1 銅

銅是動物體內(nèi)的必需微量元素，參與造血、能量產(chǎn)生、鐵的吸收以及其他代謝活動。小腸上皮細胞是銅吸收的主要部位，對銅的吸收能力依次為十二指腸、空腸和回腸。小腸上皮細胞將銅通過門靜脈轉(zhuǎn)移到肝臟，過量的銅再經(jīng)由膽汁重新進入腸腔，隨糞便排泄或重新吸收。整個過程中，銅參與多種代謝。同時，機體內(nèi)多種蛋白參與銅相關(guān)代謝的調(diào)控。

1.1 銅的轉(zhuǎn)運

當(dāng)銅到達肝臟，經(jīng)由銅轉(zhuǎn)運蛋白（CTR1）進入肝細胞后，與細胞質(zhì)中銅轉(zhuǎn)運伴侶蛋白[銅分泌伴侶蛋白（ATOX1）、細胞色素c裝配蛋白（COX17）、銅伴侶蛋白（CCS）]等螯合，再被具有特定功能的蛋白利用。CCS將銅運送至銅鋅-過氧化物歧化酶（CuZnSOD）并激活其伴侶蛋白（SOD1）產(chǎn)生抗氧化作用。當(dāng)肝臟內(nèi)銅過量時，P型ATP酶（ATP7B）將銅跨膜轉(zhuǎn)運至銅藍蛋白（CP）。細胞可以利用CP分子中的銅來合成含銅的酶蛋白，如單胺氧化酶、抗壞血酸氧化酶等。銅伴轉(zhuǎn)運侶蛋白的作用 ：一是結(jié)合銅離子并協(xié)助運輸銅離子至靶蛋白 ；二是完成細胞內(nèi)銅的轉(zhuǎn)運，進而維持細胞質(zhì)中銅離子的生理濃度。

由此可見，銅伴轉(zhuǎn)運侶蛋白之間的相互協(xié)調(diào)可確保銅離子在被運送到特定區(qū)域之前不會被提前釋放，以維持機體內(nèi)銅的穩(wěn)態(tài)。研究表明，在蛋雞日糧中添加高濃度銅（160 mg/kg）可以顯著升高十二指腸ATP7A mRNA相對表達量，空腸與回腸ATP7B mRNA的相對表達量也顯著升高。韓勝旗對豬小腸上皮細胞進行體外培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著硫酸銅添加量的增加，ATOX1 mRNA表達量顯著降低，COX17基因表達沒有顯著變化。隋菲菲對蛋雞肝臟銅藍蛋白mRNA基因表達進行研究，結(jié)果顯示，當(dāng)銅水平達到175 mg/kg時，CP和CuZn-SOD活性顯著大于對照組。付輯光研究表明，隨著日糧中銅水平的升高，荷斯坦奶牛肝臟ATP7B、CP和SOD1基因表達量顯著提高。上述研究表明，日糧中銅水平對動物機體中銅相關(guān)代謝基因表達量的影響不盡一致，需要進一步的研究其深層機理。

1.2 銅與機體免疫

缺銅會導(dǎo)致動物機體中的免疫機能受損，如脾臟、胸腺、法氏囊萎縮等，抗體形成細胞的免疫活性降低。腫瘤壞死因子（TNF）、白細胞介素-2（IL-2）和干擾素（IFN）均具有抗病毒、抑制細胞增殖、調(diào)節(jié)免疫等作用，對機體的免疫應(yīng)答和抗病毒感染等至關(guān)重要。而銅在TNF、IL-2和IFN的生成中起非常重要的作用。張彩英等研究表明，在飼糧中添加30.0 mg/kg銅能明顯提高蛋雞免疫指數(shù)、促進免疫器官發(fā)育和淋巴細胞轉(zhuǎn)化。李秀霞等以賴氨酸銅為銅源，對小鼠的免疫功能進行研究，結(jié)果顯示，賴氨酸銅可顯著提高小鼠ANAE+T淋巴細胞百分比和試驗期內(nèi)T淋巴細胞轉(zhuǎn)化率，并能提高小鼠血清IgG含量，具有提高單核細胞吞噬功能的趨勢。姚人升研究不同銅源與銅水平對斷奶仔豬免疫因子的影響，結(jié)果顯示，銅可以顯著升高仔豬血清中TNF、IL-2和IFN水平，顯著提高十二指腸、回腸和盲腸中TLR-2以及TNF-α基因的表達量。

