微量元素铜在动物生产中的应用研究

微量元素铜在畜禽生产中的应用研究摘要:铜是动物体必需的微量元素之一，是动物体内许多酶(如酪氨酸酶、胺氧化酶、抗坏血酸氧化酶、亚铁氧化酶、超氧化物歧化酶和细胞色素氧化酶)组成成分，参与机体代谢。

当机体缺铜时，多种酶的活性降低。

导致贫血、心脏肥大、骨变形、主动脉瘤、肌肉间出血、毛发褪色、脊髓的脱鞘髓[1]。

微量元素铜与动物免疫功能之间有着密切的关系，自1981年首例试验性缺铜改变免疫反应的报道发表到现在，世界各地的学者广泛开展有关方面的研究(Sherman，1992)。

缺铜影响动物免疫器官的发育，影响动物的特异性和非特异性免疫功能，降低细胞因子的分泌。

本文就微量元素铜对动物免疫功能的影响作一综述。

关键字：铜；畜禽生产1 研究背景微量元素是酶的必需组分和激活剂，是维持动物生命活动和生长发育的重要营养物质，它在保证动物体健康生长和高效生产方面起着十分重要的作用。

自从Braude（1945）[1]首次发现饲粮添加高剂量的铜可加快生长肥育猪的生长，并且提高饲料利用率以来，高剂量的铜、锌等具有抗菌促生长的特殊功效已被动物营养学家和猪生产者普遍接受，并在生长猪、禽类等的日粮中广泛应用，获得了较好的经济效益。

但由于无机盐形式的微量元素其利用率易受PH值、脂类、蛋白质、纤维素、草酸、氧化物、维生素、磷酸盐、植酸盐及霉菌素的影响，在动物消化道吸收率较低，高剂量更低。

高铜的表观吸收率，断奶仔猪5%-20%，成年动物不高于5%-10%，大部分通过粪便排出，造成资源浪费，同时也污染环境。

铜的需要量与供给：成人每日2-3mg,哺乳动物5-10mg/㎏,禽类1-11mg/㎏,NRC(1994)[2];Waldroup(1995)[3].添加高铜在促生产的同时也导致肝含铜量成倍增加，肾脏铜含量亦稍有增加，组织残留，毒性增加Bowland（1990）[4];丘华生（1992）[5]。

高铜的添加造成的危害，在国外引起高度重视，并从铜的毒理学，生态学角度进行了深入的研究。

欧共体已提出了饲料中铜允许量的卫生标准，规定16周内小猪175mg/㎏,17周以上为35mg/㎏,加拿大、美国饲料协会已将日粮中的铜最大限量规定为125mg/㎏[7]。

针对无机盐微量元素消化利用率低，以及高剂量无机盐形式的微量元素的巨大危害。

迫于消费者对绿色食品的渴求，第三代新型微量元素氨基酸螯合物在生产中应用，引起了人们的极大兴趣。

2铜的生理功能铜在机体造血、新陈代谢、生长繁殖、维持生产性能、增强机体抵抗力等方面具有不可替代的作用。

2.1维持铁的正常代谢，利于血红蛋白的合成和红细胞的成熟血浆中90%的铜以铜蓝蛋白(Caerulo Plasmin)的形式存在，铜蓝蛋白又称铁氧化酶，主要参与血浆中铁的利用和提高铁传递蛋白质中铁饱和度的比率，以及帮助胃肠道对铁的吸收。

铜是铜蓝蛋白的辅基，铁从组织释放到血浆中依赖于铜蓝蛋白的存在。

通过维持铁的正常代谢，铜的添加可以防止动物出现铜缺乏性贫血。

2.2调控黑色素的合成，维持动物体正常色泽和性状黑色素是一种具有聚醌结构的高分子蛋白质，由黑色素细胞分泌产生，广泛分布于动物的皮肤、黏膜、视网膜、软脑膜、胆囊与卵巢等处。

酪氨酸在酪氨酸酶的作用下逐渐形成黑色素，而铜离子是酪氨酸酶的辅酶成分，如果铜离子缺乏，则酪氨酸酶的活性降低，黑色素合成受到抑制，将引起水产动物体色变浅或发白。

2.3参与血管、骨骼的形成维持正常的血管弹性和骨骼强度铜是参与赖氨酰氧化酶、单氨氧化酶纤维化的辅助因素。

铜缺乏可引起赖氨酰氧化酶的活性降低，导致结缔组织弹性蛋白和胶原纤维交联障碍，血管、骨骼等组织脆性增加，血管弹性和骨骼强度降低。

2.4参与能量代谢细胞色素C氧化酶(Cytochrome C Oxidase，CCO)为含铜酶类，参与细胞或神经元膜电位的维持、细胞成分的合成、神经元内的快速轴浆运输等功能。

