登录 |下载 |刷新   注意:如果你不能正常浏览本页,请关闭上网助手等拦截工具的所有拦截选项!
首页 > 科技 > 微生态 > 生态养殖
微量元素锌在动物体内的吸收代谢及其影响因素
  作者:李晓颖王静谷巍 摘自:山东宝来利来生物工程股份有限公司 日期:2012-03-05  
 
摘要:锌是动物体内必需微量元素之一,广泛参与体内新陈代谢活动,具有重要的生理功能。为维持动物正常生产,必需保持体内锌代谢稳态调控。锌在体内的吸收代谢受多种因素影响,包括锌源、日粮因素、动物自身状况等。
关键词:锌、吸收、代谢、影响因素
 
锌是动物体内必需的微量矿物元素之一,具有重要的生理功能。主要通过作为体内多种酶的必需组分或激活因子而广泛参与体内一系列代谢活动。锌与机体生长发育、骨骼生长、免疫功能、内分泌、核酸蛋白质代谢等有密切关系。动物缺锌可出现皮炎、厌食、血浆锌浓度降低、生长延迟、免疫受抑、繁殖性能下降、智能发育和神经系统功能维护受阻等。为了维持动物正常生长,就必需保持机体锌代谢的稳态调控。
1、锌在动物体内的吸收代谢
研究证实,锌的主动吸收是通过镶嵌在肠粘膜吸收细胞刷状缘上的锌转运蛋白而实现的。吸收细胞刷状缘上存在着两大类锌转运蛋白:一类称之为ZIP系统,该系统包括至少15种转运蛋白;一类称之为ZT系统,它包括9种结构相似的蛋白质。ZT转运蛋白在人体中的主要作用是促进锌流出细胞外或转移到细胞的囊泡中,从而使胞浆中的锌浓度降低。ZIPZT系统的相互作用是维持细胞内锌浓度恒定的重要因素(洪昭毅,2006)。
Kirchgessner1993)研究表明,当断乳大鼠饲喂含锌量在10~100mg/kg饲粮时,其整个机体的锌储存量保持在30mg/kg左右,说明动物体内存在锌稳态调控机制。据报道,胃肠道尤其是小肠、肝、胰腺是调控机体锌稳态的主要部位,而外源锌在小肠吸收、内源锌经粪排泄、肾的再吸收及锌在各器官细胞内的分布是调节锌稳态的主要环节(Krebs NF等,2000)。
1.1 锌的吸收及转运 Hempe1992)研究证明,锌在肠道内的吸收可分为细胞间扩散和跨细胞吸收两类。
有学者认为,锌可以通过细胞间扩散途径被吸收,低分子量配体可通过改变紧密连接来改变细胞间扩散对锌的渗透能力。但迄今为止,在国内外现有文献中尚未见到关于锌是否能通过细胞间扩散的途径被肠道吸收的直接试验证据(于昱等,2006)。
锌在小肠内的跨细胞吸收可分为三步:肠腔中的锌穿过小肠粘膜细胞顶膜进入细胞的吸收过程;锌从小肠粘膜细胞顶膜到基膜的细胞内转运过程;锌穿过小肠粘膜细胞基底膜进入血液的转运过程。
经基底膜转运如门静脉血液中的锌,大多数与血清蛋白结合,小部分与转铁蛋白,α2-巨球蛋白、氨基酸等其他配体结合转运。血浆中清蛋白含量占血浆蛋白总量的55%,大鼠新吸收的锌中有95%与血浆清蛋白结合转运。血浆中总的可交换锌中,与清蛋白结合的锌占99%,与组氨酸、半胱氨酸等氨基酸结合的锌占剩余的1%。锌与清蛋白结合后在血液中循环,吸收的锌首先在肝、胰、脾中沉积,只有少量沉积在肌肉和脑中,然后大部分锌被转运到骨骼中。有研究表明,吸收入血的锌大约有67%~80%进入肝。肝是锌代谢最快的组织,锌的更新率为30小时。
1.2锌的代谢  多数学者认为,锌的吸收与内源分泌是集体锌稳恒调控的主要方式。当日粮供给水平较低时,锌的吸收增加,排泄减少。Evans1989)等研究认为,体内锌代谢平衡的维持主要依赖于小肠排泄作用的调节:即机体摄入过多锌时,肝脏、胰脏向小肠分泌的锌增加,从而使内源锌排除增多,以达到锌营养的调节平衡。
锌主要经粪便排泄。粪中的锌除来自于日粮中未被吸收的部分外,还有相当一部分是来自于唾液、肝脏、胰脏、肠粘膜细胞等向肠腔的内源分泌。内源锌的排出量与动物机体锌状况及日粮锌水平密切相关,日粮锌缺乏时,内源锌排出减少。
多数学者认为,有机锌和无机锌的吸收代谢途径不同。氨基酸螯合锌及蛋白锌、酵母锌的吸收机制,不同于小肠中无机锌的吸收机制。Fouad1974)认为,位于5元环或6元环螯合物中心的金属可以通过小肠绒毛刷状缘,以氨基酸或肽的形式被吸收。锌的这种吸收形式可以避免肠道中诸如植酸、钙等理化因子的作用,同时也避免了元素之间的拮抗作用。
2、影响锌在动物体内吸收的因素
锌的吸收和利用受各种因素的影响,机体锌含量、体锌平衡状态和吸收细胞内束缚锌的物质对锌的吸收起调节作用;饲粮因素也影响锌的吸收。综合许多研究人员对影响锌吸收代谢的各种因素研究,主要有以下几个方面。
