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近年来有大量报道表明,铜能够影响动物体内脂类代谢,表现在降低血浆胆固醇和甘油三酯水平,高铜能够影响生产性能的报道也很多,此外关于铜影响动物体脂类代谢的内在机制并不清楚,有待进一步研究。 1 动物体内铜的含量、代谢与功能 1.1 动物体内铜的含量与分布 健康成年动物体内含铜量约为80mg,新生动物体内含铜量与其母体的含铜量密切相关。新生犊牛机体含铜量比其它任何动物都高,平均约含13-14mg。新生动物(除羔羊外)因其肝铜较高而含铜量较高。成年绵羊体内72%-79%的铜分布在肝脏,8%-12%的铜分布在肌肉,9%的铜分布在皮肤和毛中,2%分布在骨骼。 1.2 铜的代谢 人和动物对铜的吸收主要在十二指肠,小肠其余部分也能少量吸收。铜的吸收率平常只有5%-10%,90%以上随粪便排出体外。铜的吸收率与饲料中铜化合物的种类(即铜的存在形式)有密切关系,与小分子有机化合物结合的铜如L-氨基酸铜、延胡梭酸铜、柠檬酸铜、草酸铜或铜蛋白盐的吸收率高于无机铜;铜的吸收利用还与日粮中很多因素有关。动物体内的铜几乎不通过尿排出,绝大部分(80%以上)通过肝脏随胆汁排泄到消化道,随粪便排出体外(李光辉等,1990),少量通过肾脏(约5%)和肠壁(10%左右)排出。 1.3 铜的主要功能 1.3.1 作为金属酶的组成成分,直接参与体内代谢 这些酶包括细胞色素氧化酶、尿酸氧化酶、氨基酸氧化酶、酪氨酸酶、赖氨酸氧化酶、卞胺氧化酶、二胺氧化酶、过氧化物歧化酶、铜蓝蛋白等。铜是细胞色素氧化酶的辅基,缺铜此酶活性降低,脑中儿茶酚胺水平降低,ATP生成减少,影响磷脂和髓磷脂合成,造成神经系统脱髓鞘、脑细胞代谢障碍,表现为运动失调:铜是酪氨酸酶的辅基,缺铜则酪氨酸酶活力下降,使酪氨酸转化为黑色素的过程受阻,造成皮肤和毛色减退,毛质下降。 1.3.2 维持铁的正常代谢,有利于血红蛋白的合成和红细胞的成熟 铜是铜蓝蛋白的辅基,血浆铜蓝蛋白与组织转化铁蛋白有关,缺铜时红细胞脆性增加、存活时间变短而形成贫血。 1.3.3 铜参与骨骼形成 铜是胺氧化酶和赖氨酸氧化酶的辅基,鸡缺铜此酶活性降低,骨胶原溶解度增加、肽链间的交叉连接受损,破坏骨胶原的稳定性,降低骨骼强度。 2 铜的调控脂类代谢作用 2.1 铜对血脂代谢的影响 用胆固醇饲料饲养的兔,投用锌制剂,结果血清胆固醉下降,冠状动脉粥样硬化病变减轻。而铜含量增加促进脂质过氧化,引起动脉粥样硬化。另外过剩的铜促进氧分子与有机物反应,生成自由基促进老化。因此,高铜可以影响血脂代谢。 动脉粥样硬化与血中脂质在血管壁中沉积有密切的关系。脂质是以低密度和极低密度脂蛋白的分子形式进入动脉管壁的,由于胆固醇在沉积的脂质中代谢极缓慢,造成了脂质积聚。因血液胆固醇含量与脂质沉积密切相关,故两者在动脉粥样硬化形成中的作用十分重要。铜缺乏导致血液中胆固醇含量增加已为动物实验证实。人体缺铜时,出现血清胆固醇水平明显增高,补铜后胆固醇恢复正常。亦有人发现,人体严重缺铜时,血中低密度脂蛋白浓度异常上升。 为了研究血清铜和低密度脂蛋白在形成动脉硬化中的相互作用,有学者曾对东芬兰7个社区的男性人群进行了两年的纵向队列研究。采用B型超声和脉冲多普勒测定每人最大的颈总动脉内膜中的厚度(CIMT)作为动脉硬化的指标,计算2年中CIMT的增加,同时测定血清铜、低密度脂蛋白,将这些血清成分与CIMT的关系进行统计分析。