纳米氧化铜对仔猪血浆抗氧化能力的影响

吕文龙，魏 蓉，李 鑫，郭志杰，张德晓

（1.东北农业大学动物营养研究所，哈尔滨 150030；2.广东工业大学，广州 510520）

铜是动物机体必需的微量元素之一，是体内多种酶的组成成分，对维护动物正常生理机能至关重要[1]。畜禽吸收的铜进入血液后分布于红细胞和血浆中，主要以红细胞铜兰蛋白和血浆铜兰蛋白的形式存在，而体内游离的铜离子会被快速结合，构成许多金属酶及金属蛋白。动物体内至少有14种含铜酶，如细胞色素氧化酶（cytochrome－oxydase）、铜锌超氧化物岐化酶（CuZn－SOD）、铜蓝蛋白（CP）、单胺氧化酶（MAO）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH－Px）等多种酶，参与机体氧化磷酸化、自由基解毒等代谢过程[2]。目前常用的铜源主要是硫酸铜与氧化铜，但二者生物利用率低，尤其以促进生长为目的添加高水平铜时，大量的铜随粪便排出，污染环境。在饲料生产和贮存过程中，Cu2＋极易被还原成Cu，由于大多数维生素对铜的催化性十分敏感，这种还原反应会破坏添加剂中的维生素，导致脂肪哈变[3]。原料硫酸铜还易吸水结块，腐蚀加工设备。

纳米粒子因其小尺寸、巨大表面积效应而呈现出有异于常规粒子的生物学功能，纳米技术的发展为铜的营养效应研究提供了新的思路[4]。纳米微粒易通过胃肠黏膜，使其透皮吸收的生物利用度得以提高[5]。本试验在仔猪日粮中添加不同剂量纳米氧化铜，旨在研究其对仔猪抗氧化能力的影响，并与硫酸铜和氧化铜进行比较，为开发新型高效含铜类饲料添加剂提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验动物及试验设计

试验选用杜洛克×约克夏×长白三元杂交仔猪144头（购自哈尔滨洪福猪场），体重12.58±2.44 kg组内、组间差异不显著（P＞0.05）。随机分为6个处理组，每组设3个重复，每个重复8头猪（公母各半）。1组为对照组，饲喂基础日粮；2组为硫酸铜组，在基础日粮中以硫酸铜的形式添加铜 200 mg·kg－1；3组为氧化铜组，在基础日粮中以氧化铜的形式添加铜 200 mg·kg－1；4～6 组为纳米氧化铜组，在基础日粮中以纳米氧化铜的形式分别添加铜5、50、100 mg·kg－1。仔猪从 7 日龄开始诱食，28日龄断奶，预试期9 d，正试期28 d。

1.2 仪器设备及药品试剂

恒温干燥箱、电子天平、低温冰箱、低温超高速离心机、旋涡混匀器、UV－2100紫外分光光度计。CuSO4·5H2O、CuO（饲料级）购自哈尔滨希杰饲料有限公司。纳米氧化铜（nano－CuO）由浙江大学饲料科学研究所提供。

1.3 试验日粮

基础日粮采用玉米－豆粕型基础日粮。日粮的配制参照美国 NRC（1998）和中国瘦肉型猪饲养标准中仔猪营养需要配制。基础日粮组成及营养水平见表 1。

表1 基础日粮配方及营养水平 DM

1.4 检测方法

试验14、28 d，禁食 12 h，每组固定 4头仔猪，用一次性注射器经前腔静脉采血 5 mL，凝血后3 000 rpm低温离心15min，分离血浆样品，装于 Eppendorf管中，用于铜锌超氧化物歧化酶（CuZn－ SOD）、铜蓝蛋白（CP）、丙二醛（MDA）含量的测定（检测试剂盒购自南京建成生物工程公司）和细胞色素C氧化酶（CCO）活性的测定（检测试剂盒购自上海杰美基因医药科技有限公司）。

1.5 数据分析

试验数据采用SAS 8.2统计软件进行方差分析和LSD多重比较，结果以平均值±标准差（SD）表示。

2 试验结果

2.1 不同剂量的纳米氧化铜对仔猪铜锌超氧化物歧化酶活力的影响

不同剂量的纳米氧化铜对仔猪铜锌超氧化物歧化酶活力的影响见表2。

由表 2可见，试验14 d，5组仔猪血浆铜锌超氧化物歧化酶活力显著高于 2、3、6组（P＜0.05），其他各组差异不显著（P＞0.05），试验 28 d，1、2组仔猪血浆铜锌超氧化物歧化酶活力显著高于 4、5、6组（P＜0.05），3组与 4、6组差异不显著。

表2 纳米氧化铜对仔猪CuZn-SOD活性的影响U·m L－1

2.2 不同剂量的纳米氧化铜对仔猪血浆铜蓝蛋白活力的影响

不同剂量的纳米氧化铜对仔猪血浆铜蓝蛋白活力的影响见表3。由表 3可见，试验 14 d，5、6组仔猪血浆铜蓝蛋白活力显著高于其他各组（P＜0.05），2、4 组显著高于 1、3 组（P＜0.05）；试验28 d，5、6组仔猪血浆铜蓝蛋白活力显著高于其他各组（P＜0.05），4组显著高于 1、3 组（P＜0.05）。

