維生素A的生理功能分析,生理學(xué)論文

維生素A的生理功能分析,生理學(xué)論文維生素A〔vitaminA,VA〕是維持動物生理活動所必需的低分子化合物，其構(gòu)造是一個具有脂環(huán)的不飽和一元醇[1],是需量很少但不可缺少的一種營養(yǎng)物質(zhì)，缺乏或過量對動物健康都不利[2].VA包括A1〔即通常所講的VA〕和A22種,VA只存在于哺乳動物及咸水魚的肝臟中；VA2常存在于淡水魚肝臟中。天然存在的VA主要是視黃醇，植物中不含VA,僅含有-胡蘿卜素，-胡蘿卜素的化學(xué)構(gòu)造與VA類似，在動物腸黏膜內(nèi)能夠轉(zhuǎn)化VA.VA不屬于糖類、脂類、蛋白質(zhì)中的任何一種，不作為組織構(gòu)造和供能物質(zhì)用，機(jī)體內(nèi)含量極少，其重要的作用是維持細(xì)胞正常生理功能，以及介入物質(zhì)和能量代謝。1VA在體內(nèi)的吸收、代謝和轉(zhuǎn)運(yùn)動物視黃醇主要存在于動物肝臟中，植物的-胡蘿卜素可在動物的腸黏膜內(nèi)分解成2分子的視黃醛，視黃醛可復(fù)原構(gòu)成視黃醇。食物中的VA進(jìn)入動物消化道后，幾乎不被胃吸收，而是在小腸與膽汁酸脂肪分解產(chǎn)物一起被乳化，由小腸黏膜吸收。吸收后的VA可被酯化，或以視黃醇形式與視黃醇結(jié)合蛋白〔retinolbindingprotein,RBP〕結(jié)合，經(jīng)重新酯化，構(gòu)成乳糜微粒，經(jīng)淋巴管進(jìn)入血液，運(yùn)輸至肝臟。進(jìn)入肝臟的視黃醇酯以脂蛋白的形式儲存于肝本質(zhì)細(xì)胞[2],部分存在于細(xì)胞的類脂滴和高爾基體中。當(dāng)機(jī)體組織需要VA時，肝臟中的VA棕櫚酸酯水解，釋放出游離的VA進(jìn)入血液，并與視黃醇結(jié)合蛋白〔RBP〕結(jié)合在體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)，RBP在血漿中將視黃醇運(yùn)至靶組織。視黃醇結(jié)合蛋白在肝細(xì)胞的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成，穿過滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到達(dá)高爾基復(fù)合體外表，遭到視黃醇的刺激，特異性與全反式視黃醇結(jié)合，構(gòu)成完全RBP到達(dá)血液[3],進(jìn)入血液后與轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白〔TTR〕進(jìn)一步結(jié)合[4],構(gòu)成視黃醇-RBP-TTR復(fù)合體[5],以防RBP被腎小球濾過。血漿中的視黃醇主要以TTR-RBP-視黃醇形式存在，使視黃醇在血漿中可溶并可運(yùn)轉(zhuǎn)，且得以保衛(wèi)和穩(wěn)定，同時減少了游離VA對細(xì)胞的毒性。當(dāng)靶細(xì)胞需要時，視黃醇被運(yùn)轉(zhuǎn)至靶細(xì)胞，靶細(xì)胞膜外表上有受體，對復(fù)合物具有辨別能力，RBP構(gòu)象發(fā)生變化，與TTR及膜受體親和力下降，促使視黃醇從RBP結(jié)合位點(diǎn)釋放,結(jié)合到膜受體[4],此時胞內(nèi)視黃醇結(jié)合蛋白〔CRBP〕在細(xì)胞內(nèi)與膜受體作用，接受視黃醇構(gòu)成視黃醇-CRBP復(fù)合物后，CRBP構(gòu)象改變，致使視黃醇-CRBP復(fù)合物從膜上分離。靶細(xì)胞以該方式獲取大部分視黃醇，沒有被獲取的視黃醇回收到血液。