二十二碳六烯酸的生理学功能及其在家禽生产中的应用

龙 烁 王 浩 武书庚 齐广海 张海军 王 晶

(中国农业科学院饲料研究所，农业部饲料生物技术重点开放试验室，生物饲料开发国家工程研究中心，北京100081)

二十二碳六烯酸的生理学功能及其在家禽生产中的应用

龙 烁 王 浩 武书庚*齐广海 张海军 王 晶

(中国农业科学院饲料研究所，农业部饲料生物技术重点开放试验室，生物饲料开发国家工程研究中心，北京100081)

二十二碳六烯酸(DHA)属于ω-3系列长链多不饱和脂肪酸，对机体有重要的生理功能。本文综述了DHA的生理学功能、代谢机理、不同DHA来源的比较以及在家禽生产中的应用，旨在为DHA在家禽生产中的科学应用提供理论依据。

DHA；生物学功能；蛋黄富集；家禽生产

二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid，DHA)是一种ω-3系列的长链多不饱和脂肪酸(PUFA)，是大脑中的主要功能物质。ω-3 PUFA还包括α-亚麻酸(ALA，C18∶3 n-3)、二十碳五烯酸(EPA，C20∶5 n-3)等[1]，在脂质代谢及合成生物活性分子中担任重要角色。DHA具有保证细胞正常生理功能、促进视网膜和脑发育、延缓脑的衰老、预防和治疗心血管疾病、抗肿瘤、防癌等作用，还可调节机体免疫机能、抑制炎症反应，因此对人和动物的生长和生产性能均有积极作用。富含DHA的功能性原料主要包括深海鱼油等动物性原料，亚麻籽、紫苏籽等植物性原料和微藻类原料。研究表明，饲粮中补充DHA，可增加动物肉、蛋中DHA含量。近年来有关DHA的研究从基础生理逐渐延伸到医药制品、保健品等应用领域，以DHA为添加剂的保健品备受消费者关注，富含DHA的蛋、肉制品也慢慢被大众所熟知并逐渐青睐。本文综述了DHA对动物及人体的生理功能及在体内发挥生理功能的途径、DHA在人体和蛋禽上的推荐使用剂量、DHA在机体内的合成及代谢机理、不同DHA来源及其在家禽生产中的应用。

1 DHA的生理功能及需要量

1.1 DHA的生理功能

1.1.1 改善血液总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)含量

家禽饲粮中添加适量的DHA能够降低血液中TC、TG、极低密度脂蛋白胆固醇(VLDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)含量，提高高密度脂蛋白亚组分2胆固醇(HDL2-C)含量，降低动脉硬化指数(AI)值[9-10]，提高生产性能。饲喂DHA强化蛋黄粉的大鼠也能降低血清TC、TG含量[9]。对人体而言，DHA可降低血脂、胆固醇含量，预防动脉粥样硬化[2]，减少血栓的形成[3]；DHA还可降低血压，调节机体血脂和脂蛋白代谢，有效降低血液胆固醇含量和黏稠度[4]。DHA可通过清除LDL-C和VLDL-C抑制TC和TG的合成，起到预防动脉粥样硬化和血栓形成的作用。DHA降低血浆胆固醇的途径有：下调肠道NPC1L1(Niemann-Pick C1 like 1)[5-6]和肝脏低密度脂蛋白受体(LDLR)基因的表达，抑制羟甲基戊二酰(HMG)辅酶A(CoA)还原酶的活性[7]，从而减少胆固醇的合成；NPC1L1负责将肠道内腔的胆固醇转移到小肠上皮细胞中，在细胞中转化为胆固醇酯并形成乳糜微粒；HMG-CoA还原酶是胆固醇合成的限速酶[8]。