表3 纳米氧化铜对仔猪CP活力的影响U·L－1

2.3 不同剂量的纳米氧化铜对仔猪血浆细胞色素C氧化酶活性的影响

不同剂量的纳米氧化铜对仔猪血浆细胞色素C氧化酶活性的影响见表4。

由表4可见，试验至14 d，5、6组仔猪血浆细胞色素 C氧化酶活性显著高于 1、2、3组（P＜0.05），2、4 组显著高于 1、3 组（P＜0.05）；试验至28 d，5、6组仔猪血浆细胞色素C氧化酶活性显著高于 1、3组（P＜0.05），2、4组显著高于 1组（P＜0.05）。

表4 纳米氧化铜对仔猪血浆CCO活性的影响 U·L－1

2.4 不同剂量的纳米氧化铜对仔猪血浆丙二醛含量的影响

不同剂量的纳米氧化铜对仔猪血浆丙二醛含量的影响见表5。

由表5可见，试验14 d，5组仔猪血浆丙二醛含量显著低于 1、6组（P＜0.05），其他各组差异不显著（P＞0.05）；试验 28 d，2、4、5 组仔猪血浆丙二醛含量显著低于 1、3、6组（P＜0.05）。

表5 纳米氧化铜对仔猪血浆MDA含量的影响 nmol·m L－1

3 讨论

3.1 不同剂量的纳米氧化铜对仔猪血浆铜锌超氧化物歧化酶活力的影响

CuZn－SOD是体内主要存在的一种金属抗氧化酶，在生物体内对抗氧化、解毒等起重要作用，且有抗辐射、抗肿瘤及抗衰老等功能。铜作为铜锌超氧化物歧化酶的金属辅酶，是CuZn－SOD的活性中心、辅助因子和调节因子，在维护其结构和功能方面发挥着重要作用[6－7]。据报道，当大鼠日粮缺铜时，其肝脏中CuZn－SOD活性显著下降[8]。张苏江等报道，低剂量的铜能使猪血清 CuZn－SOD活性提高[9]。研究表明，产蛋鸡日粮中添加硫酸铜30mg·kg－1时，CuZn－SOD 活性明显高于添加硫酸铜 0、6、15、60、125 mg·kg－1组[10]。本试验日粮中添加纳米氧化铜 100 mg·kg－1可显著提高 CuZn－SOD活性，说明纳米氧化铜可以起到增强仔猪机体抗氧化的功能，而200 mg·kg－1剂量则显著降低了 CuZn－SOD活性，这可能因为在 CuZn－SOD活性中心，Cu不可代替，Zn可被多种元素代替。高剂量的铜可竞争性抑制Zn的吸收，缺少Zn的CuZn－SOD的活性下降。

3.2 不同剂量的纳米氧化铜对仔猪血浆铜蓝蛋白活力的影响

CP具有抗氧化性，能强有力地抑制脂类自身氧化，清除体内自由基的蛋白，具有类似铜锌超氧化物歧化酶的作用。CP主要由肝脏合成，然后随血液循环在身体各处发挥作用。许多研究证实，铜可提高铜蓝蛋白的活性。崔伟等研究表明，日粮添加硫酸铜 200 mg·kg－1可使天府肉鸭血浆中 CP的活性显著升高，但日粮中铜含量超过 400 mg·kg－1时血浆 CP活性与日粮铜水平呈现强烈负相关[11]。王艳华研究结果显示，日粮中添加纳米铜5、60 mg·kg－1可使仔猪肝脏中 SOD活性提高 139.05%、285.03[12]。本试验结果显示，添加纳米氧化铜组仔猪血浆铜蓝蛋白活力显著高于其他各组。

3.3 不同剂量的纳米氧化铜对仔猪血浆CCO氧化酶活性的影响

CCO存在于真核生物的细胞线粒体上，是真核生物线粒体内膜和需氧菌细胞膜电子传递链上的终端酶，主要通过氧化磷酸化为细胞提供能量。本试验结果显示，纳米氧化铜能显著提高仔猪血浆细胞色素C氧化酶的活性。

3.4 不同剂量的纳米氧化铜对仔猪血浆丙二醛含量的影响

MDA是脂质过氧化反应的终产物，MDA对线粒体呼吸功能、丙酮酸脱氢酶α－酮戊二酸脱氢酶等具有显著的抑制作用。MDA的含量能反映机体内脂质过氧化的程度，反映细胞损伤程度。研究表明，在日粮中添加硫酸铜30mg·kg－1，可使产蛋鸡血浆总抗氧化能力明显升高，血浆中丙二醛含量显著降低。崔伟等研究结果表明，当日粮铜水平超过200 mg·kg－1时，天府肉鸭血浆 MDA含量显著升高[11]。本试验通过添加不同剂量的纳米氧化铜，结果显示，试验至14 d，5组仔猪血浆丙二醛含量显著低于 1、6组；添加纳米氧化铜能显著降低MDA含量；而添加高纳米氧化铜显著提高了MDA含量，这可能是由于高铜日粮使得血浆的 CuZn－SOD和血浆的CP活性降低，导致机体对MDA等脂质过氧化产物的清除能力降低，从而导致血浆中MDA含量的升高。

4 小结

在本试验条件下，基础日粮中添加纳米氧化铜50 mg·kg－1能显著提高仔猪血浆铜锌超氧化物歧化酶活性、铜蓝蛋白活力、细胞色素C氧化酶的活性，降低血浆丙二醛含量。

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