細(xì)胞內(nèi)儲存一定量的視黃醇醋酸酯，一是為細(xì)胞本身提供有生物活性的視黃醇及氧化物，二是在特異性細(xì)胞蛋白作用下，與核酸受體結(jié)合，調(diào)控基因表示出[5].2VA的生理功能2.1VA影響動物胚胎發(fā)育及生長VA具有某些與類固醇激素類似的功能，具有調(diào)節(jié)機(jī)體代謝的激素功能。VA對促進(jìn)卵子精子產(chǎn)生、胎盤發(fā)育、胎兒生長與發(fā)育非常重要。VA直接影響胚胎發(fā)育，或通過調(diào)節(jié)生成卵巢類固醇激素和卵泡的發(fā)育影響胚胎發(fā)育。胚胎的構(gòu)成、著床和發(fā)育均受VA調(diào)節(jié)。VA對豬胚胎存活數(shù)及存活率具有正效應(yīng)，可提高胚胎整潔度和胚胎發(fā)育的同步性，降低早期胚胎死亡率[6].母豬排卵前補(bǔ)充VA能夠使卵泡和卵母細(xì)胞發(fā)育發(fā)生變化，進(jìn)而提高胚胎存活率。配種后4周胚胎存活率與血漿中孕酮水平呈正相關(guān)，補(bǔ)充VA可提高血漿中孕酮含量，進(jìn)而提高胚胎生存率[7].低、中等劑量的VA對胎兒有保衛(wèi)作用。母體VA供給缺乏，引起胎兒發(fā)育不良，嚴(yán)重供給缺乏可導(dǎo)致胎兒流產(chǎn)、吸收或不孕。孕豬嚴(yán)重缺乏VA,能夠引起胎豬的眼及泌尿生殖器官畸形[2],如無眼或小眼畸形，腎、卵巢及睪丸的異位畸形，附睪退化；大鼠孕期缺乏VA可導(dǎo)致出現(xiàn)小眼癥、心肌和心血管的異常，明顯抑制雌性大鼠胚胎的生長發(fā)育。動物缺乏VA,食欲降低，蛋白質(zhì)利用率下降，生長延遲緩慢，同時影響雌性動物陰道上皮周期變化和雄性動物精索上皮產(chǎn)生精母細(xì)胞。奶牛假如缺乏VA,促黃體生成素分泌高峰和排卵之間的時間間隔會加長[1].缺乏VA小鼠體重顯著降低，會表現(xiàn)出神經(jīng)異常感覺和狀態(tài)，如行動延遲緩慢、震顫、后腿無力；且缺乏VA小鼠有嚴(yán)重腹瀉和細(xì)菌轉(zhuǎn)移到腸外組織如腎臟[8-9].仔豬VA缺乏，早期易脊背凸起[10],皮膚枯燥，視力減退，出現(xiàn)消化不良、腹瀉、下痢，后期表現(xiàn)為神經(jīng)機(jī)能紊亂、行走困難、繼發(fā)肝炎等，嚴(yán)重的可導(dǎo)致死亡。母豬VA缺乏時，性周期異常，構(gòu)成卵細(xì)胞的數(shù)量減少，也缺乏生命力，即使受孕也很容易引起流產(chǎn)和死胎，即便如期分娩，幼畜也有各種缺陷，有時還會出現(xiàn)畸形仔豬，如無眼球及兔唇等。VA缺乏時，公豬睪丸硬化，精液品質(zhì)下降。VA缺乏導(dǎo)致家禽產(chǎn)蛋量下降，種蛋受精率降低。2.2VA影響視覺功能視紫質(zhì)是視網(wǎng)膜內(nèi)的感光物質(zhì)，由視黃醛和視蛋白結(jié)合而成。視紫質(zhì)是弱光感受物質(zhì)，弱光射到視網(wǎng)膜，視紫質(zhì)分解刺激視神經(jīng)而產(chǎn)生視覺，視紫質(zhì)分解后再合成，隨時補(bǔ)充VA,方可保證視紫質(zhì)含量不變。VA能維持暗光下的視覺功能，維持視網(wǎng)膜的視循環(huán)，在視循環(huán)中，視黃醇被轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白輸送到視網(wǎng)膜及眼組織，全反式視黃醇被視桿細(xì)胞氧化為視黃醛，然后異構(gòu)化成順-視黃醛，與視蛋白結(jié)合生成視紫質(zhì)，視紫質(zhì)在一系列光化學(xué)反響下發(fā)生改變，維持弱光下的視力。當(dāng)VA缺乏時，能夠使角膜上皮細(xì)胞中的非角化上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化為角化的鱗狀上皮，當(dāng)VA過量時又能夠使鱗狀上皮轉(zhuǎn)為分泌上皮[11-12].