维生素E是一种重要的脂溶性维生素,最早的研究是针对小鼠的繁殖性能,因此又被称为“生育酚”。除对繁殖性能有影响外,作为天然抗氧化剂,维生素E还能够通过清除自由基和抑制自由基介导的脂质过氧化来减轻氧化应激对大脑和神经、肌肉和骨骼、皮肤、骨髓和血液等组织器官的损伤,发挥重要的保护作用[1-2]。天然维生素E主要存在于不同的食物中,其中植物油(如葵花籽油、花生油、大豆油等)是维生素E最常见的来源,其他来源还包括坚果、水果和蔬菜等[3]。由于动物体内无法自行合成维生素E,必须从饲粮中获取,因此饲粮中添加维生素E对维持犬猫健康至关重要。近年来,随着犬猫营养研究的深入,维生素E在犬猫运动能力、心脏功能、繁殖性能、皮肤健康等方面的作用受到了广泛关注。本文旨在系统性综述维生素E在犬猫健康中的作用以及研究进展,以期为犬猫饲粮中维生素E的合理使用提供参考。
1 维生素E概述
1.1 维生素E的结构与作用
维生素E并不是单一的化学物质,而是一组以色原醇环为骨架并在C2位置连接1条16碳异戊二烯类侧链的脂溶性化合物。天然维生素E共有8种异构体,包括α-、β-、γ-和δ-生育酚以及α-、β-、γ-和δ-生育三烯酚[4]。其中,α-生育酚是人体血浆和组织中主要的形式,且是唯一被认可满足人类营养需求,能够逆转人类维生素E缺乏症状的化合物[5-6]。天然存在的α-生育酚为RRR-α-生育酚(亦称D-α-生育酚),而人工合成的α-生育酚(亦称DL-α-生育酚)为8种不同立体异构体的混合物,包括4种2R立体异构体(RRR、RSR、RRS和RSS)和4种2S立体异构体(SRR、SSR、SRS和SSS)。由于肝脏中的α-生育酚转运蛋白(α-TTP)对2S立体异构体的亲和力较低,因此人工合成α-生育酚的生物利用度被认为只有天然α-生育酚的1/2[7-8]。
除α-生育酚外,其他形式的维生素E也能被吸收,但由于肝脏中的α-TTP对其识别与转运能力较弱,因此无法满足人体维生素E的需求[9]。目前,对犬猫体内维生素E代谢机制的认识主要基于人类和小鼠的研究。已有证据表明,犬经口服可有效吸收包括α-、β-、γ-和δ-生育三烯酚在内的多种维生素E异构体,且肠道吸收阶段无显著偏好性;但在吸收后,肝脏α-TTP会优先识别并转运α-生育酚,导致其在血浆中占据主导地位,其他异构体则更易被快速代谢和清除[10]。相比之下,现有关于猫的研究主要聚焦于α-生育酚,其他形式维生素E在猫体内的代谢特点及生理功能尚缺乏系统研究。尽管非α-生育酚形式的维生素E在常规营养中的生物利用度较低,但其可能对多种慢性疾病有益,例如,已有研究报道,γ-和δ-生育酚具有抗癌作用[11],γ-和β-生育酚的摄入量与慢性肾病呈负相关[12];此外,计算机辅助药物发现,β-与δ-生育三烯酚有潜力作为猫传染性腹膜炎病毒3C样蛋白酶的有效抑制剂[13]。
1.2 维生素E的吸收
作为脂溶性维生素,维生素E的吸收与脂肪密切相关。脂肪通过胰脂肪酶水解为2-单酰基甘油和游离脂肪酸,消化后的脂肪随后与胆汁酸形成混合微粒[14]。维生素E竞争性地被纳入微粒中,在这一过程中α-生育酚乙酸酯和α-生育酚琥珀酸酯等酯化形式的维生素E必须首先被水解为游离的生育酚,才能进入微粒[15]。之后,这些混合微粒通过肠上皮细胞的刷状缘上的未搅拌水层扩散,进入肠上皮细胞内,并与甘油三酯及胆固醇酯形成乳糜微粒,最终分泌到肠淋巴系统,进入血液循环[14,16]。长期以来,维生素E的吸收一直被认为是通过被动扩散完成的。然而,研究表明,少部分维生素E的吸收与胆固醇膜转运蛋白的介导有关,包括清道夫受体B类Ⅰ型(SR-BⅠ)[17]、CD36[18]、NPC1样细胞内胆固醇转运蛋白1(NPC1L1)[19]以及ATP结合盒A1(ABCA1)[20]和ATP结合盒G1(ABCG1)[21]。
