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1、反刍动物铜缺乏症的研究反刍动物铜缺乏症的研究动物营养与饲料专业 姚立凯铜缺乏症( copper deficiency)是动物体内铜含量不足所致的以贫血、腹 泻、运动失调和被毛褪色为特征的一种营养代谢性疾病。目前,该病几乎遍布世 界各地,并多以地方性铜缺乏症形式出现。反刍动物发生铜缺乏症时,因发病地 区及动物的种类不同其名称也各异,如牛铜缺乏症发生在澳大利亚称为“猝倒病” ,发生在新西兰称为“泥炭病”,发生在美国则称为“舔盐病”等。羊也见多发, 如绵羊的铜缺乏症被称为“摆腰病”。关于其他反刍动物如骆驼、鹿等铜缺乏 症的报道相对较少。 1铜缺乏症的发生原因及分类铜缺乏症的发生原因及分类 铜缺乏症可
2、分为原发性缺铜和继发性缺铜两类。原发性缺铜又称真性缺铜, 指饲养环境中铜先天缺乏,在家畜生长、繁殖过程中采食的牧草、饲料及饮水中 铜的含量偏低,而在饲养过程中也未添加铜,从而导致缺铜症。这种缺铜常与动 物的种类、品种、年龄、自身的营养状况等有关。主要表现为腹泻、骨质代谢 障碍、运动障碍、贫血和被毛生长差等。继发性缺铜主要是指动物采食铜能够 满足需要,但由于某些原因影响了铜的吸收、利用而导致铜缺乏。继发性缺铜也 表现为原发性缺铜的症状,但贫血比较少见。 2 铜缺乏对反刍动物的影响铜缺乏对反刍动物的影响 2. 1 铜缺乏对反刍动物繁殖性能的影响近年来,国内外许多研究都表明铜与动物的生殖存在着极为密
3、切的关系。一 些学者认为,动物在进行繁殖活动时要比维持正常活动需要更多的铜。 Em2majean P等人在对麝牛的研究中发现,未注射葡萄糖酸铜的妊娠麝牛,血浆铜 蓝蛋白活性下降,这表明妊娠后期对铜的需求量增加。此外,正常铜量可以维持 动物妊娠过程的正常进行,这点已得到证实。一些报道表明, 铜可能是通过促进 垂体释放生长激素(GH) 、促甲状腺素( TSH) 、促黄体素(LH)和促肾上腺皮质 激素(ACTH)影响肾上腺皮质类固醇和茶酚胺的合成,从而影响奶牛的繁殖力。 Hidiroglou M发现缺铜奶牛卵巢机能低下,分娩困难,胎衣不下。当补饲铜后,奶 牛的繁殖力上升,受胎率提高。公畜同样也受铜缺
4、乏的影响,铜含量过低能抑制 雄性动物发情,使繁殖率减退。最近的研究显示,铜能增强前列腺素E2 ( PGE2 ) 的活性,并刺激丘脑下部组织释放促性腺激素释放激素。因此,缺铜可能会降低 牛的受精力。一些研究表明,精清中铜的含量在一定范围内与原精活力、密度呈 显著正相关,说明体内(精清)铜在此范围内含量越高精子活力越好。但达到最佳 值后,再提高体内铜的含量,精液质量不仅不会明显提高,甚至出现负效应。 2. 2 铜缺乏对反刍动物免疫机能的影响铜在机体免疫过程中起着重要作用,铜缺乏时可引起免疫机能的下降。 Woolliams C等人报道日粮中的铜水平能够影响羊对细菌的抵抗能力。苏格兰山 地黑面羊易受到
5、微生物感染,被认为与先天性铜缺乏有关。补充铜可使它们的抵 抗力和存活率增加。在一项对65 只羔羊的研究中发现: 血铜含量低于 310mol/L时, 羔羊死亡率为2% 10%; 而超过410mol/L时,羔羊则没有死亡。 且在这些研究中,补铜并没有降低微生物感染的发生率,但使死亡率下降了。有 报道表明,铜参与免疫反应机制在于参与血清免疫球蛋白的结构组成,并通过T淋 巴细胞和换型白细胞而影响免疫反应。此类试验目前多在鼠类上进行,直接在反刍动物上进行的较少。病毒和细菌可导致铜充足动物的血浆铜蓝蛋白及血清铜水平的瞬间升高,这 表明铜在感染性疾病中起主要的保护作用。铜缺乏同样可使抵抗内寄生的能力 减弱。
6、Hucker D A等人发现与补充铜的羔羊相比,给患有铜缺乏的羔羊灌注t1 axei和t1 colubrifor2m is, 2周就可以达到最大粪便虫卵计数并伴有严重的低 清蛋白血症。感染同样能降低铜缺乏羔羊体内血浆铜的水平,但对于补充铜的羔 羊来讲血浆铜水平没有降低。在易患寄生虫的放牧草地,在饲料中添加适量的铜 可能是缓解寄生虫负担的一项控制措施。 2. 3 铜缺乏对反刍动物体内酶活性的影响铜参与构成的酶分为两类:铜蓝蛋白(CP,血清铜蓝氧化酶)和非铜蓝氧化酶。 而非铜蓝氧化酶又包括胺氧化酶、超氧化物歧化酶( SOD)和细胞色素氧化酶 (COO)等 1 。铜的缺乏将影响到这些含铜酶的功能,从
