熱浪來(lái)襲,熱應(yīng)激破壞力驚人
熱氧化應(yīng)激是動(dòng)物在高溫環(huán)境下,因熱量蓄積引發(fā)氧化還原失衡,導(dǎo)致活性氧(ROS)過(guò)量累積、細(xì)胞損傷及多器官功能障礙的病理過(guò)程。
環(huán)境高溫→核心體溫升高→ROS爆發(fā)→抗氧化系統(tǒng)崩潰→生物大分子損傷→凋亡通路激活→多器官功能障礙(腸道、免疫、生殖)。
1.熱應(yīng)激的啟動(dòng)與熱量失衡:當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)動(dòng)物熱中性區(qū)時(shí),機(jī)體散熱效率低于產(chǎn)熱(如代謝產(chǎn)熱、運(yùn)動(dòng)產(chǎn)熱),導(dǎo)致核心體溫升高。
2.氧化應(yīng)激的觸發(fā):熱應(yīng)激通過(guò)ROS爆發(fā)與抗氧化系統(tǒng)崩潰打破氧化/抗氧化平衡。首先,關(guān)鍵抗氧化酶(如SOD、CAT、GSH-Px)活性受抑,還原型谷胱甘肽(GSH)耗竭。其次,核因子E2相關(guān)因子2(Nrf2)通路激活不足,下游抗氧化基因(如HO-1、SOD1)表達(dá)降低,無(wú)法有效清除ROS。
3.細(xì)胞損傷與凋亡:過(guò)量ROS通過(guò)脂質(zhì)過(guò)氧化、蛋白質(zhì)變性等手段直接攻擊生物大分子,并通過(guò)線(xiàn)粒體途徑、脂質(zhì)代謝介導(dǎo)途徑、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等信號(hào)通路誘導(dǎo)程序性死亡。
4.系統(tǒng)級(jí)病理效應(yīng):熱氧化應(yīng)激通過(guò)多器官互作引發(fā)全身性損傷,如代謝紊亂(糖脂代謝異常、酸中毒)、腸道屏障破壞、免疫紊亂、生殖功能損傷、熱炎癥放大、采食量下跌、生產(chǎn)性能下降(生長(zhǎng)停滯、產(chǎn)奶量/產(chǎn)蛋量下跌)等。
動(dòng)物機(jī)體的抗氧化防御系統(tǒng)
在生理狀態(tài)下,動(dòng)物機(jī)體通過(guò)嚴(yán)密的氧化還原調(diào)控網(wǎng)絡(luò)維持動(dòng)態(tài)平衡:氧化反應(yīng)提供能量并支撐生理功能,而還原反應(yīng)則防止過(guò)度氧化引發(fā)的應(yīng)激損傷。這種平衡的維持依賴(lài)于多級(jí)防御體系。
氧化損傷標(biāo)志物:脂質(zhì)過(guò)氧化和細(xì)胞損傷的程度能夠通過(guò)丙二醛MDA含量來(lái)反映;MDA是脂質(zhì)過(guò)氧化物分解產(chǎn)生的穩(wěn)定醛類(lèi)化合物,具有強(qiáng)細(xì)胞毒性,可與蛋白質(zhì)、DNA交聯(lián),加劇損傷。MDA含量上升=細(xì)胞膜系統(tǒng)遭受攻擊+氧化損傷進(jìn)入惡性循環(huán)。
抗氧化酶的協(xié)同防御:機(jī)體通過(guò)酶促級(jí)聯(lián)反應(yīng)清除活性氧(ROS)。超氧化物歧化酶(SOD)催化超氧陰離子(·O2-)歧化為過(guò)氧化氫(H2O2)。谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-Px)利用還原型谷胱甘肽(GSH)將H2O2還原為水。谷胱甘肽(GSH)結(jié)構(gòu)中含有一個(gè)活潑的-SH基團(tuán)直接清除自由基,保護(hù)細(xì)胞內(nèi)含巰基蛋白免受氧化損傷。總抗氧化能力T-AOC是評(píng)估體內(nèi)所有抗氧化物(包括酶和非酶) 抗氧化能力的關(guān)鍵標(biāo)志物。但熱應(yīng)激狀態(tài)下動(dòng)物肝臟中SOD活性與GSH含量均會(huì)不同程度受到抑制,這與機(jī)體適應(yīng)熱環(huán)境和對(duì)抗熱應(yīng)激造成的氧化應(yīng)激有關(guān)。