1.3 銅與機體抗氧化

動物機體的代謝過程會產(chǎn)生許多自由基，造成細胞損傷和功能障礙。許多含銅的酶類具有抗氧化功能，如細胞色素氧化酶（CCO）、CuZn-SOD、CP等。研究表明，缺銅會導(dǎo)致組織中的SOD活性下降，嚴重的會影響動物生長發(fā)育。CuZn-SOD由SOD1蛋白基因編碼，肝臟中的銅水平和負責(zé)將銅與SOD1結(jié)合的CCS蛋白水平影響SOD1的活性。張峰等研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中的高銅水平可顯著提高大鼠CCS和SOD1基因的表達水平，且持續(xù)飼喂高銅水平的飼糧，大鼠的肝臟切片顯示損傷較小，表明大鼠可調(diào)節(jié)自身的氧化還原平衡。CP在動物機體內(nèi)的主要作用與SOD類似，可達到清除自由基的目的。劉向陽等研究顯示，缺銅時，大鼠體內(nèi)血清中的CP活性顯著下降。趙麗等研究顯示，當(dāng)日糧銅水平為400 mg/kg時，雛鴨血清中的CP活性顯著下降。說明機體內(nèi)的銅含量與CP活性呈雙向反應(yīng) ：當(dāng)銅缺乏時，CP活性隨銅含量的升高而升高 ；當(dāng)銅過量時，CP活性隨銅含量的升高而降低。

2 鐵

鐵能夠在不同價態(tài)（常見的為Fe2+和Fe3+）之間轉(zhuǎn)換。作為重要的輔助因子，鐵在機體內(nèi)各種血紅蛋白和非血紅含鐵蛋白發(fā)揮生理功能起著關(guān)鍵的作用。

2.1 鐵的轉(zhuǎn)運

動物機體內(nèi)缺乏有效的鐵排泄機制，因此鐵的穩(wěn)態(tài)主要通過控制鐵的吸收來調(diào)節(jié)。機體內(nèi)鐵的含量較高，則吸收減少；機體內(nèi)鐵缺乏，則吸收增加。細胞內(nèi)鐵水平由鐵代謝相關(guān)蛋白如轉(zhuǎn)鐵蛋白受1（transferrin receptor 1，TfR1）、鐵蛋白（Ferritin，F(xiàn)n）、二價金屬轉(zhuǎn)運蛋白（divalent metal transporter 1，DMT1）、膜鐵轉(zhuǎn)運蛋白1（ferroportin 1，F(xiàn)PN1）等調(diào)節(jié)。而鐵調(diào)節(jié)蛋白（iron regulatory protein，IRP）、鐵反應(yīng)元件（iron resposive element，IRE）可直接調(diào)節(jié)上述鐵代謝相關(guān)蛋白的表達。當(dāng)細胞內(nèi)鐵含量較高時，IRP與鐵結(jié)合以抑制IRP和DMT1與TfR1 3'端的IRE結(jié)合性，導(dǎo)致后兩者mRNA被降解，DMT1、TfR1蛋白表達水平下降，機體鐵吸收能力隨之下降；同時，F(xiàn)PN1 5'端的IRE也不能與IRP結(jié)合，F(xiàn)PN1大量翻譯并表達，增加鐵從細胞內(nèi)向外輸出。反之，當(dāng)機體內(nèi)內(nèi)鐵水平較低時，鐵與IRP分3端的IRE結(jié)合，保護DMT1和TfR1 mRNA免被降解，DMT1、TfR1蛋白水平表達上升，增加鐵攝??；同時，F(xiàn)PN1 5'端的IRE與IRP結(jié)合抑制FPN1的翻譯和表達，減少鐵向細胞外輸出。

