褪黑素的作用及其在畜牧生产上的应用

褪黑素的作用及其在畜牧生产上的应用 中国饲料 2011 年第 19 期 31 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" !!!!!!!!!!!!" 褪黑素的作用及其在畜牧生产上的应用 湖南农业大学动物科技学院 占今舜 张 彬 * !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" !!!!!!!!!!!!" [摘要] 褪黑素(MLT)是哺乳动物和人类的松果体分泌的一种激素，具有抗肿瘤、抗氧化、改善睡眠、调控生殖活 动、改善免疫功能等作用。 本文对褪黑素的作用及其在动物生产上的应用作一综述。 [关键词] 褪黑素;畜牧生产;应用 [中图分类号] S816.7 [文献标识码] A [文章编号] 1004-3314(2011)19-0031-03 [Abstract] Melatonin is a hormone seCreted From the pineal gland oF mammals and humans，with FunCtions oF antitu- mor，antioxidation，improving sleep，regulating reproduCtive aCtivities and improving immunity etc.EFFeCts oF melatonin and its appliCation in animal produCtion were summarized in this artiCle. [Key words] melatonin;animal produCtion;appliCation 褪黑素(MLT)是一种由哺乳动物松果体分泌 键酶， 参与多种因素诱导细胞凋亡。 顾良红等 的吲哚类神经内分泌激素， 另外视网膜和泪腺也 (2010) 研究发现，MLT 能够通过提高 Caspase-3 能少量的分泌 (杨秀平，2006;Zawilska 和 Nouak， 的含量，激活 Caspase-3 的活性，促使肿瘤细胞凋 亡。1999)。 MLT 的化学结构为 5-甲氧基-N-乙酰色 C-Fos 原癌基因在正常细胞中起着促进细胞增 胺，是色氨酸的衍生物。 MLT 的合成主要受到光 殖分化的作用， 但其不正常表达能够使细胞异常 周期的影响，其他因素如交感神经、激素也能影响 增殖癌变。宋丽霞和刘淑英(2009)发现，在光照时 间延长的条件下，MLT 分泌下降，C-Fos 原癌基因 其合成(Sugden，1989)。 动物在持续的光照下，松 果体的重量减轻， 实质细胞减少，MLT 的合成酶 的表达有增长的趋势， 这结果表明，MLT 含量的 系活性明显降低;相反，长期生活在黑暗环境中的 升高能抑制 C-Fos 原癌基因的表达。 此外，MLT 还 能够增强机体中的 NK 细胞的活性， 促进 NK 细 动物 (如大鼠)， 松果体合成 MLT 的酶系活性增 强，胞的活化，增强MLT 的合成也增加(杨秀平，2006)。 因此 MLT NK 细胞的杀伤能力，从而达到抗 的分泌是白天减少，夜间增多。 MLT 的分解代谢 肿瘤的作用(方华蓥和许春芳，2010)。 MLT 还能 主要是在肝脏和脑中进行， 代谢产物由尿排出体 通过改变细胞周期， 抗氧化等作用来抑制肿瘤细 胞的生长。 外(杨振军等，2004)。 MLT 具有改善睡眠、抗肿瘤、提高免疫力、抗 1.2 改善睡眠的作用 梁慧莉等(2010)通过直 炎、抗氧化、镇痛和镇静等多方面的作用。 本文对 接睡眠试验、延长戊巴比妥钠睡眠时间试验、戊巴 褪黑素的一些作用以及在动物生产上的一些应用 比妥钠阈下剂量催眠试验、 巴比妥钠睡眠潜伏期 试验， 观察褪黑素诱导小鼠的睡眠作用， 发现 进行综述。 褪黑素的生物功能 1 MLT 具有改善睡眠功能作用。 吴至凤等(2010)利 1.1 抗肿瘤的作用 Lenoir 等(2005)发现，MLT 用外源 MLT 治疗脑损伤儿童睡眠障碍的疗效观 能够明显降低大鼠乳腺癌的发病率， 还能抑制肿 察发现，MLT 能够明显改善儿童的抵触情绪 ，睡 眠潜伏期减短，夜间的觉醒次数降低。 瘤细胞的生长。 Caspase-3 是细胞凋亡过程中的关 1.3 抗氧化的作用 机体可以通过酶促反应和 * 通讯作者 非酶促反应产生自由基，如氧自由基、羟自由基等 中国饲料 32 2011 年第 19 期 (姚伟和张永东，2002)。 MLT 有抗氧化的作用，能 减轻乃至逆转伤害性疼痛 (董良，2009)。 焦燕等 够清除体内的自由基。 