2 维生素E在犬猫饲粮中的添加量
表1 不同机构推荐的犬猫每千克饲粮中维生素E添加量(干物质基础)Table 1 Recommended vitamin E supplemental levels for per kilogram of diets for dogs and cats from different institutions (DM basis)IU/kg |
| 生长阶段 Growth stages | 犬 Dogs | 猫 Cats | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| NRC | AAFCO | FEDIAF | NRC | AAFCO | FEDIAF | ||
| 幼年期 Growth period | 30 | 50 | 50 | 38 | 40 | 38 | |
| 成年期 Adult period | 30 | 50 | 36 | 38 | 40 | 38 | |
| 繁殖期 Reproduction period | 30 | 50 | 50 | 31 | 40 | 38 | |
NRC:美国国家科学研究委员会;AAFCO:美国饲料管理协会;FEDIAF:欧洲宠物食品工业联盟。饲粮代谢能水平为4 000 kcal/kg DM(1 kcal≈4.2 kJ)。NRC与AAFCO标准中各生长阶段每日代谢能消耗如下:幼犬(5.5 kg)1 000 kcal、成年犬(15 kg)1 000 kcal、繁殖犬(22 kg,哺育8只幼犬)5 000 kcal;幼猫(0.8 kg)180 kcal、成年猫(4 kg)250 kcal、繁殖猫(4 kg,哺育4只幼猫)540 kcal。FEDIAF标准中,成年犬和猫每日代谢能消耗分别为110 kcal/kg BW0.75和100 kcal/kg BW0.67,其余阶段的每日代谢能消耗与NRC一致。 | |
NRC: National Research Council; AAFCO: Association of American Feed Control Officials; FEDIAF: European Pet Food Industry Federation. Dietary metabolizable energy level is 4 000 kcal/kg DM. In the NRC and AAFCO standards, the daily metabolizable energy requirements for different growth stages are as follows: puppy (5.5 kg) 1 000 kcal, adult dog (15 kg) 1 000 kcal, reproductive dog (22 kg, nursing 8 puppies) 5 000 kcal; kitten (0.8 kg) 180 kcal, adult cat (4 kg) 250 kcal, reproductive cat (4 kg, nursing 4 kittens) 540 kcal. In the FEDIAF standard, the daily metabolizable energy requirements for adult dogs and cats are 110 kcal/kg BW0.75 and 100 kcal/kg BW0.67, respectively, while the requirements for the remaining stages are consistent with NRC. |