1.1.2 促进脑部发育脑，改善视网膜功能

DHA能通过血脑屏障进入脑细胞中，为大脑皮层(占其总脂肪酸的25%)、视网膜(占其总脂肪酸的30%)、感光细胞(占其总脂肪酸的60%)的重要成分[11]，主要存在于大脑的灰质部分，是脑神经细胞膜中重要的脂质成分，也是大脑细胞优先吸收的脂肪酸之一[12]。Lamptey等[13]首次提出脑磷脂中DHA不足会导致大鼠分辨学习能力降低。饲粮中添加富含DHA的鱼油能增加幼鼠脑部海马体内单胺类神经递质5-羟色胺(5-HT)、多巴胺(DA)及去甲肾上腺素(NE)含量[14]，饲喂DHA强化蛋黄粉能提高大鼠脑重[9]。对痴呆小鼠模型灌胃不同剂量DHA-磷脂酰胆碱(PC)脂质体，可增加小鼠大脑中蛋白质含量，显著降低大脑中乙酰胆碱酯酶(TChE)活性，增加脑内酰胆碱(ACH)含量[15]，提高发育大鼠的空间学习记忆能力[16]。

临床研究表明，DHA不但能促进神经系统发育，还可提高婴儿的视觉灵敏度[17-18]，促进婴幼儿生长发育[19-20]；DHA能调节中枢神经系统，促进婴儿脑部发育，婴幼儿时期摄入不足会导致后天学习能力下降[21]；婴幼儿时期的视网膜细胞中缺乏DHA，会导致视神经灵敏度下降[22]。胎儿自身不能合成DHA，只能通过胎盘从母体获得，怀孕后期和婴儿出生前期，DHA以3～5 mg/d的速度在婴儿大脑中积累，出生后的前6个月是DHA在大脑中积累的主要时期[11]。

1.1.3 抗癌、抑制肿瘤

DHA能明显抑制肿瘤的发生、生长速度[23-24]，具有抗癌、预防肿瘤的功能[25-26]。研究表明DHA复合物能使荷瘤鼠G0～G1期H22癌细胞百分率增加，S期H22癌细胞百分率减小，H22癌细胞增值率下降，促进肿瘤细胞凋亡，抑制H22癌细胞生长[27]。DHA能抑制小鼠乳癌细胞生长，诱导其凋亡[28]。DHA可诱导蛋白酶依赖性的雌激素受体α的降解，降低细胞周期蛋白D的表达，抑制促分裂素原活化蛋白激酶(MAPK)信号传导通路，从而抑制乳腺癌细胞增殖[29]；ω-3 PUFA通过抑制环氧合酶-2(COX-2)、血管内皮生长因子(VEGF)的表达，从而抑制结肠癌细胞的增殖和血管生成，并降低其侵袭力[30-31]；DHA通过上调线粒体凋亡通路的促凋亡基因Bim，下调下游抗凋亡蛋白B淋巴细胞瘤-2基因(Bcl-2)，促进凋亡蛋白Bax表达，激活线粒体凋亡通路，抑制肝癌细胞的增殖[32]。

作用于癌细胞时，DHA优先聚集在线粒体细胞膜表面磷脂(CL)上[33]，DHA在CL上易发生氧化磷酸化产生氧自由基(ROS)，改变参与能量传导的CL依赖蛋白，导致线粒体膜电位下降，启动线粒体细胞凋亡通路[34]；CL损伤可诱导细胞色素C(CytC)和其他相关因子释放到细胞浆[35]，与细胞凋亡蛋白酶激活因子1(Apaf-1)、dATP和半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶9酶原(pro-caspase 9)结合形成凋亡复合体，从而裂解半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶(Caspase)9，激活细胞凋亡蛋白酶级联反应，造成与凋亡关系密切的Caspase 3裂解，最终导致细胞凋亡。