周向华和李经才(1999)通 (2009)利用大鼠为实验对象发现，注射外源 MLT 能够提高胰岛素敏感性，降低体内糖脂，改善胰岛 过实验发现 MLT 可以直接清除?OH，也可以通过 增强机体自由基清除系统的能力来清除自由基。 素抵抗。 除此之外，MLT 还具有改善记忆力、调节 Russel(2002)报道，生理剂量的 MLT 能使脑中的 生物节律、抗衰老等作用。 谷胱甘肽过氧化酶的活性增强， 促使谷胱甘肽的 MLT 在植物方面的作用也有报道，徐向东等 大量生成，这就提高机体对过氧化物的还原，降低 (2010) 研究了高温胁迫条件下外源 MLT 对黄瓜 过氧化物对机体的损伤。 贾孟良等(2005)发现， 幼苗活性氧(ROS)代谢的影响以及对抗坏血酸代 MLT 可显著降低四氧嘧啶的含量，而四氧嘧啶是 谢系统的影响， 结果表明，MLT 预处理能抑制高 强氧化剂，会对机体内多种器官造成氧化损伤，说 温胁迫条件下黄瓜幼苗体内 ROS 的产生，提高抗 明 MLT 对机体多种器官有保护作用和有抗氧化 氧化酶系、 抗坏血酸代谢酶系的活性及抗氧化物 质的含量，降低膜脂过氧化水平，保护膜脂的完整 的作用。代国杰等(2010)利用脂多糖刺激小鼠，发 性，减少电解质的外渗，减轻高温胁迫对幼苗造成 现 MLT 能够显著降低肝脏和脾脏组织中的氧化 的伤害，提高幼苗抗高温胁迫的能力。 此外，外源 损伤。 改善免疫的作用 免疫系统是机体保护自 1.4 MLT 能够减缓辐射对植物的氧化胁迫的能力(王 身的防御性结构，由免疫器官(如骨髓、胸腺等)、 英利等，2009)。 免疫细胞(如淋巴细胞、单核吞噬细胞等)以及免 2 褪黑素在畜牧生产上的应用 疫分子(补体、干扰素、白细胞介素等)组成。 MLT MLT 对生殖活 对于季节性动物，光照能影响能够调控机体的免疫系统，提高机体的免疫能力。 动的作用。 MLT 对长日照繁殖动物的性行为起到 抑制的作用， 对短日照繁殖动物的性活动起促进 陈大勇等(2008)发现，随着光照时间的延长， 机体的 MLT 分泌受到限制， 致使胸腺小体直径、 作用(茆达干等，2001)。 研究发现，夏至之后给绵 腔上囊面积、脾小结直径逐渐降低，镜下观察各淋 羊提供 MLT，能够促进其发情提前，而在 1 月 份 巴器官组织的淋巴细胞的致密度下降。 刘淑英等 左右时提供 MLT 没有提前发情(Nancy 等，1988; Nett 和 Niswender，1982)。 对 于 非 季 节 性 动 物 ， (2003)利用鹌鹑作为试验对象，发现在短光照条 件下机体的 MLT 分泌升高，致使机体的白细胞介 MLT 分泌呈季节变化但不是引起 性腺发生 反应 素-2(IL-2)、外周血中白细胞数、红细胞数和血红 的关键 (Diekman 等，1991)， 但提高外源性 MLT 蛋白含量都相应增加。 以上说明机体的 MLT 水平 水平能够影响生殖活动。温璋文(1997)发现，给家 的变化能够影响淋巴器官的发育并且能够调控机 兔埋植 MLT 会使公兔睾丸重量减轻，母兔卵巢缩 小。体的免疫系统。 Paterson 等(1992)每天下午给猪口服 MLT，能 周爱民等(2001)利用 MLT 对小鼠进行灌胃， 够提前性成熟。 结果表明，0.1 , 0.2 mg/kg 的 MLT，对免疫功能低 最近几年，MLT 在动物生长性能上的研究也 下或缺陷的小鼠， 在特异性和非特异性免疫功能 取得了一定的成果。雷晓玉等(2008)发现，产蛋高 发挥免疫增强作用。但对正常小鼠，褪黑素只能提 峰期利用 MLT 主动免疫(首免 0.8 mL 和首免 0.6 高特异性细胞免疫功能。胸腺、法氏囊和脾脏是禽 mL)的蛋鸡产蛋量有显著提高，并且每次免疫都 类最重要的免疫器官，利用法氏囊、脾脏、胸腺的 显著提高雌二醇 (E2) 水 平。 卢玉发和 廖清华 重量可评价禽类的免疫状况。 卢玉发和廖清华 (2008)在肉仔鸡日粮中添加 MLT 10 mg/kg，结果 (2008)在肉鸡日粮中添加 10 mg/kg 褪黑素，发现 表明， 肉鸡 1 , 49 d 平均日增重得到显著提高， 胸腺、法氏囊和脾脏免疫器官质量显著增加。可以 并且改善了饲料转化率，而且添加了 MLT 的日粮 看出， 提供外源性对适口性没有不良影响。 唐春祥等( MLT 能够增强机体的免疫能 2006)试验结 力， 并对一些导致免疫功能下降的疾病有预防和 果表明， 利用 MLT 主动免疫过的猪的采食量、体 增重、饲料报酬、日粮蛋白质和能量消化率有增加 治疗的作用。 其他作用 的趋势;而且降低了肌肉脂肪含量。 也有报道，埋1.5 大量研究表明，MLT 能够预防、 中国饲料 2011 年第 19 期 33 [15] 茆达干，杨利国，吴结革.褪黑激素对动物生殖的作用及其调控[J].