除PUFAs水平外,动物所处的生理阶段与健康状况也显著影响其对维生素E的需求。在快速生长发育期,幼年动物新陈代谢旺盛,免疫系统尚未完全成熟,增加维生素E摄入有助于其免疫系统的发育[26]。繁殖期母体因氧化应激加剧而消耗更多维生素E,同时相当一部分维生素E被转运至胎盘,以保障胚胎发育和类固醇激素合成等关键生理功能,因此繁殖期母体对维生素E的需求也相应升高[27-28]。此外,多种疾病过程可导致犬猫体内氧化应激损伤加剧,进而增加对维生素E的消耗[29-31]。因此,在配制针对特定生理阶段或疾病的饲粮时,需在推荐量之上充分考虑这些增长的需求。需要注意的是,虽然维生素E的安全阈值相对较高,但长期过量摄入可能干扰其他脂溶性维生素的吸收,增加维生素A、维生素D和维生素K吸收不良或缺乏的风险[32]。然而,由于目前尚缺乏犬猫维生素E中毒的报道,因此各机构尚未制定维生素E的安全上限[25]。
3 维生素E在犬猫体内的生理功能
3.1 维生素E对运动能力的影响
维生素E对于维持犬的运动表现至关重要,其可通过减轻运动性氧化损伤来保障耐力,血浆维生素E浓度与运动耐力呈显著正相关[33]。Motta等[34]通过一项小样本研究发现,与仅食用含60 mg/kg维生素E的基础饲粮的犬相比,饲粮中额外添加500 mg/kg维生素E的犬在进行亚最大强度运动10周后,运动引起的氧化损伤显著降低,表明补充维生素E有助于改善犬因运动引起的氧化应激状态。这种保护作用在长期耐力运动中也尤为重要,因为持续运动本身可能会导致血浆维生素E显著消耗。研究显示,在数月内进行78次耐力运动(约22 km/次)后,未进行强化补充的犬其血浆维生素E浓度显著下降,而饲喂营养强化饲粮(补充维生素E、维生素C、锌、牛磺酸、叶黄素)的犬则能有效维持甚至提高血浆维生素E浓度,从而减少氧化损伤并支持持久的运动表现[35]。因此,无论是短期冲刺还是长期耐力工作,保证充足的维生素E供给对犬运动能力均具有关键作用。相比之下,目前尚缺乏直接评估维生素E对猫运动能力影响的研究。这可能与家养猫日常运动强度和持续时间相对有限以及缺乏可重复的标准化运动模型等因素有关。然而,维生素E对维持猫肌肉正常结构与功能具有重要作用。临床病例报告显示,采食维生素E缺乏的饲粮可导致猫发生营养性肌病,出现肌肉肿胀等临床症状[36]。此外,研究显示补充维生素E能够增强猫的抗氧化能力并减轻氧化应激相关的DNA损伤[37]。因此,维生素E可能有助于降低猫在运动或活动后的氧化损伤,但该推测仍需通过针对猫的运动模型或活动干预试验进一步验证。
3.2 维生素E对心脏功能的影响
氧化应激是心脏疾病的病理机制之一,其可通过诱导脂质过氧化、细胞核DNA损伤及炎症反应等机制导致心脏重塑和衰竭[38]。在心脏疾病的病理进程中,机体自身可能会动员维生素E来代偿性地应对氧化应激。Tomsič等[39]的研究显示,与健康犬相比,B1期黏液瘤样二尖瓣疾病(MMVD)患犬血浆维生素E、丙二醛浓度以及脂溶性抗氧化剂的抗氧化能力显著升高,对于血浆维生素E浓度升高,作者认为这并非源于膳食差异,而是机体的一种代偿性反应,即为对抗MMVD所致心力衰竭过程中产生的大量活性氧,维生素E从储存器官中被动员至血液循环中,从而增强了整体的抗氧化防御能力。然而,这种代偿性升高的生理意义及其与疾病严重程度的关系较为复杂。另一项针对因MMVD和扩张型心肌病(DCM)导致心力衰竭的犬的研究发现,在接受治疗的患犬中,血浆丙二醛和维生素E浓度均与心衰关键指标N末端B型利钠肽前体(NT-proBNP)浓度存在显著正相关[40]。这一结果表明,随着心脏病严重程度的加剧,机体会主动动员维生素E等抗氧化物质以应对升高的氧化应激,同时也提示患病动物对维生素E的实际需求可能因此大幅增加。Li等[41]的研究也从侧面证明了这一观点,其研究发现通过饮食给犬额外补充维生素E(心脏保护混合物成分之一)能够显著改善心脏超声参数并延缓疾病进展。