1.1.4 免疫功能及调节炎症反应

ω-3 PUFA可降低致炎因子的活性，防止炎症和自身免疫性疾病[36-38]。DHA能显著抑制脂多糖(LPS)刺激的肉仔鸡肠道B淋巴细胞增殖[39]。肉仔鸡饲粮中添加富含ω-3 PUFA的鱼油降低了血浆肿瘤坏死因子(TNF)和白细胞介素(IL)-1含量，缓解炎症反应[40]。在感染李斯特菌的小鼠饲粮中添加ω-3 PUFA，使脾脏中IL-2、IL-12、IL-1β含量显著下降[41]。当机体受到炎症或免疫的刺激时，磷脂酶A2(PLA2)会催化磷脂甘油裂解，产生溶血磷脂酰胆碱(LPC)和类二十烷酸前体。类二十烷酸的代表物质有花生四烯酸(AA)、前列腺素(PGE)等，急性炎症反应的中，前列腺素E2(PGE2)(以AA为前体)不仅发挥自身的促炎作用，还会作为前体被脂质介质类脂转换后，诱发信号通路下游核转录因子-κB(NF-κB)途径，使促炎细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6、COX-2含量和一氧化氮合酶(iNOS)活性升高，且程度随炎症反应的进展变化。炎症反应过程中，若机体不能完全清除炎症刺激物，这些持续的炎症刺激可能导致更严重的炎症反应[42-43]。ω-3 PUFA作为前体时，会产生促炎效果偏弱的前列腺素E3(PGE3)，并以此削弱炎症反应，产生抗炎效果[44]。ω-3 PUFA可竞争性抑制AA代谢所需要的环氧酶(COX)、脂氧酶(LOX)活性，从而减少类二十烷酸生成，拮抗类AA来源的类二十烷酸的免疫抑制作用和促炎作用。

免疫细胞膜表面的抗原、抗体数量及分布、淋巴因子和抗体分泌等免疫功能，均依赖于细胞膜，ω-3 PUFA通过改变细胞膜磷脂脂肪酸构成，影响细胞膜的流动性和膜上相关信号分子、酶的功能，从而改变信号转导过程[45]。膜蛋白与脂质会形成一个10～200 nm的紧密、刚性的疏水区域，这些区域被称为脂筏。脂筏对T细胞受体和B细胞受体接受外部信号起至关重要的作用，是淋巴细胞表面免疫球蛋白和内部信号转导通路的枢纽[46]，尽管针对脂筏和细胞膜表面功能关联性的研究结果并不完全一致[47]，但饲粮脂肪对脂质筏的影响和免疫细胞信号传递的影响仍有据可循。在体外试验中，用EPA处理T细胞可以通过改变脂质筏的结构来破坏钙的信号通路；并且在动物试验中，可通过ω-3 PUFA替代饲粮中的ω-6 PUFA可以改变细胞膜偶联的蛋白质的结构[48]。

动物机体通过CD1分子完成脂类抗原的信息呈递[49]。CD1分子群已知有a～e 5种类型，不同的CD1分子其结构特征及配体结合能力各不相同，但作为识别结合多种脂类抗原或脂肽的分子，其共同点就是存在着特定的疏水结构域。以CD1b分子为例，其分子表面存在着非极性疏水结构域，该结构域存在着4个类似于口袋状的结构，每个可容纳11～22个碳原子，这为其识别脂类抗原提供了分子结构基础[50]。CD1递呈细胞可以向一系列特殊识别脂质的自然杀伤T细胞(NKT)提供内源性脂质抗原；使NKT中的半不变量T细胞受体，辨识内源脂质，再应答内源性脂质(溶血磷脂酰胆碱——γ干扰素)，使其担任促进或校正炎症反应的角色。

1.2 DHA的推荐剂量

关于DHA在人体上的每日推荐摄入量，不同地区和机构对DHA的摄入推荐量见表1所示。

表1 不同地区和机构对DHA的摄入推荐量

摄入适量的DHA有益机体健康，但大量DHA摄入会产生出血倾向，有凝血功能障碍和严重高血压的患者需限量食用。DHA是高度不饱和脂肪酸，易受体内活性自由基攻击而引发过氧化反应，从而对细胞膜造成损伤，免疫细胞膜结构损坏会对免疫器官功能造成不利影响。有研究表明，在蛋鸡中饲粮中添加120 mg/kg的ω-3 PUFA能使蛋中的沉积效率最高[51]。关于有其他动物的推荐使用剂量，还需要进一步的研究。

