角鲨烯的生物学功能及应用
发布时间：
2023-07-04
角鲨烯作为类固醇合成的前体物质，在机体内具有广泛的生物活性，在耐低氧、抗逆性、免疫增强、心血管保护等方面发挥重要作用。角鲨烯是具有多种生理功能的活性物质，在动物饲料和动物养殖、人体保健品和化妆品中都有应用，在自然界生物体中的分布也十分广泛。角鲨烯不仅仅是作为类固醇生物合成途径的节点性物质，在深海的鲨鱼(软骨鱼类)、高原高寒地区的牦牛、人体的皮脂腺中都检测到角鲨烯的存在，显示角鲨烯对生命体适应极端恶劣环境、尤其抵御缺氧和高寒冷环境条件得以保持生长和生存的必要性，这是值得深入研究的生物学问题。饲料中补充角鲨烯增强养殖动物的缺氧应激、低氧应激，也是值得研究的技术问题[1]。
角鲨烯作为类固醇合成的前体物质，在机体内具有广泛的生物活性，在耐低氧、抗逆性、免疫增强、心血管保护等方面发挥重要作用。角鲨烯是具有多种生理功能的活性物质，在动物饲料和动物养殖、人体保健品和化妆品中都有应用，在自然界生物体中的分布也十分广泛。角鲨烯不仅仅是作为类固醇生物合成途径的节点性物质，在深海的鲨鱼(软骨鱼类)、高原高寒地区的牦牛、人体的皮脂腺中都检测到角鲨烯的存在，显示角鲨烯对生命体适应极端恶劣环境、尤其抵御缺氧和高寒冷环境条件得以保持生长和生存的必要性，这是值得深入研究的生物学问题。饲料中补充角鲨烯增强养殖动物的缺氧应激、低氧应激，也是值得研究的技术问题[1]。
1. 提高机体耐低氧能力
角鲨烯通常被认为是生物适应极端环境的产物[2]。角鲨烯具有类似红细胞摄取氧的功能，遇氧生成活化的氧合角鲨烯，通过血液循环系统被输送到机体末端细胞后释放氧，增强组织对氧的利用[3]。研究发现，角鲨烯可使常规缺氧和急性脑缺血性缺氧模型小鼠的存活时间分别提高29.68%和33.20%，增强小鼠的缺氧耐受力[4]。连续给予角鲨烯一段时间后，使亚硝酸钠中毒小鼠的存活时间提升13.6%;在急性缺血性缺氧条件下，可延长小鼠的喘气时间8.25%~24.78%，且对小鼠体重增长无影响[5]。在水产动物中，饲料中补充角鲨烯后，在因缺氧导致斑点叉尾鮰半数致死量时，角鲨烯组水体溶解氧浓度显著低于对照组(数据未公开发表)，该结果提示，角鲨烯能影响鱼体的代谢能力，可增加鱼体的耐缺氧能力，这有利于增强养殖鱼类耐低氧、耐运输的能力，降低因缺氧导致的鱼体死亡率。
2. 增强抗逆性
角鲨烯含有6个非共轭双键，具有较强的抗氧化活性。每天投喂0.4mL角鲨烯能显著提高大鼠的抗氧化系统机能，可有效保护大鼠心脏细胞结构和红细胞功能，从而缓解环磷酰胺诱导的大鼠心脏氧化损伤[6-7]。研究证明，外源补充角鲨烯能够降低动物体内丙二醛(MDA)和8-异前列腺素(Fα2)水平并提高抗氧化酶活性[8]。饲料中添加250mg/kg角鲨烯能有效缓解仔猪的断奶应激，提高生产性能[9]。日粮中添加角鲨烯可线性降低肉鸡血浆中MDA水平，GSH(还原型谷胱甘肽)水平和SOD活性均显著提高[10]。研究表明，饲粮中添加不同梯度(0.25%~1.0%)的角鲨烯后，可提高鱼体T-AOC(总抗氧化能力)和SOD(超氧化物歧化酶)活性，降低MDA浓度，提示角鲨烯可抵御过氧化物氧化对鱼体的损伤(未公开发表数据)。
角鲨烯已被证明通过抑制TNF-α、诱导性一氧化氮合酶(iNOS)、COX-2和NFE2(如BZIP转录因子2(Nrf2)信号通路来抑制LPS(脂多糖)刺激的小鼠巨噬细胞中的细胞内氧化应激[11-12]。同样，角鲨烯在小鼠急性结肠炎模型中下调COX-2和iNOS表达,减少IL-1β和TNF-α等炎症因子分泌，减轻炎症[13-14]。在斑马鱼炎症模型中，角鲨烯能有效抑制中性粒细胞迁移，减少炎症灶中性粒细胞的数量，在一定程度上缓解炎症症状[15]。
3. 增强免疫功能
角鲨烯作为乳剂的成分之一，已广泛用于药物和疫苗的呈递，能稳定提高药物和疫苗的效果，含角鲨烯的MF59佐剂能有效提高免疫反应，且具有良好的安全性[16-17]。研究发现，以角鲨烯作为疫苗佐剂，能改善病毒疫苗在免疫后期(12-21d)的保护力，增强病毒性疫苗的免疫活性，提高牙鲆病毒性出血病的存活率[18]。与一般疫苗佐剂相比，酵母多糖-角鲨烯复合佐剂对甲型肝炎和乙型肝炎抗原诱导小鼠体液免疫应答的增强作用[19]。
4. 调控血脂代谢
高血压、高血脂是心血管疾病的元凶，多种因素与心血管疾病的发病率相关，血液中高水平的低密度脂蛋白和胆固醇是主因。角鲨烯能显著降低血清中LDL-C水平，改善HDL-C水平，并有效抑制LDL与ROS发生脂质过氧化反应[20]。研究发现，大鼠持续4周每日摄入1 000 mg/kg 体重的角鲨烯，实验组大鼠血压及血糖、胆固醇、甘油三酯和瘦素含量显著降低[21]。角鲨烯可以作为抑制心血管疾病的潜在来源，与降低LDL-C的他汀类药物的作用机制相似，通过抑制肝脏中3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A( HMG-CoA) 还原酶的活性，抑制HMG-CoA 转化为甲羟戊酸，下调乙酰 CoA 向胆固醇的转化，减少胆固醇的生成[22]。由此可见，角鲨烯可以改善心血管系统内外环境的稳态，在维持动物心血管健康方面发挥重要作用。
5. 预防非酒精性脂肪肝
体外研究发现，用角鲨烯培养肝细胞，细胞甘油三酯和胆固醇浓度降低，参与脂肪酸摄取、脂肪酸氧化、生酮和反向胆固醇转运代谢的基因表达上调，而与脂肪酸合成相关的基因表达下调[23]。在诱发肝脏脂肪变性饲料中补充0.5%角鲨烯，以评估角鲨烯对猪NAFLD(非酒精性脂肪肝)进展的影响。该研究结果显示，角鲨烯干预后，猪肝脏中甘油三酯的含量减少，肝细胞中脂滴区域明显减小[24]。
综上所述，角鲨烯在抗氧化、抗炎症、改善健康方面发挥重要作用，还在缓解水产动物应激及解毒等方面展现较好的应用潜力。实际养殖生产中，养殖鱼类同样有高寒、高热、缺氧等极端环境条件，补充角鲨烯或许可以增强养殖鱼类在恶劣环境中生长和生存能力。
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