吳學壯,楊 穎,劉匯濤,高秀華,楊福合,戴四發,邢秀梅
(1.安徽科技學院動物科學學院,蚌埠 233100; 2. 中國農業科學院飼料研究所,農業部飼料生物技術重點實驗室,北京 100081; 3. 中國農業科學院特產研究所, 長春 130112)
銅是動物機體不可缺少的元素之一。研究表明,銅參與動物體造血功能及鐵的代謝,又對生物氧化還原過程、色素沉積和脂類代謝起重要作用[1-3]。銅是銅鋅超氧化物歧化酶、酪氨酸酶、銅藍蛋白、賴氨酰氧化酶、細胞色素氧化酶的重要組成成分。大量動物試驗已經明確,隨著日糧銅添加量的增加,血清銅濃度在一定范圍內隨著飼料中銅添加量的增加而升高,銅和鋅在動物腸道吸收過程中存在拮抗作用[4],但是日糧銅水平對動物血清鐵、鋅濃度是否也存在影響,有待進一步進行科學確定。研究表明,銅與血脂代謝存在密切相關,動物日糧添加銅能夠影響動物體內脂類代謝,主要表現在日糧添加銅可以降低血漿膽固醇和甘油三酯水平[5-7]。但銅對動物生長調節和脂質代謝調控的機理仍不清楚,有待進一步研究。水貂是嚴格的肉食性動物,其消化道僅約為其體長的4倍,食物在消化道中停留時間比較短,約2~3 h,育成期水貂生長發育迅速,所以,水貂需要采食高能量、高蛋白的飼料來滿足其需要,對微量元素的需要量也較其他動物高[8]。
目前國內外關于飼糧中銅水平對水貂血清生化指標和銅鋅鐵元素代謝的報道相對較少。水貂銅的營養有待進一步研究。因此,本研究通過飼糧中添加不同水平的銅,探討其對育成期水貂銅代謝、血清Cu、Zn、Fe含量和血清中蛋白質代謝指標、脂類指標及相關酶活性的影響,旨在揭示銅在水貂體內的營養作用調控機制,為銅在水貂生產中的合理應用提供科學依據。
試驗在“農業部長白山野生生物資源重點野外科學觀測試驗站”的毛皮動物生產基地開展。選取健康、體重相近(60±3)日齡的雄性水貂80只。采用單因素隨機試驗設計,將80只試驗水貂隨機分為8個組,每組10個重復,每個重復1只。在基礎飼糧中分別添加0 (Control組)、4(Cu4組)、8(Cu8組)、16(Cu16組)、32(Cu32組)、64(Cu64組)、128(Cu128組)和256 mg·kg-1(Cu256組)的銅(以CuSO4·5H2O為銅源)配成8種試驗飼糧。試驗水貂均單籠(40 cm×40 cm×60 cm)飼養,每日07:30與15:30各飼喂1次,自由采食,自由飲水,常規免疫。試驗預試期7 d,正試期45 d。水貂目前沒有統一的飼養標準,參照國內近幾年水貂營養需要量的研究,配制水貂基礎日糧,其組成及營養水平見表1。
消化代謝試驗樣品采集:消化代謝試驗于正試期開始30 d后開始,每組挑選8只體重相近的水貂進行消化代謝試驗,水貂消化代謝試驗時間為4 d,采用全收糞法。每天收集的尿液中每100 mL加入10 mL的10%硫酸溶液,將試驗期間收集的尿液混合均勻后取樣,加4滴甲苯用于防腐,保存于-20 ℃備用。每天收集的糞便稱重后按鮮重的5%加入10%硫酸溶液,并加少量甲苯防腐,保存于-20 ℃,消化代謝試驗結束后,將試驗期間收集的糞混合均勻后取樣,其中糞樣先在80 ℃下殺菌2 h,然后降到65 ℃烘干至恒重,磨碎過40目篩,制成風干樣本,以備實驗室分析。
表1基礎日糧組成及營養水平(干物質基礎)
Table1Compositionandnutrientlevelsofbasaldiet(DMbasis) %

1). 每千克預混料含有: 維生素A醇1 000 000 IU; 膽鈣化醇200 000 IU; 生育酚醋酸酯6 000 IU; 硫胺素600 mg; 核黃素800 mg; 鈷胺素10 mg; 維生素K 100 mg; 抗壞血酸40 000 mg; 煙酸4 000 mg; 泛酸1 200 mg; 生物素20 mg; 葉酸80 mg; 膽堿30 000 mg; 鐵8 200 mg; 錳1 200 mg; 鋅5 200 mg; 碘 50 mg; 硒20 mg; 鈷50 mg。2). 代謝能計算根據NRC(1982)