经年龄和每年吸烟量校正后进行方差分析发现血清铜高者CIMT增加较快,血清铜≥17.6μ mol/L者CIMT两年增加0.16mm,血清铜(17.6μ mol/L者CIMT增加0.08mm(P<0.01)。低密度脂蛋白高者CIMT增加较快,血清低密度脂蛋白≥4.0mmol/L者CIMT增加0.015mm,血清低密度脂蛋白<4.0mmol/L者CTMT增加0.08mm(P<0.05)。升高的血清低密度脂蛋白仅在那些高于平均值血清铜浓度的人中与动脉硬化的加速发展相关,净差0.22mm(P<0.001)。结果表明,血清低密度脂蛋白浓度升高对动脉硬化有促进作用,血清铜浓度升高使这种作用更强。因而,这个发现提示高血清铜也是动脉硬化进展的独立危险因素。此报道与其他文献不一致,值得进一步研究。 在高胆固醇血症时,血清铜浓度增高,而血清锌及锌/铜的比值下降,血清锌、硐和锌/铜比值与高密度脂蛋白呈显著相关,铜似与高密度脂蛋白代谢有密切的关系,但其机理还未完全阐明。流行病学调查表明,有1/3的西方人饮食中摄铜低于1mg/d,15%的人超过2mg/d,缺铜出现心血管的改变与动脉粥样的改变有很大的相似性。这些改变为心脏肥大、心脏和动脉损伤、心电图异常以及高脂血症。西方人边缘性缺铜似乎是普通的。但显著缺铜少见。有些营养不良的儿童、早产儿、低铜乳品喂养儿,长期完全胃肠外营养、遗传病如Merk病和肾病变等人群可常伴发缺铜。摄锌过多可抑制铜吸收、高胆固醇膳食和高脂血症会使血清锌下降和铜升高。高脂血症常涉及食物缺铜或锌/铜比值的失调,边缘性缺铜会增加血清胆固醇水平。 2.2 铜对脂肪生物学利用率的影响 高铜能降低猪和肉鸡(Bakalli和Pesti,1995)血浆甘油三酯水平,提高仔猪对油脂的利用率。Dove用420头仔猪试验表明,在断奶1-14d和整个28d试验期,铜与脂肪对日增重的影响存在协作效应。在含铜250mg/kg的口粮中添加2.5%-5%的动物油脂,可提高断奶仔猪(2-4周)日增重,而当日粮中含铜5mg/kg时添加油脂无作用,这说明前者提高了仔猪对动物脂肪的利用率。Dove用5%豆油、5%中链甘油三酯、5%动物脂肪,铜水平0、125、250mg/kg进行试验,发现添加脂肪提高日增重并改善了饲料效率,其中日增重随铜水平的提高呈线性增加。马玉胜发现在早期断奶仔猪日粮中同时添加200mg/kg铜和3%脂肪与单独添加铜或油脂相比改善了增重和饲料报酬。Luo(1996)认为,Cu2+能直接刺激脂肪酶活性,250mg/kg铜能提高仔猪小肠中脂肪酶和磷酸酯酶A的活性,从而提高日粗脂肪消化率。Konjufca(1997)指出,饲喂高铜日粮显著降低了脂肪酸合成酶、7a-胆固醇羟化酶的活性。所以,添加脂肪的断奶仔猪日粮中需再加高铜,尤其是断奶后头14d使用高铜同时添加脂肪效果更明显。 2.3 铜对畜禽产品中胆固醇含量的影响 Lei(1991)分析了35篇文献,指出铜缺乏能导致小鼠高胆固醇血症。其它动物上的研究也证实了缺铜引起的高胆固醇血症,钢的绝对或相对缺乏导致的高胆固醇血症是一个普遍现象,而与动物的种类无关。研究表明缺铜时胆固醇合成以及组织沉积均增加。高硫酸铜能降低肉仔鸡血浆和肌肉中胆固醇含量(Bakalli,1995)。Pesti和Bakalli(1998)报道,高铜(125、250mg/kg,CUSO4.5H2O)显著降低了蛋黄胆固醇含量,日粮中添加125mg/kg的铜,蛋黄中胆固醇与对照组相比从11.7mg/g下降至8.6mg/g,降低了26%;添加250mg/kg,蛋黄胆固醇进一步降至7.9mg/g,但与添加125mg/kg组差异不显著,血浆中胆固醇的变化与此相同。