在VA缺乏的情況下，眼結(jié)膜上皮細(xì)胞角化和鱗化，且伴有杯狀細(xì)胞的消失[13].VA缺乏會引起角膜和結(jié)膜上皮枯燥，干眼病患者眼組織出現(xiàn)的典型枯燥癥和表層死細(xì)胞剝落，會在體內(nèi)的各上皮組織不同程度的發(fā)生，這是由于上皮組織抵抗力下降而易被病原感染[5].青少年視疲憊者服用越橘提取物復(fù)合VA膠囊，視疲憊異常感覺和狀態(tài)明顯減輕，雙目明視持久度平均提高[11].2.3VA影響動物免疫機(jī)能VA是維持上皮組織的構(gòu)造完好及功能的必需因素，可預(yù)防結(jié)膜、淚腺、鼻腔、消化器官、上支氣管內(nèi)膜、汗腺、皮脂腺等黏膜變質(zhì)、枯燥、角質(zhì)化。VA缺乏，上述黏膜組織會失去分泌功能，對外界病原微生物防御能力降低，易感染疾病。VA能加強(qiáng)動物的免疫機(jī)能，主要通過保衛(wèi)黏膜的完好性，VA誘導(dǎo)上皮細(xì)胞分化和增殖，對于上皮的正常發(fā)育非常重要。VA缺乏會顯著影響動物抗病力和免疫機(jī)能，缺乏VA的人和動物更容易感染疾病。VA缺乏影響淋巴細(xì)胞生成，進(jìn)而降低細(xì)胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答，給機(jī)體補(bǔ)充一定量的VA可加強(qiáng)免疫應(yīng)答[1].VA具有有效的抗氧化和去除自由基作用[14],缺乏將導(dǎo)致腸黏膜和免疫系統(tǒng)損害，增加機(jī)體被細(xì)菌感染的概率。VA缺乏影響上皮生長發(fā)育，使機(jī)體內(nèi)部和表皮的周密性下降，易引起細(xì)菌感染，甚至引起死亡[15].VA缺乏，使人和動物產(chǎn)生角蛋白的細(xì)胞會取代正常分泌黏液的細(xì)胞，引起上皮組織基底層細(xì)胞分裂加快、增生、變厚，張力原纖維合成增加，表層細(xì)胞發(fā)生枯燥、變扁、形狀不規(guī)則等變化[16],使呼吸道、消化道和泌尿、生殖系統(tǒng)內(nèi)膜角質(zhì)化，而使機(jī)體容易被病原微生物感染。VA缺乏使兒童易發(fā)生呼吸道感染和腹瀉[1].缺乏VA,小鼠吞噬細(xì)胞能力受損，易被感染；缺乏VA是腸道流行病發(fā)病率增高因素之一，腸道細(xì)胞完好性毀壞，增高了腸道細(xì)菌轉(zhuǎn)移危險性。還能夠削弱巨噬細(xì)胞的殺菌作用，在感染的局部容易繁衍病原體，加強(qiáng)其致病性和炎癥[17].缺乏VA將導(dǎo)致黏膜和免疫系統(tǒng)損害、漿細(xì)胞增殖和T細(xì)胞水平嚴(yán)重失常[18].測定小鼠消化道內(nèi)層刷狀緣的酶活力表示清楚，缺乏VA,多種消化酶活性顯著降低，引起腸道功能紊亂[19].2.4VA與造血功能、心臟病VA是紅細(xì)胞生成所必需的，VA與鐵協(xié)同作用影響造血功能，VA嚴(yán)重缺乏可導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成和RNA代謝異常，導(dǎo)致紅細(xì)胞合成障礙而貧血[17].補(bǔ)充VA能夠改善貧血，提高血紅蛋白水平[20].流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，VA缺乏與缺鐵性貧血共存，血清視黃醇含量與鐵狀況的理化指標(biāo)有密切關(guān)系。VA主要通過其活性代謝產(chǎn)物視黃酸而發(fā)揮作用，視黃酸在胚胎構(gòu)成上皮細(xì)胞及造血中具有重要作用，VA缺乏影響骨髓基質(zhì)細(xì)胞條件，使大鼠紅系早期祖細(xì)胞增殖明顯減少[17];VA缺乏通過抑制造血生長因子白細(xì)胞介素3和粒單系集落刺激因子等表示出而影響紅系造血[21].VA具有抗氧化作用，能夠抑制心臟病發(fā)病。