7、而影响机体代谢。如 血浆铜蓝蛋白参与铁代谢及造血过程;酪氨酸酶是黑色素合成的关键酶,可促进 黑色素的形成和色素沉积。铜缺乏动物的酪氨酸酶活力下降,使酪氨酸转化为黑 色素的过程受阻,因而皮肤、毛发色泽减退。如体内完全缺乏酪氨酸酶,则产生 白化病。各种反刍动物的“铜眼病”就与此种酶相关。缺铜还可导致巯基氧化 酶活性降低,影响双硫键的形成,使动物被毛粗乱,卷曲消失而变直,弹性强度减 弱。赖氨酰基氧化酶是胶原及弹力纤维共价交联取得稳定性和成熟的一个关键 酶。Under2 wood等人报道,当赖氨酰基氧化酶活性和单胺氧化酶活性下降时,血管内锁链素 和异锁链素增多,血管壁弹性下降,进而导致动脉破裂和骨骼中
8、胶原稳定性下降, 引起骨骼变脆和骨质疏松症。SOD 也是铜酶研究中的一个热点,这种酶可保护细 胞免受氧代谢的毒性影响,维护细胞结构和功能的完整性。铜缺乏可导致该酶的 活性降低,尤其是使机体CuZn - SOD清除O- 2自由基的能力减弱。此外,铜缺乏 时,自由基增多可损伤磷脂暴露膜蛋白,损伤Ca2 + - ATP酶和Mg2 + - ATP酶,从 而影响一系列与该酶活性有关的一些重要生理功能(离子的转运、信息传递及生 物电活动) 。 2. 4 铜缺乏对反刍动物神经系统的影响山羊、绵羊、牛等动物的子代由于铜的摄入不足所致的神经系统疾病已有 报道。铜缺乏的主要表现是新生子代共济失调、步态蹒跚、神经系
9、统发育异常, 包括小脑萎缩和脊髓形成腔隙、脱髓鞘。先天性感染的动物可能失明和不能站 立,通常受感染的动物共济失调(不能维持平衡) ,并且步态蹒跚。患病的羔羊常 在大脑两半球的白质部分有胶状软化和/或空泡化。对于这种退变, Prahaska J R等人在1974年提出细胞色素C氧化酶活性降低是髓鞘形成明显减少的基本原因。 BettyW也提出了相应的观点,认为铜缺_乏对神经细胞和髓脂质有严重的影响, 即完整的支持组织中的神经元和神经轴发生大量的破坏性变化,由变性到所有神 经组织大量缺失并导致脑白质部分区域发生空泡化(羔羊) ,整个脑部、脊髓和 神经纤维发生广泛的神经变性,怀疑该病与铜作为其组成部分
10、的SOD和COD有关。 疯牛病是一种发生在牛身上的进行性中枢神经系统病变, 近年来一些学者在对 疯牛病的观察中发现,该病的发生与铜缺乏症间似乎存在某种必然的联系。W ilesmith J W等人认为疯牛病在英国爆发的地理分布绝不是随机的,而是趋向于 南部和东部,而这些地区的土壤和作物都缺乏铜,并能导致反刍动物的铜缺乏症。2. 5 铜缺乏对反刍动物基因表达的影响动物机体中的铜作为一些酶的组成成分及酶的激活剂对基因表达的调控有 重要作用。目前的研究主要集中在非反刍动物上,有关铜缺乏对反刍动物基因表 达的影响则十分少见。因此,许多研究仍需要从非反刍动物方面来进行探讨。 Wilson J等人报道,日粮
11、中铜缺乏可诱导脂肪酸的合成。给断奶大鼠饲喂蔗糖日 粮,一组日粮中含铜017 mg/g (CuD 组) ,一组日粮中含铜510 mg/g (CuA组) , CuD组脂肪酸合成酶活性增加210倍( P 0105) ,脂肪酸合成酶mR2NA丰度增加 310倍,脂肪酸合成酶基因转录速度增加215倍( P 0105) ,这表明铜缺乏可以 在转录水平上调节脂肪酸合成酶基因的表达。Tang等人也有相似的发现,认为缺 铜会诱导肝内脂肪酸合成酶基因的表达,即铜缺乏小鼠体内的SREBP - 1 (一种 FAS启动子区内有效的转录强化因子)在肝脏中表达增加。铜缺乏也会阻止动物 IL - 2基因的转录,减少T淋巴细胞
12、中IL - 2的合成以及线粒体RNA转录因子基因 的表达。目前,人们对铜在动物体内的营养代谢机理,以及铜对维持动物正常生长发 育的重要性已有了较为深刻的认识,但对其在反刍动物铜缺乏时的繁殖性能、机 体免疫、基因表达、神经系统的影响、酶活性改变等方面的了解还不是很深入, 因此,对铜生物学功能方面的研究尚需进一步加强。 参考文献参考文献: 1 徐世文,林洪金,石发庆. 铜缺乏与家畜疾病 J . 黑龙江畜牧兽医, 1998 (4) : 40 - 41. 2 闫风光. 牛铜缺乏症的诊治J. 四川畜牧兽医 , 2002,(12) 3 杨会平, 王立权, 秦希杰, 张庆坤. 羔羊铜缺乏症的诊治J. 上海畜
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