Ankarl(1998)报道,在蛋鸡玉米-豆粕型日粮中分别添加50、150和250mg/kg的铜(CuSO4.5H2O),蛋黄胆固醇含量线性下降,但250mg/kg的铜处理严重影响产蛋量和饲料转化率。 3 铜的缺乏症与中毒症 3.1 铜的缺乏症 缺铜可能造成红细胞或血红蛋白减少性贫血。雏鸡采食低铜饲料4-5d后,食欲降低、精神抑郁,2-4周龄后出现跛行,骨骼变脆易折。缺铜还可导致中枢神经脱髓鞘,表现为运动失调和痉挛性瘫痪。产蛋鸡采食低铜饲料将导致产蛋率下降,孵化率降低,胚胎在血胎阶段死亡等症。缺铜家禽由于弹性蛋白形成受阻,而产生主动脉瘤,同时造成明显的心脏肥大。 3.2 铜的中毒症 铜的过量会造成B族维生素缺乏,降低血浆钙、磷、铁及钾含量,破坏肠道微生物菌群的平衡,肝脏过分沉积铜,从而使红血球溶解、组织坏死、抑制家禽生长。长期饲喂高于250mg/kg的高铜饲料,不但抑制生长还会损伤肾脏。高铜日粮还导致羽毛蓬乱、肌胃糜烂、肠道弥漫性出血性炎症、便血、粘膜黄疸、生产性能下降,还易导致锌、铁等的缺乏。铜的中毒剂量为300mg/kg左右。 4 高铜的危害 1955年,Braude首次发现在饲料中添加正常需要量十倍的铜可以明显提高猪的生产性能。之后,大量实验表明:饲料中添加高剂量铜可使养猪效率提高7%-32%,因而这一技术被广泛应用于畜牧生产中。但在食粮中广泛使用高剂量铜导致了一些污染与危害。 4.1 费源浪费与环境污染 高铜(150、200、250和300mg/kg)日粮使猪每日由粪便排出铜分别达到339.8、495.1、621.9和733.2mg,分别占食入量的98.95%、97.86%、87.30%、96.06%,造成资源浪费环境污染(王建明,1999)。大量铜进入土壤,使土壤和植被中铜含量大量增加。Feenstra(1993)用富含铜的猪粪水给草地施肥,收获干草中铜含量达42mg/kg,绵羊采食后可中毒死亡。 4.2 影响生产性能 李杰(1996)研究表明200mg/kg的铜使仔猪肝铁含量降低19.4%。高剂量(306,500,800mg/kg)的铜可使鸡生长减慢,渗出性素质,白肌病,肌胃糜烂甚至死亡(Doupoulis,1976)。高剂量(676,800mg/kg)铜可使火鸡生长减慢。高剂量(440,600,800mg/kg)铜可降低肉仔鸡采食量、生产性能及血糖浓度(Miles,1998)。 4.3 引起动物中毒、影响产品质量 日粮中同水平对骨骼肌、心脏、内分泌腺和肾脏中铜的含量影响较小,而其他器官特别是肝、脾脏、脑和骨骼等的含铜量受日粮铜影响较大。长期饲喂高铜日粮,会影响猪的肝肾功能,引起动物食欲和采食量下降、腹泻等铜中毒症状。高铜日粮要求高铁、高锌相适应,增加了饲料中毒的可能性,并且全期饲用高铜会引起动物的慢性中毒和蓄积作用,影响畜产品的可食性。钱萃萃(1997)研究表明添加高铜,肌肉铜含量变化不显著,肝铜随添加量的增加而增加。王建明(1999)研究认为,日粮铜含量小于需要量时,肝铜含量随日粮铜变化不大;接近需要量时,肝铜随日粮同水平增加而呈线性增加;大于需要量但不中毒时(高铜),肝铜成倍增加,肝铜可作为评价铜状况的一个敏感指标。高铜造成动物脏器的食用品质下降,甚至对人体产生毒害作用。育肥猪使用高铜日粮,则体内不饱和脂肪酸增加,从而使猪肉易氧化,背脂变软。由于高铜的种种弊病,英、美等国现在己不提倡使用高铜日粮。成年猪、狗、禽肝脏中铜大约为10-15mg/kg。
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