铜缺乏可导致CCO活性下降，氧化磷酸化受到抑制，A TP生成减少，从而影响许多物质的合成及生物电的产生。

铜最重要的生理作用之一是作为体内关键酶—亚铁氧化酶、细胞色素c氧化酶、铜锌超氧化物歧化酶（CuZn-SOD）、酪氨酸酶、赖氨酰氧化酶和多巴胺-β-羟化酶一的辅助因子。

铜还是凝血因子v和金属硫蛋白的组成成分。

因此，日粮中铜被动物机体摄取，以酶的辅助因子形式参与氧化磷酸化、自由基解毒、黑色素合成、儿茶酚胺代谢、结缔组织交联、铁和胺类氧化、尿酸代谢、血液凝固和毛发形成等代谢过程。

铜也是酶促链中氧传递的必需物质，保证能量为活体所利用，又是赖氨酰氧化酶的组份，保持体内器官形态和结缔组织成熟[2]。

除此之外，铜还是葡萄糖代谢调节、胆固醇代谢、骨骼矿化作用、免疫机能、髓鞘质形成、热调节、红细胞生成、白细胞生成和心脏功能等机能代谢所必需的[3]。

另外，铜也会影响激素的分泌和基因表达。

3铜的生物学作用3.1铜对自由基的清除作用铜在机体内可以调节一些含铜酶，如超氧化物歧化酶和铜蓝蛋白等调节炎症反应细胞和抗氧化能力。

铜是通过由它构成的酶组成机体防御系统，起增强机体免疫机能的作用，机体代谢过程中产生大量超氧阴离子自由基(O2-)，是机体代谢所必需，但同时又可直接或间接发挥强氧化剂的作用，引起蛋白质变性、核酸变性、多糖(酸性粘多糖-透明质酸)降解及过氧化脂质的生成，对生物体造成损伤，降低机体的免疫力。

所以，必需及时清除多余超氧阴离子，保持机体良好免疫状态。

超氧阴离子在超氧化物歧化酶作用下生成过氧化氢，过氧化氢被过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶降解，从而被清除(周剑涛，1989)。

真核生物体内超氧化物歧化酶(SOD)分两类：一是CuZn-SOD，铜(Cu)是该酶催化中心组成成分，二是少量的MnSOD。

过氧化氢酶是含铁酶，是过氧化氢降解的主要酶，动物机体内铁是肠道吸收二价铁被亚铁氧化酶(含铜酶)氧化为三价铁再被转铁蛋白运输到机体各个部位。

由此可知，铜在超氧阴离子清除过程中起关键作用。

机体的CuZn-SOD不仅可以清除许多酶系统产生的O2-自由基，并在降低细胞膜不饱和脂肪酸脂质过氧化中发挥重要作用。

Prohaska等研究发现，铜缺乏大鼠胸腺萎缩与SOD活性下降有关，铜缺乏，脾脏中SOD活性也下降，相对而言，胸腺中SOD活性下降更为明显。

Jones等认为嗜中性白细胞毒性的变化和SOD 活性的变化有关系，由于SOD作用可减少超氧负离子诱导的过氧化反应，因而缺铜时，母羊的白细胞中自由基增多而影响了嗜中性白细胞的功能[4]。

3.2铜对免疫器官的影响免疫系统由免疫器官、免疫细胞和免疫分子组成。

根据发生的早晚和功能的差异，可把免疫器官分为中枢免疫器官和外周免疫器官两部分，中枢免疫器官包括胸腺、骨骼及禽类的法氏囊；外周免疫器官是成熟的T细胞和B细胞定居、增殖和对抗原进行免疫应答的场所，包括淋巴结、脾脏及一些淋巴组织。

缺铜影响动物免疫器官的发育，赵德明等对肉鸡进行了7周的低铜饲粮饲养后，发现肉鸡生长受阻，体重和主要淋巴组织器官内淋巴数量减少，少数出现淋巴细胞和网状内皮细胞的变性坏死现象。