在猫中,关于维生素E在心脏疾病中的作用研究仍相对有限。早期的流行病学研究显示,患有DCM的猫血浆维生素E浓度较健康猫低20%[42]。这一结果与在MMVD犬中观察到的结果不同,可能与研究对象的物种、疾病类型以及疾病严重程度不同有关。肥厚性心肌病(HCM)是猫最常见的心脏疾病,已有研究表明,与健康猫相比,HCM患猫在亚临床阶段血清抗氧化酶活性即出现显著下降[43]。另有研究发现,HCM患猫心肌线粒体氧化磷酸化能力下降,并伴随线粒体活性氧释放及氧化损伤升高[29]。上述研究结果提示,氧化应激参与了猫HCM的病理过程。然而,维生素E能否改善猫HCM相关氧化应激或疾病进程,仍需针对HCM患猫开展进一步的前瞻性研究。
3.3 维生素E对繁殖性能的影响
维生素E是精子抗氧化系统的主要组成部分,可通过抗氧化应激作用改善犬的精液品质,从而提升其繁殖性能[44]。Risso等[45]在一项小样本研究中发现,与对照组相比,单独口服鱼油会使精液总抗氧化活性显著降低并加剧氧化应激反应,而同时补充维生素E则能有效抵消这一负面效应,可恢复犬精液的总抗氧化活性和维持氧化与抗氧化的平衡。Alonge等[46]的研究也支持了这一观点,其评估了维生素E、锌、硒、叶酸及n-3 PUFAs复合补充剂对犬精子质量的影响,研究发现,从补充第60天起,复合补充剂显著提高了总精子数、前进运动精子比例和精子膜功能完整性,并降低了精子死亡率,表明维生素E与其他具有抗氧化或细胞保护作用的营养素协同补充,可更全面有效地改善犬的精液品质。值得注意的是,维生素E单独与硒联合使用在抗氧化方面也同样存在显著效果。Domosławska等[47-48]针对生育能力降低的犬进行的研究显示,每日补充6 μg/kg BW有机硒和5 mg/kg BW维生素E,连续60 d后,试验犬精子浓度、运动能力、正常形态精子比例及活精子率均显著提高,同时血液硒与维生素E浓度、精子谷胱甘肽过氧化物酶活性和总抗氧化能力也显著提升。此外,朱广琴等[49]还发现,在冷冻精液稀释液中添加200、400和600 μg/mL维生素E,可使宠物犬精子的体外存活时间显著延长,且畸形率显著降低。
尽管已有大量研究表明,饲粮中添加维生素E可显著改善多种动物的繁殖性能[50-51],但关于维生素E对猫繁殖性能影响的研究仍十分有限,现有研究主要集中在猫精液的体外保存方面。研究发现,与对照组相比,在冷冻保护剂中分别添加0.3、0.6和0.9 mmol/L的α-生育酚未显著改善精子的存活率和膜完整性,但添加0.6和0.9 mmol/L α-生育酚组的自由基产生量和氧化损伤程度显著下降;值得注意的是,添加0.9 mmol/L α-生育酚组的精子活力和快速前向运动能力显著低于添加0.3 mmol/L α-生育酚组[52]。这表明,尽管维生素E能减少氧化损伤,但过高浓度可能对猫的精子产生不利影响。另一项研究发现,在猫附睾精子冷藏稀释液中联合添加5 μg/mL α-生育酚与0.75 mg/mL绿茶多酚,能显著延长精子保存时间(长达9 d)并维持精子活力[53]。上述研究结果的差异可能与维生素E的浓度、精液的保存方法以及后者联用了绿茶多酚有关。
3.4 维生素E对皮肤及皮下组织健康的影响