2 DHA的合成与代谢

哺乳动物体内缺乏Δ12和Δ15去饱和酶，所以无法合成亚油酸(LA)和ALA，必须由食物中获取，构成必需脂肪酸。DHA合成途径中，ALA作为起始物，需经Δ6-脂肪酸脱氢酶催化，转化为十八碳四烯酸[52-53]；再经β-酮脂酰CoA合成酶催化与丙二酰CoA缩合，形成二十碳β-酮脂酰CoA；再经β-酮脂酰CoA还原酶、脱水酶及烯脂酰CoA还原酶的依次催化，转化为二十碳的酰基CoA，完成碳链延伸[54]；继续以相似的方式脱氢延伸合成EPA[55]；EPA转化为DHA有2种途径：一是“Sprecher”通路，即EPA在经延伸后形成二十四碳五烯酸，经Δ6脂肪酸脱氢酶催化，生成二十四碳六烯酸，再经β-氧化后，脱去一个乙酰CoA，形成DHA[56]；二是“Microbial Δ4”通路，即EPA直接由Δ5延伸酶延伸，再经Δ4-脂肪酸脱氢酶催化形成DHA[57]。

脂肪酸在β氧化之前，先由脂酰CoA合成酶和组织氧化中的CoA(HS-CoA)脱水缩合，活化成脂酰CoA正式进入β氧化。脂酰CoA在脂酰辅酶A脱氢酶和Δ2-烯脂酰水合酶的作用下，生成β-羟脂酰CoA；在β-羟脂酰脱氢酶的作用下，脱去β-羟脂酰CoA β碳原子上的氢，生成β-酮脂酰CoA，后者在β-酮脂酰CoA硫解酶催化下与游离HS-CoA缩合，形成一个少2个碳原子的脂酰CoA和1个乙酰CoA。并如此往复进行β氧化。脂肪酸通过β氧化过程最终分解为乙酰CoA，乙酰CoA进入三羧酸循环彻底氧化分解为CO2和H2O。

3 DHA来源

目前人类所需的DHA主要有2种来源：一类是直接摄入富含DHA的物质，如深海鱼产品、鱼油、微藻、富DHA产品(鸡蛋、肉类)等；另一类是摄入含有ALA的物质，如亚麻籽、紫苏籽等，在体内脱氢酶和延长酶的作用，经过脱形于碳链延长的方式转化为DHA。

3.1 深海鱼油

鱼油是传统的ω-3 PUFA来源，深海鱼油富含EPA和DHA。提高饲粮鱼油水平明显提高鸡蛋中ω-3 PUFA含量，主要是DHA[58]，对鸡蛋中EPA含量影响较小。饲粮中添加1.5%、3.0%、4.5%和6.0%的鲱鱼油(DHA含量分别为0.90、1.75、2.88和3.77 g/kg)，每枚鸡蛋中DHA含量分别为137.26、140.62、171.97和181.49 mg，沉积量随添加量的增加而增加，但沉积效率随添加量增加而降低[59]；但当饲粮中添加鱼油到1.5%时，鸡蛋就会产生不容易被消费者接受的鱼腥味[60]。为了去除鸡蛋的鱼腥味，有人尝试着通过微胶囊技术处理鱼油，虽然可以较好地消除饲料中的味道，但对鸡蛋鱼腥味改善效果甚微[61]。

除致产品鱼腥味外，鱼油也存在有机物(POPs)污染问题[62]，孕妇和哺乳期的妇女若食用了被POPs污染的鱼类产品，可造成流产或通过胎盘或母乳积累到婴幼儿体内造成不可逆转的神经缺陷[63]。数据表明，全球渔业产量在下降，现在海洋中鱼的数量只有工业革命前的10%，已经不足以作为DHA补充剂[64]，长期开发鱼油DHA势必会破环生态环境。