草食 植一定量的外源 MLT 可以诱导毛皮动物的毛皮 家畜，2001，3:7 , 8，24. 提前成熟。 孔庆松 (1995) 利用在水貂皮下埋植 [16] 宋丽霞，刘淑英.不同光照下褪黑素变化对鸡骨髓内 c-fos 原癌基因表 MLT，结果发现，成年水貂可以提前打皮。 谷子林 达的影响[J].中国畜牧兽医，2009，36(9):186 , 189. [17] 唐春祥，张克英，余 冰，等.褪黑激素主动免疫对猪生产性能和肉质的 等 (2007) 在 45 , 50 日龄的獭兔皮下埋植 MLT 影响[J].动物营养学报，2006，18(2):80 , 85. 发现能提高断奶后幼兔的生长速度， 加速毛囊的 [18] 王英利，王英娟，郝建国，等.褪黑素对绿豆在增强 UV-B 辐射下的防 分化和增加被毛密度， 促进皮肤增长、 增厚和成 护作用[J].光子学报，2009，38(10):2629 , 2633. 熟。杜立银等(2009)在 15 ?保存稀释精液中分别 [19] 温 璋 文.MLT 对 家 兔 性 器 官 和 动 情 周 期 的 作 用 [J]. 武 汉 大 学 学 报 ， 1997，43(2):211 , 215. 添加不同量的 MLT， 结果表明 ， 添加适宜浓 度 [20] 吴至凤，张雨平，赵雪晴，等.褪黑素治疗脑损伤儿童睡眠 障 碍 的 疗 效 MLT 能够抑制稀释、离心及冷冻保存猪精液中的 观察[J].重庆医学，2010，39(21):2913 , 2914. 精子氧化损伤，显著提高精液保存质量。 [21] 徐向东，孙艳，孙波，等.褪黑素对高温胁迫下黄瓜幼苗抗 坏 血 酸 代 谢 小结 系统的影响[J].应用生态学报，2010，21(10):2580 , 2586. 3 [22] 徐向东，孙艳，孙波，等.高温胁迫下外源褪黑素对黄瓜幼 苗 活 性 氧 代 研究表明，MLT 能够影响动物 繁殖机能，提 谢的影响[J].应用生态学报，2010，21(5):1295 , 1300. 高蛋鸡产蛋率，使羊、猪性成熟提前，毛皮动物提 [23] 杨秀平.动物生理学[M].北京:高等教育出版社，2006. 前收获毛皮等。 但是，目前只局限在试验阶段，仍 [24] 杨振军，杨松鹤，陈志宏.有关褪黑素的研究进展[J].承德医学院学报， 2004，1(21):74 , 77. 有诸多问题未解决。 如外源人工合成的 MLT 最适 [25] 姚伟，张永东.褪黑素的作用[J].临 沂 医 学 专 科 学 校 学 报 ，2002，24(6): 的添加量、 添加方式 (埋植或者注射或者直接添 467 , 470. 加)、作用机制、能否用作饲料添加剂等。 但随着 [26] 周爱民，袁育康，范桂香，等.褪黑素的免疫调节作用[J].西安医科大学 研究的不断深入和科学技术的不断提高，MLT 将 学报，2001，22(5):422 , 424. [27] 周 向 华 ，李 经 才.褪 黑 素 抗 自 由 基 作 用 及 其 机 制[J].中 国 药 理 学 通 报 ， 会被广泛应用在动物生产和饲料生产上。 1999，15(1):24 , 26. 参考文献 [28] Diekman M A，Clapper J A，Green M L，et al.Reduction in age of puber- [1] 陈大勇，刘淑英，张利珍.不同光照条件下褪黑素对雏鸡淋巴 器 官 组 织 ty in gilts consuming MLT during decreasing or increasing daylength [J]. 结构的影响[J].内蒙古农业大学学报，2008，29(4):110 , 114. Jouranl of Animal Science，1991，69:2525 , 2531. [2] 代国杰，朱建津，高琳琳，等.褪黑素对小鼠抗氧化作用的影响[J].食品工 [29] Lenoir V，de Jonage -Canonico M B，Perrin M H，et al.PreVentiVe and 业科技，2010，3:347 , 350. curatiVe effect of melatomin on mammary carcinogenesis induced by dinethy- [3] 董 良. 褪 黑 素 在 疼 痛 调 节 中 的 作 用 [J]. 国 际 病 理 科 学 与 临 床 杂 志 ， benz[a] anthracene in the female Sprague-Daw-ley rat [J].Breast Cancer Re- 2009，29(6):507 , 512. search，2005，7(4):R470 , 6. [4] 杜立银，曹少先，郭炜，等.