腺炎大鼠肾损伤保护作用的研究中发现，NAC可能通过抑制NF-κB活化，减少TNF-α及ICAM-1基因转录，降低TNF-α及ICAM-1表达，从而对SAP大鼠肾损伤起保护和治疗作用。

杨震国等（2011）[8]报道，LPS刺激仔猪引起免疫应激，日粮中添加500mg/kg NAC可缓解LPS导致的仔猪血浆中炎性因子的升高，缓解免疫应激，进而缓解LPS刺激仔猪导致的生长抑制。张华等（2011）[9]报道，早期使用大剂量NAC能够明显降低染矽尘大鼠肺泡灌洗液所造成的TNF-α和IL-8升高，减轻染尘大鼠肺组织的炎症反应，阻止细胞损害，抑制或延缓后期肺纤维化的发展，有保护肺组织的作用。NAC能调节体内淋巴细胞活性，降低人体B细胞IgG、IgE产生和T细胞IL-4合成，增加T细胞IL-2的产生；NAC通过抑制T细胞凋亡，逆转T细胞IL-2和IL-2 mRNA活性介导机体的免疫应答，增强肝细胞的功能[10]。

有研究报道，感染HIV患者早期阶段就伴有半胱氨酸分解代谢,经生化检测证实，HIV患者外周血液中胱氨酸水平降低，淋巴细胞内巯基水平也低，而巯基及其前体半胱氨酸在实现免疫反应中起限速作用[11]。许多淋巴细胞的功能与细胞内巯基含量有关。病毒引起的半胱氨酸或胱氨酸的不足是免疫系统功能受损的主要原因之一。HIV患者在服用NAC后，提高了T淋巴细胞的增殖，使自然杀伤细胞重新活化，几乎接近正常的水平[12]。

1.3 改善呼吸功能

NAC有预防及减少呼吸道感染的作用。NAC可刺激肺泡上皮Ⅱ型细胞分泌及形成表面活性物质，使肺泡有效扩张，增加气体的交换面积。其通过激活抗蛋白酶，抑制多形核中性粒细胞释放的弹性酶对肺泡弹性蛋白的破坏作用，从而保护肺泡弹性。研究资料显示，应用NAC的治疗组与非治疗组相比，治疗组“1 S用力呼气容积（Forced expiratory volume in one second，FEV1）”年均衰减明显降低，说明NAC有改善肺功能的作用。

卢葵花（2011）[13]在N-乙酰半胱氨酸对慢性阻塞性肺疾病患者血浆转化生长因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1） 的影响研究中发现，NAC可通过提高机体的抗氧化功能，对肺组织细胞具有保护作用，抑制TGF-β1的表达。

2 NAC在畜牧业中的研究进展

2.1 在猪方面的研究进展

研究表明，NAC可缓解LPS刺激引起的猪肌肉能量过度损耗。日粮中添加500mg/kg NAC可能通过抑制AMPK磷酸化对肌肉的能量状况产生影响，并可缓解LPS刺激导致的仔猪生长抑制[14]、缓减免疫应激[8]，能有效缓解LPS刺激仔猪引起的负面影响，提高肠黏膜的抗氧化能力[4]。Hou 等（2012）[15]研究发现，仔猪日粮中添加500mg/kg NAC能减轻LPS刺激导致的仔猪小肠损伤，包括降低小肠LPS刺激引起的氧化应激、通过TLR4信号通路减少炎症发生以及通过EGF信号通路增强肠黏膜修复。

孙振涛等（2007）[16]发现，NAC干预处理可以降低脑死亡支气管肺泡灌洗液中蛋白含量，减轻巴马小型猪的肺组织损伤。在猪冷冻稀释精液中添加1 mM的NAC能显著提高解冻后精子的成活率和顶体完整率，降低精子的低渗膨胀率[17]。

2.2 在鸡方面的研究进展

Valdivia等（2001）[18]报道，NAC 可以部分改善黄曲霉毒素影响的肉仔鸡体重、日增重、饲料转化率指数，血浆和肝总蛋白浓度、血浆丙氨酸转氨酶及肝谷胱甘肽-S-转移酶，并且单独添加NAC没有副作用。NAC还可通过减缓镉暴露所致的鸡脂质过氧化反应来拮抗镉肾脏毒性损伤，饲喂NAC对镉所致肾毒性具有一定的保护效果[19]。

2.3 在其他动物方面的研究进展

在对日本大耳白兔的研究中发现，NAC可通过抗氧化作用保护肺动脉内皮细胞并增强肺动脉内皮依赖性舒张反应[20]，有效抑制动脉粥样硬化的进一步发展[21]。

Herman等（1985）[22]利用比格犬在右旋丙亚胺（ICRF-187）和NAC比较研究时发现，NAC抵抗阿霉素诱导的心脏毒性方面的效果亚于ICRF-187。

在鼠上的研究表明，NAC干预治疗能改善外周组织胰岛素信号传导，逆转高脂饲养导致的大鼠外周胰岛素抵抗[23]、有效抑制高糖引起的晶状体上皮细胞凋亡[24]；在肠黏膜屏障中扮演重要角色并能保护由于烫伤诱导的细菌移位[25]，可有效降低肠上皮细胞凋亡[26]，对辐射损伤相关肠屏障功能障碍具有防护作用[27]。

3 NAC在饲料行业中的研究应用展望

在临床应用及试验动物模型的研究中表明，NAC对多种原因导致的动物器官在病理条件下有保护和治疗作用，且参与γ-谷氨酰基循环，促进氨基酸的吸收利用。由此我们可以推测，NAC在改善畜禽抗氧化能力、缓解畜禽在应激状态下的生长抑制有一定的作用。此外，NAC对生物体改善呼吸功能、免疫调节作用及清除自由基等方面功能也可在畜禽中展开研究。NAC在畜禽饲料方面的研究及应用方面的空白为广大畜牧行业者提供了广阔的研究空间和前景。

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