3.2 植物种子

亚麻籽：亚麻籽是天然植物中亚麻油含量较高的油类作物之一，富含ALA，在脱氢酶和去饱和酶的催化下衍生成更长链的脂肪酸(EPA和DHA)。饲粮中添加8%亚麻籽极显著增加蛋黄中ω-3 PUFA含量，极显著降低n-6/n-3[9，65]。家禽[66]和人类[67]将ALA合成长链ω-3 PUFA(EPA、DHA)的效率较低。

紫苏籽：紫苏籽中ALA含量很高，是卫生部首批颁布的既是食品又是药品的60种物品之一，紫苏油中含有55%～65%的ALA，是生产富含ω-3 PUFA鸡蛋的良好资源。饲粮中添加0.1%、0.2%、0.3%的紫苏籽提取物能极显著提高鸡蛋的产蛋率和日均产蛋量[68]。饲粮中添加8%、12%、16%、20%富含ALA的紫苏籽，蛋黄中ω-3含量极显著高于对照组，ω-6/ω-3比例也极显著下降[69]。饲粮中添加紫苏籽提取物对免疫机能也有一定的影响，添加0.03%紫苏籽提取物能极显著提高蛋鸡血清中免疫球蛋白G(IgG)和免疫球蛋白A(IgA)含量[68]。

3.3 微藻粉、油

作为ω-3 PUFA的生产者，微藻近些年来备受关注。根据2010年颁布的《中华人民共和国食品安全法》和《新资源食品管理办法》，批准裂壶藻(Schizochytriumsp.)、吾肯氏壶藻(Ulkeniaamoeboida)和寇氏隐甲藻(Crypthecodiniumcohnii)为生产DHA藻油的新资源食品，并允许其添加到婴幼儿配方食品中。作为工业生产中应用最多的异养型微藻，裂殖壶菌细胞中积累了大量对人体有益的色素(类胡萝卜素、虾青素、叶黄素等)、油脂、角烯鳖等活性物质，其中油脂占细胞干重的70%以上[70]，总脂中含DHA 35%～40%，90%以上的脂肪酸为TG形式存在[71]，易分离纯化，且不含鱼油的鱼腥味。微藻中胡萝卜素不仅是天然的抗氧化剂、沉积到蛋黄重中加深蛋黄颜色[72]。

作为DHA源与传统来源相比，微藻有许多优点。利用光照的生物反应器微藻对海洋污染物有一定的抵抗能力，减少海洋重金属污染在体内的沉积；能人为优化生长环境；且微藻脂肪粒EPA含量低于鱼油，减少对AA的竞争抑制作用[73]。与鱼油脂肪酸相比，微藻脂肪酸组成更加简单，分离更容易[66]。鱼油中DHA以乙酯型，微藻油中以TG的形式存在。TG型DHA在机体的吸收率是乙酯型DHA的3倍[74]，且更适宜婴幼儿吸收[75]。

4 DHA在家禽生产中的应用

4.1 DHA在蛋禽中的应用

鸡蛋是人们日常膳食的重要组成部分，含有人体所必须的脂肪酸、氨基酸及维生素等。饲粮中高水平的不饱和脂肪酸会影响蛋黄中的脂肪酸比例，但饱和脂肪酸对蛋黄脂肪组成影响较小[51]；在适当范围内，蛋黄中PUFA沉积量和沉积率与饲粮中添加PUFA的量存在直接相关性[76-77]；饲喂4周，饲粮中添加何种富含ω-3 PUFA的原料都会增加蛋黄ω-3 PUFA含量[78]，且DHA会优先沉积于蛋黄中[79]，且自养型微藻粉还能增加蛋黄红度，不影响生产性能(采食量、产蛋率、死亡率和发病率)和蛋品质(蛋重、蛋黄重)[79]。蛋黄中DHA沉积效率随着饲粮DHA含量增加有降低趋势，饲粮中添加双倍的微藻粉不会双倍增加蛋黄中DHA含量[76]。