研究表明，豬腸上皮細胞在經(jīng)過含硫酸亞鐵和甘氨酸亞鐵的培養(yǎng)基孵育后，甘氨酸亞鐵組細胞內(nèi)DMT1和FPN1的mRNA表達量顯著低于硫酸亞鐵組，可能由于培養(yǎng)液中的游離鐵含量不同引起。鄒亞學(xué)等在飼糧高鐵對肉仔雞十二指腸黏膜鐵轉(zhuǎn)運載體基因表達方面進行研究，結(jié)果表明，十二指腸DMT1和FPN1的mRNA表達水平隨日糧中鐵含量的增加而顯著降低。李曉菲對不同形態(tài)鐵在肉仔雞小腸中的吸收特點及其機制進行研究，也得到類似結(jié)果。

2.2 鐵與機體免疫

豬β防御素（porcine β-defensin，pBD）在抵抗病原入侵和免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用，廣泛分布于動物機體各組織中。在豬體內(nèi)，pBD以pBD-1、pBD-2和pBD-3的分布最為廣泛。飼糧中添加200 mg/kg乳鐵蛋白可顯著上調(diào)仔豬肝臟、脾臟、十二指腸中的pBD-1基因及肝臟、脾臟中的pBD-2基因表達量，有利于提高仔豬抗病能力。

2.3 鐵與機體抗氧化

林仕梅等研不同來源鐵對羅非魚非特異性免疫的影響，結(jié)果顯示，飼糧中補充有機形式銅、鐵、錳、鋅，可顯著提高羅非魚血清中T-SOD和CuZn-SOD活性。

3 鋅

3.1 鋅的轉(zhuǎn)運

動物體內(nèi)鋅的代謝與轉(zhuǎn)運主要受兩種蛋白質(zhì)的調(diào)控：ZRT/IRT類 似 蛋 白（ZRT，IRT-like protein，ZIP） 和 陽離子擴散輔助蛋白（cation diffusion facilitator，CDF)家族。前者SLC39（slolute-1inked carrier 39）基因編碼，后者由受SLC30（Solute-1inked Carrier 30）基因編碼 ；前者負責(zé)將機體內(nèi)的鋅離子的轉(zhuǎn)入，后者負責(zé)機體內(nèi)鋅離子的轉(zhuǎn)出。此外，金屬硫蛋白（MT）也可作為機體內(nèi)鋅含量的敏感指標(biāo)。當(dāng)機體內(nèi)鋅濃度較高時，MT表達增加，可結(jié)合并儲存鋅 ；機體缺鋅時，MT表達減少。李丹丹研究表明，大鼠飼糧中高鋅水平可顯著提高MT1 mRNA的表達量，且甘氨酸鋅源的效果更佳。劉化偉等研究表明，氨基酸螯合鋅可顯著提高肉雞十二指腸MT1 mRNA的表達量。呂夢園等對斷奶仔豬鋅轉(zhuǎn)運蛋白研究，結(jié)果表明，仔豬日糧中的高鋅水平可顯著提高小腸ZIP5和ZIP4基因mRNA的表達量。

3.2 鋅與機體免疫

鋅是參與機體免疫應(yīng)答的重要微量元素之一。利用免疫球蛋白和抗體效價來影響抗體對毒素或病原體的中和作用與吞噬作用。?，F(xiàn)琇研究表明，育肥豬飼糧中高水平鋅可顯著提高白細胞數(shù)（WBC）和淋巴細胞數(shù)（LYM）（P<0.05），并有提高粒細胞數(shù)的趨勢。張慶對斷奶仔豬的研究也得到相似的結(jié)果。結(jié)合珠蛋（haptoglobin, HP）是評價仔豬健康狀態(tài)的重要條件之一，起到調(diào)控機體免疫性能的作用。張慶研究結(jié)果顯示，仔豬日糧中高鋅水平可可提高脾臟和腎臟中HP mRNA的表達量（P<0.05）。