作为天然抗氧化剂,维生素E还可保护皮肤免受氧化应激的不良影响,并且在小鼠模型中已被证明长期的维生素E缺乏可导致皮肤溃疡和皮肤胶原交联的变化[54]。在犬中,研究显示,特应性皮炎犬血浆中维生素E浓度显著降低[31],而在每天口服8.1 IU/kg BW维生素E 8周后发现,与对照组相比,补充维生素E组的特应性皮炎犬血浆中维生素E浓度显著升高、总抗氧化能力增强且临床严重程度指数显著降低[55]。在猫中,泛脂炎(黄脂病)是一种主要由营养因素引起的脂肪组织炎症和脂肪细胞中蜡样色素沉积,常见于长期摄入高PUFAs而维生素E缺乏的饲粮。其原因在于,维生素E作为抗氧化剂可通过提供电子来中和诱导脂质过氧化的自由基,当维生素E摄入不足时,饲粮中及机体自身的脂肪便会发生氧化降解,产生大量过氧化物与氢过氧化物,这些反应性物质在脂肪组织中累积,最终引发弥漫性的脂肪组织炎症[56]。与泛脂炎不同,脂膜炎是指多因素所致的皮下脂肪炎症,近期的1例病例报告描述了一只患有化脓性肉芽肿性脂膜炎的猫,其血清维生素E浓度(21 mg/L)显著高于常规参考区间(3~11 mg/L)上限且与健康猫无显著差异,并在排除感染、胰腺疾病等常见病因后,结合病史与病理特征,最终确诊为注射引起的脂膜炎[57]。该病例提示,尽管维生素E缺乏是脂肪组织炎症的已知病因,但在血清维生素E浓度正常或偏高时,脂膜炎仍可能由感染、胰腺疾病、创伤或注射等物理刺激等其他因素诱发[58]。
3.5 维生素E在其他方面的作用
维生素E缺乏性视网膜病变是英国可卡犬的一种家族性疾病,患犬不仅会出现视力缺陷,还可能伴有神经系统症状,如共济失调和后肢本体感觉障碍[59-60]。维生素E对猫免疫能力也有一定增强作用,可显著提升淋巴细胞功能和增殖能力[61]。关于维生素E对骨关节炎的影响,有研究表明,手术诱导的骨关节炎犬口服17.6 IU/kg BW α-生育酚55 d后,犬关节滑液中前列腺素E2和一氧化氮代谢物的浓度、疼痛评分、皮肤电活动以及关节软骨的组织学损伤显著低于对照组[62]。但Gordon等[63]的研究显示,每天补充400 IU维生素E,持续90 d后,骨关节炎犬的生活质量、临床跛行评分、疼痛药物需要量和生化指标与对照组相比没有显著差异。这2项研究结果的差异可能与维生素E补充剂量及病程不同有关。前者是手术诱导的骨关节炎,其病程伴随急性炎症且尚未出现与慢性骨关节炎相关的病变,因此维生素E的抗氧化作用可能更为显著。
在一项回顾性调查中,与健康犬相比,不同时期的慢性肾病(CKD)患犬血浆中α-生育酚的浓度均显著降低[30]。然而,在针对CKD患猫的研究中,尽管早期的一项研究表明,联合补充维生素E、维生素C和β-胡萝卜素可显著改善CKD患猫的DNA氧化损伤[64];但后续研究发现,单独补充30 IU维生素E持续3个月,并不能产生类似的积极效果[65];进一步研究显示,即使在标准治疗基础上每日额外补充100 IU维生素E 24周,仍未能延长CKD患猫的生存时间和改善临床症状[66]。这种犬与猫之间的差异可能与多种因素有关。比如,CKD患猫血浆中维生素E的浓度未出现显著降低,这可能导致单独补充维生素E的效果有限[66];此外,CKD患猫的氧化应激机制可能更为复杂,与在犬中观察到的氧化损伤随疾病进展加重不同,早期CKD患猫的氧化损伤程度反而高于晚期患猫[30,66]。
4 小结
综上所述,维生素E作为一种重要的抗氧化剂,能够在体内通过清除自由基、抑制脂质过氧化,在犬猫的生理系统中发挥重要作用。然而,当前研究虽明确了维生素E的基础作用,由于关于维生素E在不同疾病中相关作用的文献较少,且部分研究联合了其他抗氧化剂,无法精准判断维生素E在其中的具体作用;此外,关于维生素E在不同疾病中的适宜剂量与疗程仍缺乏系统证据。未来仍需大量的研究维生素E在不同疾病中的具体作用机制和应用价值,并深入探究维生素E与其他营养素的协同机制,为临床营养干预提供更可靠的理论依据。