吴建设报道铜缺乏或过量都导致肉仔鸡生长抑制、免疫器官萎缩、淋巴细胞活性降低。

喂缺铜(0.9mg/kg)饲粮的小鼠6周后胸腺重量下降为正常组的53.0％，肝铜含量为正常组的42.0％，并出现严重的缺铜指征。

缺铜小鼠补铜后可迅速恢复免疫力，并促进胸腺生长。

3.3铜对细胞免疫和体液免疫的影响缺铜可引起体液免疫和细胞免疫功能下降。

铜缺乏可导致碱性T淋巴细胞缺陷，表现为对T 细胞介导的感染的敏感性提高。

铜可改善对T细胞和PMN白细胞的毒性作用。

刘纯铁（1989）报道：机体缺铜会降低血液IgG、IgA和IgM，脾淋巴细胞数量增多（Sherman，1992），并可导致抗体生成细胞反应降低[5]。

Lwkasewycz等试验证明，缺铜可以改变淋巴组织的构成成分，而T淋巴细胞对缺铜的反应比B淋巴细胞更敏感。

T淋巴细胞在胸腺中发育成熟后表达为其它辅助分子(包括CD4和CD8等)，同时，T细胞逐渐分化为具有辅助性和细胞毒等功能的不同亚群。

Wo等（1990）在饲料中添加不同水平的铜饲喂初生至3周龄肉鸡，测定对SRBO的抗体值，结果表明铜含量少的饲料，抗体水平显著降低。

在30日龄荷斯坦牛的半纯合日粮中补铜11.5mg/kg，21d对活血性巴斯德菌抗原特异性抗体升高（Stable，1993）[7]。

健康奶牛外周血淋巴细胞ANAE—T-阳性细胞数显著大于确铜发病组及亚临床铜缺乏组，表明发病奶牛的T淋巴细胞功能受到抑制。

试验组奶牛在补铜后ANAE-T阳性细胞数有上升的趋势，在补铜后80 d该指标显著高于补铜前，表明补铜能促进奶牛T淋巴细胞成熟或转化[8]。

3.4 铜对抗感染免疫的影响饲料中添加400mg/kg铜可增加鸡感染沙门氏苗后的存活率。

郭芳彬报道铜不足或过量可增加试验动物的感染性，用鼠伤寒沙门氏菌作感染试验，结果缺铜的大鼠死亡率比对照组高，存活时间短，这是由于单核巨噬系统对感染的反应降低所致。

在患各种感染性疾病时，血清铜升高，刺激并增加肝脏合成铜蓝蛋白，有利于抵抗微生物的侵袭，而血清铜升高主要与中性粒细胞及巨噬细胞被激活时分泌的一种白细胞内源性物质有关，该物质随血流到远端靶组织，发挥重要的免疫调节及杀菌功能。

Mulhern通过给4组57BL16J大鼠分别喂养含铜量为0.5、1.0、2.0和6.0mg/kg的饮食8周后处死，在测定体内铜的状态和免疫反应时发现：0.5~1.0mg/kg组显示出器官缺铜的特征性病变，且血清铜、铜蓝蛋白降低及免疫反应低下。

Boyne等认为铜缺乏时，动物的抗菌杀菌能力下降，补铜后，杀菌能力得到增强。

在大鼠铜缺乏时，化学致癌物引起结肠癌的发生率明显增加，而足量的铜可减弱这种作用。

4 国内外对蛋白螯合铜和无机高铜的研究进展4.1微量元素氨基酸螯合物的研究进展自从70年代美国金宝公司最早研制成功以来，微量元素氨基酸螯合物的研究，推动了络合物在动物营养研究中的应用。

我国在20世纪80年代开展该项目的研究工作，使微量元素氨基酸螯合物的研究工作与推广达到一个新的发展阶段。

80年代未，东北农业大学滕冰等在实验室合成并制备了高纯度蛋氨酸螯合锌（Ⅱ），并通过红外分析证实其结构为螯合物。

目前国内外已有10多种微量元素氨基酸螯合物相继问世。

4.2高铜的研究进展4.2.1高剂量无机铜的作用机理由于高铜（硫酸铜形式）价格便宜，效果显著，高剂量的铜在国内养殖业生产中仍普遍使用。

目前，高剂量铜对畜禽的促生长作用已被国内外学者所公认，但高剂量铜对畜禽的促生长作用机理仍不太清楚，高剂早铜在组织、肝脏中的毒性问题也在研究中。

4.2.2高铜的危害性高铜可造成动物肝脏铜蓄积Underwood(1977)，从而使其食用价值下降，甚至对人体产生毒害作用（特别是体弱或有病的消费者）。