3.3 鋅與機體抗氧化

當(dāng)機體出現(xiàn)過氧化損傷時，鋅與細胞膜上的巰基結(jié)合，巰基被氧化成二硫鍵，進而鋅與硫結(jié)合生成硫酸鹽，防止細胞膜被氧化。此外，金屬硫蛋白（MT）和銅鋅超氧化物歧化酶（CuZn-SOD）也可發(fā)揮關(guān)鍵性抗氧化作用。王振鑫等研究表明，蛋雛雞日糧中添加有機鋅和有機錳，可顯著提高雛雞體內(nèi)總SOD活性和CuZn-SOD活性。李文研究表明，母豬飼糧中的高鋅水平可顯著提高血清中GSH-Px、SOD的活性，降低MDA含量，且對該批試驗?zāi)肛i所產(chǎn)小豬的抗氧化性能也有顯著改善。

4 錳

4.1 錳的轉(zhuǎn)運

錳主要以二價或三價化合物的形式存在于動物體中。當(dāng)機體錳缺乏時，二價錳離子進入胞質(zhì)，被銅藍蛋白（CP）氧化為三價錳離子，再經(jīng)由轉(zhuǎn)鐵蛋白（transferrin，TF）介導(dǎo)的內(nèi)吞作用和DMT1，最終將錳運送到機體各個部位參與機體活動[38]。當(dāng)機體內(nèi)錳含量過高時，機體通過細胞內(nèi)膜上的tripartite RND （resistance-nodulationcell division） 轉(zhuǎn) 運 子、P-type ATPases和CDFs（cation diffusion facilitators）排出多余的錳。此外，膜鐵轉(zhuǎn)運蛋白（FPN1）也可調(diào)節(jié)機體內(nèi)錳的穩(wěn)態(tài) ：機體內(nèi)Mn水平上升，F(xiàn)PN1的表達量增加，由此促進胞內(nèi)Mn進入血液 ；FPN1表達過度時，細胞內(nèi)Mn積累下降，從而降低可能由Mn引起的細胞毒性。王鋼研究表明，肉雞飼糧中添加錳，可顯著提高十二指腸和空腸中DMT1和FPN1 mRNA的表達水平（P<0.05）。

4.2 錳與機體免疫

錳可通過提高非特異性免疫中多種酶的活性來提高機體的免疫功效。在錳離子的作用下，免疫器官生成免疫細胞，細胞免疫由此發(fā)揮。此外，錳可調(diào)節(jié)機體內(nèi)干擾素（interferon，IFN）的水平，干擾素可增強巨噬細胞的吞噬能力。IFN與吞噬細胞表面的受體結(jié)合后，細胞內(nèi)鈣離子水平緩慢增加，蛋白激酶C的活性增強，從而調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的合成。日糧中錳水平達到900或1 800 mg/kg時，雞胸腺、法氏囊和脾臟中多種IL mRNA的表達量顯著升高，IFN mRNA的表達量也顯著升高。

4.3 錳與機體抗氧化

馬婭婭研究顯示，肉仔雞飼糧中添加錳源，肝臟中Mn-SOD活性顯著升高，血漿中GSH-Px活性顯著升高，且有機錳源的效果優(yōu)于無機錳 ；肉雞感染球蟲后再額外飼喂含有90 mg/kg的錳源肝臟中Mn-SOD活性顯著升高，血漿中GSH-Px活性顯著升高，但有機錳源與無機錳源的效果差異不顯著。鄒田浩研究不同錳源對肉仔雞血清抗氧化指標(biāo)的影響，結(jié)果表明，肉仔雞飼糧中額外添加錳源40 mg/kg可顯著提高血清中CuZn-SOD酶活性，降低MDA含量。但郝洋洋等[45]研究顯示，蛋種母雞飼糧中額外添加錳源，對血液總超氧化物歧化酶（T-SOD）、MnSOD和Cu/Zn-SOD活性均無顯著影響。

5  展望

微量元素在動物內(nèi)含量雖然極微小，但具有強大的生物學(xué)作用，作為酶的組成成分或激活劑，參與機體內(nèi)各種物質(zhì)的代謝過程，影響機體免疫性能與抗氧化性能。因此，對微量元素在動物體機體內(nèi)各種活動的基因表達與調(diào)控的研究具有十分重要的意義。

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