血清微量元素與奶牛乳房炎發(fā)病關系的試驗

尹柏雙,李靜姬,呼顯生,崔永鎮(zhèn),沙萬里

(1.吉林農業(yè)科技學院動物醫(yī)學學院,吉林長春 132101;2.中國農業(yè)科學院哈爾濱獸醫(yī)研究所,黑龍江哈爾濱 150001)

生物體內的微量元素、維生素在清除自由基的過程中發(fā)揮著重要的生理功能,微量元素銅(Cu)、鋅(Zn)、硒(Se)、錳(Mn)、鐵(Fe)是某些抗氧化物酶的主要構成成分,發(fā)揮抗氧化作用;維生素A、維生素C、維生素E具有抗氧化作用,是生物體內良好的自由基清除劑[1]。文獻報道,自由基蓄積與炎癥反應關系密切[2],而抗氧化劑可以清除自由基,勢必有減輕炎癥的作用。飼料中添加微量元素可減少疾病的發(fā)生[3]。據(jù)報道日糧中添加Se可以增強乳腺組織的抗感染能力并減少乳房炎的發(fā)生[4];相反,日糧缺Se可導致奶牛乳腺組織內嗜中性粒細胞的殺菌活性下降[5]。見于自由基-抗氧化物酶-抗氧化劑三者之間的密切關系,本文對泌乳期患病奶牛血清抗氧化劑含量變化進行分析,探討奶牛乳房炎發(fā)病與抗氧化劑的關系。

1 材料與方法

1.1 試驗動物 選擇產(chǎn)奶量、胎次和泌乳期相近,營養(yǎng)中等懷孕黑白花奶牛,健康組(對照組)7頭,乳房炎組7頭,對照組與乳房炎組飼養(yǎng)管理條件完全相同(吉林市春光奶牛場提供)。

1.2 主要試劑 維生素E測試盒、維生素C測試盒,均購于南京建成生物工程研究所。銅、鋅和硒國家標準溶液(質量濃度為1 000 mg/L),購于北京化工冶金研究院 。

1.3 主要儀器 PEAA-800原子吸收光譜(原子化器石墨爐);Digestor 2020消化爐;銅、鋅、硒空心陰極燈。

1.4 樣品的采集與處理 試驗動物分別于泌乳后1、7、14 、21、28、35 d 和 42 d 頸靜脈采血 ,室溫下自然凝固1～2 h,冰浴30m in,然后3 000 r/min離心10 min,分離血清,置-20℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

取血清1m L置于100m L消化管中,放入玻璃珠,加混酸(硝酸與高氯酸體積比4∶1)10m L放置過夜,次日將消化管置消化爐上消化,逐漸加熱產(chǎn)生白煙,消化液呈無色透明或略帶黃色,冷卻后用滴管將樣品消化液過濾入25m L容量瓶中,用去離子水少量多次洗滌消化管,洗液合并于容量瓶中定容至刻度,混勻備用。

1.5 血清維生素E和維生素C的檢測 維生素E含量和維生素C含量測定:化學比色法(具體操作方法參照各測試盒說明書)。

1.6 血清硒含量測定 石墨爐原子吸收分光光度法,Se空心陰極燈下測定Se濃度。儀器工作條件:波長196.0 nm,光譜通帶0.4 nm,燈電流 15 mA,石墨爐升溫程序,見表1。

表1 石墨爐升溫程序

計算公式為CX=(C1-C0)/m×稀釋倍數(shù)式中:CX為樣品元素的質量濃度(mg/L);C1為儀器所測樣品質量濃度值;C0為儀器所測樣品空白值;m為樣品體積或質量。

1.7 血清銅、鋅含量測定 設置好分析條件后,將標準應用液系列、空白液、樣品液分別導入原子吸收火焰,在Cu、Zn空心陰極燈下測定Cu、Zn濃度。原子吸收分光光度儀工作條件見表2。