蛋鸡饲粮中添加适量的DHA，不仅能够增加蛋中DHA含量，还能降低血液胆固醇含量。海兰褐蛋鸡饲粮中添加1%、2%和3%裂殖壶菌粉(含DHA 137. 09 mg/g)，降低了蛋鸡血清TC、TG和LDL-C含量，显著增加蛋中DHA含量[77]。蛋鸡饲粮中添加相同水平的DHA和ALA，DHA组更能显著增加蛋黄中DHA含量，降低血液胆固醇含量[80]。DHA来源对蛋黄脂质氧化有不同影响，蛋鸡饲粮中添加亚麻籽[81]、鱼油[82]均可致蛋黄丙二醛含量上升，但是添加3%的裂壶藻干粉未见影响蛋黄脂肪酸的氧化，且4 ℃储存30 d，与对照组氧化值仍无差异[83]。

综上，改变饲粮中脂肪酸的种类是改变蛋蛋黄中ω-3 PUFA的有效方法。蛋黄脂肪酸中ω-3 PUFA的沉积效率为ALA>DHA>EPA。

4.2 DHA在肉禽中的应用

饲粮中添加富含DHA的原料，可生产出高品质富含DHA的禽肉。饲喂肉鸡玉米油、亚麻油和步鱼油结果表明，鱼油组中胸肌、腿肌中的EPA和DHA含量显著高于其他组，亚麻油组的腿肌中ω-3 PUFA含量升高，且主要沉积物是ALA[84]；饲喂含5%鱼油和亚麻油的饲粮，鱼油组长链ω-3 PUFA(EPA、DPA和DHA)含量增加，亚麻油组ALA和LA含量增加，且ω-3 PUFA易沉积于胸肌中，LA和ALA易沉积于腿肌中[85]。肉品中沉积DHA的主要来源仍是海洋鱼类，但饲粮中鱼油超过2%将会损害肉质的感官[86]；肉鸡饲粮中添加400 mg/kg的DHA微藻粉(含DHA 10.3%)，显著增加肉仔鸡日增重和饲料转化率，降低了腹脂率，降低了血清中TC、TG和LDL-C含量，增加了HDL-C含量[87]。

5 小 结

DHA可调节机体的脂质代谢和激素分泌，改善机体免疫机能、抗炎症、促进机体健康；通过增加动物饲粮中ALA、EPA、DHA等，可增加产品中DHA含量，满足人类健康的需要。作为饲料原料，DHA在动物饲粮中的适宜剂量、耐受剂量还有待研究。

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*Corresponding author, professor, E-mail: wushugeng@caas.cn

(责任编辑 武海龙)

Biological Functions and Mechanisms of Docosahexaenoic Acid and Its Application in Poultry Production

LONG Shuo WANG Hao WU Shugeng*QI Guanghai ZHANG Haijun WANG Jing

(NationalEngineeringResearchCenterofBiologicalFeed,KeyLaboratoryofFeedBiotechnologyofMinistryofAgriculture,FeedResearchInstitute,ChineseAcademyofAgriculturalScience,Beijing100081,China)

As a ω-3 polyunsaturated fatty acid, docosahexaenoic acid (DHA) plays an important role in human and animal’s body. The biological functions and the metabolic mechanism of DHA, comparing the difference source of DHA and its applications in poultry production were reviewed in this paper aimed at providing the reference for DHA’s scientific applications in poultry production.[ChineseJournalofAnimalNutrition, 2017, 29(4)：1101-1109]

DHA; biological function; enrichment in yolk; poultry production

10.3969/j.issn.1006-267x.2017.04.003

2016-10-01

现代农业产业技术体系(CARS-41-K13)；家禽产业技术体系北京市创新团队(CARS-PSTP)

龙 烁(1993—)，女，山东临沂人，硕士研究生，从事家禽营养与饲料科学研究。E-mail: maplega@163.com

*通信作者:武书庚，研究员，硕士生导师，E-mail： wushugeng@caas.cn

S811.2

A

1006-267X(2017)04-1101-09