1). Contained the following per kg of premix composition: vitamin A palmitate 1 000 000 IU; vitamin D cholecalciferol 200 000 IU; vitamin E acetate 6 000 IU; vitamin B1thiamine hydrochloride 600 mg; vitamin B2riboflavin 800 mg; vitamin B12cobalamin 10 mg; vitamin K menadione 100 mg; vitamin C sodium ascorbate 40 000 mg; nicotinic acid 4 000 mg; vitamin B5niacin 1 200 mg; biotin 20 mg; folic acid 80 mg; choline 30 000 mg; Fe 8 200 mg; Mn 1 200 mg; Zn 5 200 mg; I 50 mg; Se 20 mg; Co 50 mg.2). The metabolisable energy content of feed was calculated on the basis of NRC(1982)
血液樣品采集:飼養試驗結束后,每組分別選取8只水貂,趾尖采血8~10 mL,置于促凝采血管和抗凝采血管各半。轉移至實驗室,3 500 r·min-1,4 ℃離心10 min,將分離出的血清和血漿分裝在1.5 mL的Eppendorf管中,置于-80 ℃中保存,備用。
樣品中銅、鋅和鐵含量的測定:用移液器取2 mL血清樣品于100 mL錐形瓶中,加10 mL優級純硝酸,封口放置2 h,置于電爐上低溫消煮至近干,將溶液無損失地轉移到10 mL容量瓶中,使用VARIAN SpectrAA-240原子吸收分光光度計進行Cu、Zn和Fe含量的測定。
血清脂類指標及血清抗氧化指標:GPO-PAP法檢測血清甘油三酯(Triglyceride,TG)含量;COD-PAP法檢測血清總膽固醇(Total cholesterol,TC)含量;選擇性清除法測定低密度脂蛋白膽固醇(Low density lipoprotein cholesterol,LDL-C)、高密度脂蛋白膽固醇(High density lipoprotein cholesterol,HDL-C)含量。以上指標均用試劑盒測定,試劑盒購自中生北控生物科技股份有限公司。
銅鋅超氧化物歧化酶(Cu-Zn SOD)活性采用抽提法測定,血清銅藍蛋白(CER)活性采比色法測定,以上血清指標測試均采用南京建成試劑盒通過分光光度計測定。
試驗數據采用SAS 9.13軟件GLM程序單因素方差分析(one-way ANOVA)進行差異顯著性檢驗,處理間差異采用鄧肯氏法(Duncan)多重比較進行檢驗;采用SAS 9.13軟件REG程序,以日糧銅含量為自變量,各種指標為效應因子,進行一次線性和二次曲線回歸分析。P<0.05為差異顯著,P<0.01為差異極顯著。
日糧銅水平對水貂銅代謝的影響見表2。水貂攝入銅、糞銅、尿銅和銅在體內的沉積量隨日糧銅水平增加呈一次線性和二次曲線極顯著增加(linear,quadratic,P<0.01)。
表2日糧銅水平對育成期水貂銅代謝的影響
Table2EffectsofdietarycopperlevelsonCumetabolismoflategrowingmink

mg·d-1
同列中不同大寫字母肩標表示差異極顯著(P<0.01),不同小寫字母肩標表示差異顯著(P<0.05)。下表同
Within the same column, values with different capital letters superscripts are extremely significantly different (P<0.01),values with different small letters superscripts are significantly different (P<0.05). The same as below