表2 儀器工作條件

計算公式為CX=(C1-C0)/m×稀釋倍數(shù)式中:CX為樣品元素的質量濃度(mg/L);C1為儀器所測樣品質量濃度值;C0為儀器所測樣品空白值;m為樣品體積或質量。

2 結果

2.1 奶牛血清維生素E含量的變化 乳房炎組奶牛血清維生素E含量在泌乳各時期均顯著降低,與對照組比較差異極顯著(P＜0.01),結果如表3所示。

表3 奶牛血清維生素E含量的變化(±S) (μg/m L)

表3 奶牛血清維生素E含量的變化(±S) (μg/m L)

*:組間差異顯著(P＜0.05);**:組間差異極顯著(P＜0.01),下表同

泌乳日數(shù)(d) 1 7 14 21 28 35 42對照組 2.78±0.34 3.22±0.32 3.36±0.24 3.63±0.21 3.65±0.31 3.63±0.28 3.74±0.25乳房炎組 1.67±0.26** 2.04±0.43** 2.17±0.28** 2.24±0.39** 2.31±0.32** 2.23±0.23** 2.32±0.21**

2.2 奶牛血清維生素C含量的變化 乳房炎組奶牛血清維生素C含量在泌乳各時期均顯著降低,與對照組比較差異極顯著(P＜0.01),結果如表4所示。

表4 奶牛血清維生素C含量的變化(±S) (μg/m L)

表4 奶牛血清維生素C含量的變化(±S) (μg/m L)

泌乳日數(shù)(d) 1 7 14 21 28 35 42對照組 8.49±0.35 8.73±0.55 9.69±0.56 9.68±0.52 9.918±0.2 1 028.00±0.42 10.47±0.5乳房炎組 5.98±0.46** 6.63±0.33** 6.84±0.42** 6.99±0.14** 7.570±0.42** 7.42±0.43** 7.85±0.42**

2.3 奶牛血清硒含量的變化 乳房炎組奶牛血清Se含量在泌乳各時期均顯著降低,與對照組比較差異顯著(P＜0.05),結果如表5所示。

表5 奶牛血清Se含量的變化(±S) (μg/m L)

表5 奶牛血清Se含量的變化(±S) (μg/m L)

泌乳日數(shù)(d) 1 7 14 21 28 35 42對照組 0.110±0.04 0.100±0.05 0.120±0.05 0.120±0.06 0.120±0.04 0.130±0.04 0.120±0.05乳房炎組 0.089±0.004* 0.094±0.007* 0.096±0.004* 0.093±0.008* 0.098±0.009* 0.099±0.006*0.094±0.005*

2.4 奶牛血清鋅含量的變化 乳房炎組奶牛血清Zn含量在泌乳各時期均顯著降低,與對照組比較差異顯著(P＜0.05),結果如表6所示。

表6 奶牛血清鋅含量的變化(±S) (μg/m L)

表6 奶牛血清鋅含量的變化(±S) (μg/m L)

泌乳日數(shù)(d) 1 7 14 21 28 35 42對照組 2.73±0.39 2.98±0.34 3.17±0.29 3.18±0.34 3.27±0.39 3.34±0.31 3.43±0.54乳房炎組 2.17±0.23* 2.35±0.41* 2.39±0.42* 2.51±0.34* 2.42±0.42* 2.67±0.18* 2.61±0.41*

2.5 奶牛血清銅含量的變化 乳房炎組奶牛血清Cu含量在泌乳各時期均顯著升高,與對照組比較差異顯著(P＜0.05),結果如表7所示。

3 討論

維生素C是血漿中最有效的抗氧化劑,通過還原作用消除有害氧自由基的毒性,其抗氧化作用表現(xiàn)在可以與O-2·、HOO-·及OH·迅速反應,生成半脫氫抗壞血酸,還能清除單線態(tài)氧,還原硫自由基,對高血壓患者血管內皮功能起到即時的保護作用[6]。維生素E作為脂溶性抗氧化劑,結合于線粒體膜上,能夠就近捕捉或清除自由基,抑制脂質過氧化反應,對線粒體膜、呼吸酶復合體及線粒體RNA等均有很好的保護作用,可有效抑制自由基對線粒體的氧化損傷[7]。