Nrf2信號(hào)通路:在保護(hù)機(jī)體免受氧化應(yīng)激損傷過(guò)程中,轉(zhuǎn)錄因子 Nrf2 介導(dǎo)的信號(hào)通路發(fā)揮著重要作用。大量研究證實(shí),激活 Nrf2信號(hào)通路可顯著改善動(dòng)物熱應(yīng)激損傷。在一般情況下,Nrf2 主要存在于細(xì)胞胞漿內(nèi),與其伴侶分子Keap1相結(jié)合形成無(wú)活性的蛋白復(fù)合物,滯留于胞漿呈失活態(tài)。熱應(yīng)激等刺激處罰Keap1-Nrf2復(fù)合物解耦聯(lián),Nrf2發(fā)生核移位,識(shí)別并結(jié)合到抗氧化反應(yīng)元件ARE上,啟動(dòng)下游基因表達(dá)(如HO-1、NQO1、SOD、GSH合成酶), 增強(qiáng)解毒與抗氧化能力。激活Nrf2通路可顯著緩解熱應(yīng)激損傷,是營(yíng)養(yǎng)調(diào)控的關(guān)鍵靶點(diǎn)。

圖1.膽汁酸通過(guò)Nrf2通路緩解緩解熱氧化應(yīng)激
熱應(yīng)激的“破局者”:膽汁酸的神奇力量
(王守開(kāi),2019)研究發(fā)現(xiàn),100mg/kg鵝去氧膽酸CDCA能顯著提高熱應(yīng)激小鼠肝臟SOD 活性和GSH含量,在一定程度上提高了小鼠肝臟的抗氧化能力,對(duì)于緩解因熱應(yīng)激造成的小鼠肝臟氧化應(yīng)激損傷有一定的保護(hù)作用;同時(shí),鵝去氧膽酸CDCA可極顯著增加Nrf2、HO-1和 NQO1蛋白表達(dá)而發(fā)揮抗熱應(yīng)激的作用,說(shuō)明CDCA在抗熱應(yīng)激方面具有較強(qiáng)的應(yīng)用前景。
(龍文豪,2025)研究發(fā)現(xiàn),補(bǔ)充膽汁酸可顯著提高絲尾鳠體內(nèi)GSH含量、 T-AOC活性 ,MDA含量顯著降低 ,CAT、SOD活性有上升趨勢(shì)。
(Su C,2022)研究發(fā)現(xiàn),補(bǔ)充膽汁酸可顯著提高南美白對(duì)蝦肝胰腺GSH含量、T-AOC和SOD活性。
(LEI W,2023)研究發(fā)現(xiàn),膽汁酸在黃鱔的抗氧化基因水平上正調(diào)控了核因子E2相關(guān)因子2(Nrf2)-kelch-Keap1通路。
首先,面對(duì)高溫引發(fā)的活性氧(ROS)風(fēng)暴,膽汁酸強(qiáng)力激活Nrf2通路,促使SOD、谷胱甘肽等抗氧化酶產(chǎn)量激增,降低氧化損傷標(biāo)志物MDA的含量,細(xì)胞膜脂質(zhì)過(guò)氧化損傷被有效阻斷。
其次,應(yīng)激狀態(tài)下,肝臟超負(fù)荷解毒,膽汁酸通過(guò)激活FXR受體,顯著提升肝臟解毒酶活性,將毒素代謝效率提升,讓肝臟從“過(guò)載報(bào)警”回歸“高效運(yùn)轉(zhuǎn)”。
最后,膽汁酸通過(guò)促進(jìn)脂肪乳化吸收,讓動(dòng)物在食欲低下時(shí)仍能高效獲取能量,避免生產(chǎn)性能滑坡。