日糧銅水平對水貂血清Cu、Zn和Fe含量的影響見表3。水貂血清銅含量隨日糧銅水平的增加而升高(linear,quadratic,P<0.01);日糧銅水平對水貂血清鋅和鐵含量回歸分析和方差分析結果均不顯著。方差分析結果顯示,Cu256組水貂血清銅含量極顯著大于Control、Cu4、Cu8和Cu16組水貂(P<0.01);Cu32、Cu64和Cu128組水貂血清銅含量極顯著大于Control和Cu4組水貂(P<0.01),顯著大于Cu8組水貂(P<0.05),Cu16組水貂血清銅含量顯著大于Control組水貂(P<0.05)。
日糧銅水平對水貂血清脂類代謝指標的影響見表4。水貂血清TC(linear,quadratic,P<0.01)和TG(linear,P<0.05;quadratic,P<0.01)含量隨日糧銅水平的增加呈線性和二次曲線降低;日糧銅水平與水貂血清HDL-C和LDL-C含量回歸分析不顯著。方差分析結果顯示,Control組水貂血清TC含量極顯著高于Cu16、Cu32、Cu64、Cu128和Cu256組(P<0.01),Cu4和Cu8組水貂血清TC含量極顯著高于Cu32、Cu64、Cu128和Cu256組(P<0.01),顯著高于Cu16組(P<0.05);Control組水貂血清TG含量極顯著高于Cu8、Cu16、Cu32、Cu64、Cu128和Cu256組(P<0.01),顯著高于Cu4組(P<0.05);各組水貂血清HDL-C含量差異不顯著;Control組水貂血清LDL-C含量顯著高于Cu16、Cu32、Cu64、Cu128和Cu256組(P<0.05)。
表3日糧銅水平對育成期水貂血清Cu、Zn和Fe含量的影響
Table3EffectsofdietarycopperlevelsonplasmaCu,ZnandFeconcentrationsoflategrowingmink

mg·L-1
表4日糧銅水平對育成期水貂血清脂類代謝指標的影響
Table4Effectsofdietarycopperlevelsonserumlipidmetabolismparametersoflategrowingmink

mmol·L-1
日糧銅水平對水貂血清抗氧化酶活性的影響見表5。水貂血清CER和Cu-Zn SOD活性隨日糧銅水平的增加呈二次曲線先增加后降低(quadratic,P<0.01)。方差分析結果顯示,Cu64和Cu128組水貂血清CER活性極顯著高于Control、Cu4、Cu8、Cu16和Cu256組(P<0.01),Cu32組水貂極顯著高于Control、Cu4和Cu256組(P<0.01),顯著高于Cu8組(P<0.05);Cu128組水貂血清Cu-Zn SOD活性極顯著高于Control、Cu4和Cu8組(P<0.01),顯著高于Cu16和Cu256組(P<0.05)。
表5日糧銅水平對育成期水貂血清抗氧化酶活性的影響
Table5Effectsofdietarycopperlevelsonserumantioxidantenzymeactivitiesoflategrowingmink

項目Item血清銅藍蛋白/(U·L-1)CER血清銅鋅超氧化物歧化酶/(U·mL-1) Cu-ZnSODControl18.09Cc36.63BbcCu417.98Cc34.52BcCu819.08BCc36.16BcCu1622.87BCbc38.44ABbcCu3228.86ABab42.00ABabcCu6432.86Aa47.24ABabCu12834.02Aa51.68AaCu25618.25Cc39.03ABbcSEM1.271.47Linear0.57400.1378Quadratic0.00010.0001