表7 奶牛血清銅含量的變化(±S) (μg/m L)

表7 奶牛血清銅含量的變化(±S) (μg/m L)

泌乳日數(shù)(d) 1 7 14 21 28 35 42對照組 1.14±0.08 1.02±0.09 0.98±0.04 0.96±0.06 0.95±0.07 0.94±0.07 0.92±0.06乳房炎組 1.17±0.04* 1.08±0.04* 1.05±0.03* 1.02±0.05* 1.07±0.03* 1.02±0.04* 1.05±0.05*

硒是動物和人必需的微量元素之一,具有增強機體抗氧化能力、免疫力、提高繁殖性能和減少疾病發(fā)生等多種重要的生物學功能[8-10]。硒在體內主要是通過硒酶或蛋白發(fā)揮其生物學功能的,谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase,GPx)是一類重要的硒酶,與機體抗氧化有關,能催化過氧化氫和有機氫過氧化物生成水及相應的醇類物質,保護組織和細胞免遭過氧化損傷[8]。在奶牛乳腺免疫機制中,嗜中性粒細胞起著重要作用,硒可以增強嗜中性粒細胞的趨化性,并促進其在血液與乳腺組織內的隨機轉移[11]。銅是超氧化物歧化酶(CuZn-SOD)的活性中心[12],銅藍蛋白是細胞外液重要的抗氧化劑。銅缺乏大鼠的紅細胞中GSH-Px和G-6-PD酶活性上升,CuZn-SOD活性下降,紅細胞中的SOD活力與Cu水平呈正相關。然而,過量的銅會加速人體內分子狀氧與有機物的氧化反應,促進游離基的生成,也就促進了脂質過氧化[13]。鋅作為超氧化物歧化酶(SOD)的輔酶催化超氧離子發(fā)生歧化反應,鋅缺乏可以顯著降低CuZn-SOD的活性,鋅也能終止自由基引起的脂質過氧化鏈式反應;鋅可以激活體內的GSH-Px,鋅缺乏使體內有活性的GSHPx數(shù)量減少,也由于鋅缺乏導致的過氧化脂質生成增多,而使GSH-Px消耗增多導致其活性下降[14]。

本試驗結果顯示,乳房炎奶牛血清中維生素E、維生素C、Se、Zn的含量均顯著低于對照組奶牛,Cu的含量略有升高。維生素E和維生素C通過其抗氧化功能,它們可保護免疫細胞及周圍組織免受嗜中性粒細胞殺菌時所產(chǎn)生活性氧代謝物的損害,從而維持免疫細胞及組織的完整性,增強機體抵抗力[15]。已有研究證實,維生素E能夠明顯增強嗜中性粒細胞的殺菌能力,從而有效預防奶牛乳房炎的發(fā)生;Se、Zn、Cu與抗氧化物酶結合增強其清除自由基的能力,降低自由基蓄積對組織細胞的損傷。乳房炎奶牛血清維生素E、維生素 C、Se、Zn含量的降低可能導致了奶牛機體不能有效地捕捉和清除體內過多的自由基,不能有效地阻斷自由基脂質過氧化鏈式反應,從而減弱了機體和乳腺組織細胞的抗氧化能力,加劇了乳房炎奶牛乳腺組織的損傷。

4 結語

本試驗研究表明,乳房炎奶牛血清中抗氧化劑維生素E、維生素 C、Se、Zn含量的降低,Cu含量的升高,降低了抗氧化物酶活性,造成自由基蓄積,加劇了自由基對乳腺的氧化損傷。

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