2.1锌源
锌在动物日粮中的添加形式有三种:无机锌、简单有机锌、有机锌。无机锌主要有氧化锌、硫酸锌、氯化锌等;简单有机锌主要有葡萄糖酸锌、醋酸锌、丙酸锌等;有机锌目前主要有氨基酸、蛋白质络合锌、酵母锌等。锌在体内主要以有机结合态进行吸收、转运和利用。无机锌只有转化成有机态锌才能被机体利用。因此,无机锌的生物学利用效价低于有机态锌。研究表明,在仔猪日粮中添加250mg/kg的蛋氨酸锌,其促生长效果相当于2000mg/kg氧化锌;在羊的试验中,蛋氨酸锌的生物学效价高于硫酸锌(Spear1989;王洪荣,1998)。对肉鸡的试验也表明,有机锌的生物效价远远高于无机锌(高秀萍,1995)。有机锌在消化道内稳定存在,不与纤维素、植酸等形成不易吸收利用的复合物,因而能更有效的被吸收利用。
2.2日粮
2.2.1日粮中抑制锌吸收的因素
日粮中影响锌吸收的因素主要有植酸和竞争性矿物元素(如钙、铜、铁)。
植酸在动物消化道pH低的条件下,有很强的螯合能力,能与锌、铜、铁形成稳定的络合物。植酸络合物的溶解度极差,几乎不能被畜禽吸收利用。Turnland1986)的试验表明,植酸对锌吸收的影响很大程度上取决于植酸与锌的摩尔比。通过研究植酸和锌的摩尔比对大鼠锌生物学效价的影响发现,当植酸与锌的摩尔比值大于12.5时,锌的生物学效价显著降低(Grance1981)。在断奶仔猪玉米一豆饼型日粮中加入 1350U/kg植酸酶,提高了锌的生物学效价、动物生产性能、血中碱性磷酸酶活性和锌浓度(Lei 1993)。利用细胞培养技术也发现,在细胞培养液中加入磷酸肌醇,锌的吸收和转运都下降(Han1994)。
钙是影响锌吸收的常量矿物元素。许多研究证实,日粮中钙的水平升高会导致畜禽机体缺锌加重,并使锌的吸收受阻、排泄增加。在代谢水平上,锌与钙也存在互作,锌抑制钙对钙调蛋白的活化,同时也抑制钙调蛋白激酶的活性。
铜和铁是体内影响锌吸收利用的微量元素。铁和锌的主要吸收部位都在十二指肠,二者在吸收途径上可能有竞争(Canpen1969)。研究发现,缺铁的人有大量吸收铁的趋势,其抑制锌吸收的程度比铁状况好的人要高(Solomons1983)。Storey1987)通过对大鼠的研究发现,高水平的锌降低了铁的吸收,使肝脏和胫骨中铁的含量降低。这表明高锌对铁的影响程度大于高铁对锌的代谢影响程度。研究者通过研究证实铜、锌的互作不仅发生在吸收阶段,在血中转运也可能存在竞争(Campen,1969;Smith 1978;Hoadley,1988)。
2.2.2日粮中促进锌吸收的因素
日粮中的有机酸、氨基酸等低分子配位体可与锌形成螯合物促进锌的吸收。早在上世纪六七十年代就发现氨基酸、小肽具有促进锌吸收的作用。氨基酸或小肽与锌在小肠中可形成可溶的氨基酸-锌或小肽-锌络合物,这种物质在肠道中不受植酸的影响,并能以氨基酸和小肽的吸收转运机制转运吸收,提高了锌的利用率。
吡啶羧酸是色氨酸的代谢产物,具有同氨基酸类似的促进锌吸收的机制。研究发现人乳中锌的生物学效价要好于牛乳,其原因就是人乳中锌多于吡啶羧酸、柠檬酸等小分子配位体结合,而牛乳中锌多与酪蛋白结合(Martin,1984)。
2.3动物自身状况
动物的品种、生理状态、消化道结构、体锌状况等不同,锌的吸收也不同。如反刍动物锌在真胃、小肠都可吸收,而非反刍动物锌的吸收主要在小肠;随着年龄的增长,锌的吸收利用下降;当动物处于应激状态时,降低锌的吸收;缺锌动物对锌的吸收高于体锌贮存良好的动物。
锌是动物必需的微量元素,广泛参与机体内代谢活动,具有极其重要的生理功能。研究其在机体内的吸收利用及影响吸收利用因素,可以更加科学的指导其在动物生产中的应用。动物机体是一个非常复杂的动态变化系统,这使得研究微量元素的吸收机制非常困难。目前虽然许多学者对锌在机体内的吸收利用机制进行了研究,但仍存在许多问题值得深入研究:如锌在细胞间的吸收方式;锌在体内被吸收的形式,是离子态的还是配位体复合物。现有试验结果间也存在矛盾,如有研究报道在无植酸的条件下,钙的水平提高6~8倍,锌的吸收无显著变化。这与高钙影响锌的吸收是矛盾的,具体机理还需进一步研究证实。
 
参考文献略
管理员信箱:cfiaic@chinafeed.org.cn
 

Copyright © 1998-2002 All Rights Reserved 版权所有 中国饲料工业协会信息中心
Email:cfiaic@chinafeed.org.cn