早期心臟形態(tài)對VA濃度很敏感，由于其能影響心臟構(gòu)成。流行病學(xué)已證實VA攝入能夠降低心血管疾病，由于細(xì)胞的膜系統(tǒng)均含有不飽和脂肪酸，因而對膜質(zhì)過氧化很敏感。VA和胡蘿卜素混合物能有效減輕和預(yù)防心血管疾病[8],其抗氧化性與VA和胡蘿卜素基本構(gòu)造有關(guān)。心臟病發(fā)病與自由基的產(chǎn)生有關(guān)，自由基的危害作用是誘發(fā)心肌梗塞、動脈硬化、冠心病和與糖尿病有關(guān)心臟病，心臟疾病與自由基有關(guān)的證據(jù)已積累很多[8].2.5VA有防癌、抗癌作用VA可有效預(yù)防肺部鱗上皮細(xì)胞癌變，對肺部小細(xì)胞癌也有抑制作用，肺癌患者及時補(bǔ)充VA可提高存活率，VA能防癌抗癌，是由于VA能夠控制上皮細(xì)胞的分化，使上皮細(xì)胞發(fā)育成正常的非角化細(xì)胞。VA的攝入量和和癌癥之間呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，動物實驗表示清楚，缺乏VA,氣管、支氣管、胃、腸道、膀胱、子宮、乳腺、前列腺、胰管、膽管及皮膚的上皮組織就不正常甚至可能發(fā)生癌變[22],在動物飲食中適量參加VA,可防止癌變發(fā)生。研究表示清楚，VA缺乏能夠誘導(dǎo)大鼠腎母細(xì)胞瘤發(fā)病增加[23].VA能抑制化學(xué)致癌劑在機(jī)體內(nèi)氧化，例如VA可抑制亞硝酸胺類化合物引起的小鼠及大鼠胃癌及食管癌。3VA缺乏狀況當(dāng)前，VA缺乏是很多發(fā)展中國家面臨的公共衛(wèi)生問題，孕婦和兒童是高危人群[24],低收入國家中約1.9億學(xué)齡前兒童和2000萬孕婦存在VA缺乏，華而不實近520萬兒童、700萬孕婦患夜盲癥。在我們國家邊遠(yuǎn)貧困地區(qū)是VA缺乏的重點(diǎn)地區(qū)，重點(diǎn)人群是嬰兒[25],6個月下面嬰兒，VA缺乏率在我們國家高達(dá)33.4%,城市兒童為輕度缺乏，農(nóng)村兒童為中度缺乏VA[26].除此之外，一些特殊人群，如長途貨運(yùn)司機(jī)普遍存在VA缺乏，應(yīng)該予以關(guān)注[25].4VA的需要量及來源VA的來源非常廣泛，日常生活中，只要不偏食很容易攝取。動物性食物中，動物肝臟、乳制品、禽蛋類、魚肝油VA含量較高；植物性食物中，綠色及紅黃色蔬菜含量多。中國營養(yǎng)學(xué)會建議，成年人的日攝取量為5000IU〔1000RE〕；1歲內(nèi)的嬰兒天天需要1500IU;兒童的需要量因年齡而異，1~10歲兒童，天天最低需要2000~3500IU.對VA缺乏的患者，只依靠食補(bǔ)不易到達(dá)效果，尤其是以植物為食的亞洲、非洲國家，對這類人群應(yīng)該補(bǔ)充VA制劑。VA缺乏主要的異常感覺和狀態(tài)為：皮膚枯燥，呼吸道表皮組織改變，腸胃黏膜受損而引起腹瀉，長期缺乏VA會患干眼病，動物生殖、泌乳異常；不能合成足夠的視紫質(zhì)，對暗光適應(yīng)力差而患夜盲癥；VA缺乏可使黏多糖合成受阻，某些器官DNA含量減少，代謝失調(diào)。VA的作用很大，但也不是越多越好，攝取過量的VA是有害的，VA容易被腸道吸收但不直接隨尿排泄，攝入過量會引起中毒。通過飲食來補(bǔ)充VA最安全，由果蔬補(bǔ)充VA比動物性食品會愈加安全有效。例如當(dāng)大量攝入胡蘿卜素時，胡蘿卜素不會馬上都轉(zhuǎn)化成VA,而是在體內(nèi)累積起來，不會導(dǎo)致中毒，且果蔬中含的脂肪極低，低脂飲食能夠防癌。5結(jié)束語VA作為動物及人體所必需的一種脂溶性維生素，在體內(nèi)的生物學(xué)作用是多方面的，不僅