銅吸收的機制有兩種,一種是主動運輸過程,一種是擴散過程[9]。隨日糧銅水平增加,銅進入體內的量也增加[4]。此外,有研究認為,血清銅藍蛋白影響腸道對銅的吸收,血清銅藍蛋白和銅含量與腸道內的銅存在一定的平衡關系[10]。研究表明,尿液中的銅含量甚微,汗液排出的銅可忽略不計,體內大部分銅通過膽汁分泌[11-12]。本研究表明,水貂食入銅、糞銅、尿銅和銅沉積都隨日糧銅水平增加而增加,水貂體內的銅主要通過糞便排出體外,尿液中含量極低,但是隨著日糧銅含量增加,尿液中銅的含量也增加,這與許多文獻報道相一致[13]。馬德磊[14]研究表明,隨著日糧中銅水平的增加,2~3月齡生長肉兔糞銅含量呈倍數遞增。
研究表明,血清銅濃度在一定范圍內隨著飼料中銅添加量的增加而升高,銅和鋅在動物腸道吸收過程中存在拮抗作用[4]。此外,銅對于鐵的運輸過程相當重要,缺銅會影響鐵從細胞內釋放和轉運到血液[15]。劉志[16]研究表明,藍狐血清銅濃度隨著飼糧銅水平的升高而顯著升高,血清鋅含量明顯下降,血清鐵含量無明顯變化。邢芳芳等[17]報道,仔豬日糧銅水平低于100 mg·kg-1時,血清銅含量隨日糧銅水平的提高而上升,但是日糧銅水平為100~250 mg·kg-1時,血清銅含量隨飼料銅水平提高而降低,日糧銅水平對血清鋅和鐵的含量沒有顯著影響。G.A.Apgar等[18]研究表明,仔豬日糧中添加銅濃度在100、200和250 mg·kg-1,血清銅含量隨日糧銅水平均有升高。馬德磊[14]研究表明,日糧銅水平對2~3月齡生長肉兔血漿中銅含量影響極顯著,對血漿中其他礦物質元素含量無顯著影響。本研究發現,水貂日糧添加銅可以提高血清銅的含量,但是對血清鋅和鐵的含量沒有顯著影響,說明水貂飼喂基礎日糧或高銅日糧對鋅的吸收和鐵的轉運未產生顯著影響。
近年來有大量報道表明,銅與血脂代謝存在密切相關,動物日糧添加銅能夠影響動物體內脂類代謝,主要表現在日糧添加銅可以降低血漿膽固醇和甘油三酯水平[19-21]。但是,銅對動物體脂類代謝影響的內在機制并不清楚,有待進一步研究。動物體內膽固醇主要由肝合成,部分來自食物。HMG-CoA還原酶是肝細胞合成膽固醇過程中的限速酶[22],S.Kim等[23]研究發現,飼喂低銅日糧時,小鼠肝細胞中3-羥-3-甲基戊二酰-CoA還原酶(HMG-CoA還原酶)活性增加,膽固醇7α-羥化酶是在肝合成并促使膽固醇轉化成膽酸的限速酶[24]。Z.R.Tang等[25]研究表明,成年大鼠飼喂低銅日糧時,膽固醇7-α羥化酶基因相對表達量降低80%,膽固醇7α-羥化酶活性降低,膽固醇轉化發生障礙,導致高總膽固醇血癥。本試驗結果表明,隨日糧中銅添加水平的增加,血清中TC、TG和LDL-C含量都呈現降低的趨勢,而日糧中銅的添加對血清HDL-C含量未產生顯著影響。
血漿銅藍蛋白是一種含銅蛋白質,由肝細胞制造,其在鐵轉運過程中發揮重要作用。銅鋅超氧化物歧化酶是一種含銅酶,其能消除生物體在新陳代謝過程中產生的超氧化物,細胞免受氧化損傷。隋慧[26]選用新生仔豬的肝進行細胞分離培養,建立肝細胞體外培養模型,以不同質量濃度的銅進行試驗,試驗結果表明,在細胞培養液中添加一定質量濃度的銅,可提高CER和Cu-Zn SOD的活性;低質量濃度的銅對CER活性的影響很小,當銅質量濃度逐漸升高時,CER活性顯著升高,但當銅質量濃度過高則抑制CER活性。動物日糧添加銅能顯著提血清銅鋅超氧化物歧化酶活性和CER含量[4, 27-28],但是高劑量的銅可引起機體組織的病理損傷,導致血清CER和Cu-Zn SOD活性降低[2]。本研究表明,當水貂日糧銅水平高于需要量但又不致中毒時,血清CER和Cu-Zn SOD活性隨日糧銅水平增加而增強;當日糧添加192 mg·kg-1銅以上時,有可能造成水貂肝損傷,導致血清CER和Cu-Zn SOD活性降低。
水貂日糧添加銅可以增加體內銅的沉積量和血清銅含量,同時能夠降低血清膽固醇和甘油三酯水平,提高血清銅藍蛋白和銅鋅超氧化物歧化酶活性。
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