褪黑素在猪精液保存中的抗氧化作用[J].江苏 [30] Nancy W L，Benoit M，Fred K J.How dose melatonin code for day 农业学报，2009，25(2):315 , 319. length in the ewe:during of nocturnal melatonin release or coincidence of [5] 方华蓥，许春芳.褪黑素对胰腺癌小鼠 NK 细胞杀伤活性的影响[J].苏州 melatonin a light , entrained sensitiVe period [J].Biology of Reproduction， 大学学报，2010，30(3):477 , 479. 1988，39:66 , 75. [6] 谷子林，黄玉亭，陈保江，等.褪黑素(MLT)对商品獭兔被毛品质和增重 [31] Nett M T，Niswender D G.Influence of exogenous melatonin on season- 的影响[J].畜牧兽医科学，2007，23(8):32 , 35. ality of reprodution in sheep[J].Theriogenology，1982，97:395 , 400. [7] 顾良红，刘卉，魏建恩，等.褪黑素核对胃癌小鼠血清 caspase-3 表达的影 [32] Panlikowski I，Kolomeckal I，Wojtczak A，et al.Effect of six months mela- 响[J].山西医科大学学报，2010，41(11):939 , 941. tonin treatment on sleep qunlity and serum cocentrations of estradiol，cortisol， [8] 贾孟良，杨红英，董淳，等.褪黑素的抗自由基作用[J].广东药学，2005，15 dehydroepiendrosterone sulfate，and somatomedinc in eldery wormen[J].Neu- (1):46 , 48. Roendocrinol Leet，2002，23. [9] 焦燕，胡小波，尹卫东，等.褪黑素改善高糖高脂饲养大鼠胰岛素敏感性 [33] Paterson A M，Martin G B，Foldes A，et al.Concentrations of plasma [J].微量元素与健康研究，2009，26(3):4 , 9. MLT and LH in do , mestic gilts reared under artificial long or short days[J]. [10] 孔庆松.褪黑激素促进水貂冬皮早熟的研究[J].野生动物，1995，4:22 , Jouranl of Reproduction and Fertility，1992，94:85 , 95. 26. [34] Russel J.Melatonin reduces oxidant damage and promotes mitochondrial [11] 雷晓玉，雷晓峰，赵晏.褪黑激素主动免疫对蛋鸡产蛋率的影响[J].畜禽 respiration[J].New York Academy of Sciences，2002，959:238 , 256. 业，2008，288:10 , 12. [35] Sugden D.Melatonin biosynthesis in the mammalian pineal gland[J].Expe- [12] 梁慧莉，赵鹏，覃辉艳，等.褪黑素改善睡眠功能试验研究[J].中国卫生 rientia，1989，45:922. 检验杂志，2010，20(2):307 , 308. [36] Zawilska J B，Nouak J Z.Melatonin from biochemistry to therapeutic ap- [13] 刘淑英，齐景伟，张旺.褪黑素和光照对鹌鹑白细胞介素 , 2 的影响[J]. plications[J].Polish Journal of Pharmacology，1999，51 (1):3 , 13. 中国家禽，2003，25(22):20 , 22. [通讯地 址 : 湖 南 农 业 大 学 动 科 院 2 教 315 [14] 卢玉发，廖清华.褪黑素对肉鸡生产性能及免疫功能的影响[J].饲料工 室，邮编:410218] 业，2008，29(13):37 , 39.