氨基酸螯合锌在动物免疫和抗氧化功能上的研究进展

ztjun518 · 发表于 2010-4-19 15:34:46

氨基酸螯合锌在动物免疫和抗氧化功能上的研究进展
作者:曹国弟赵恒寿期号：2006年第14期


   氨基酸螯合锌是第三代微量元素添加剂。国外从20世纪60年代开始研究，我国研究此类产品起步于20世纪80年代中期。根据美国饲料管理委员协会(AAFCO)(2000)[1]的定义，金属氨基酸螯合物(Metal amino acid chelate)是由可溶性金属盐中的金属离子与氨基酸按（物质的量比）1：1～3的比例而形成的共价化合物，它是一类具有独特环状结构的螯合物，集氨基酸与微量元素于一体，是一种类似动物体内吸收形式和生物功能形式的微量元素添加剂[2]。
1 氨基酸螯合物的特性
1.1 可溶性强
金属离子与氨基酸分子通过配位键结合后，使其分子内电荷趋于中性，形成了稳定的化学结构，避免了无机盐易在机体形成难以吸收的物质的缺点[2]。
1.2 吸收率高
与无机盐相比，以氨基酸螯合物形式吸收进入血液的微量元素仍然是原封不动的氨基酸或小肽的螯合微量元素，比无机盐明显少了一步化学过程，被微生物利用的机会也减少了，只待被转运到目标组织，在目标组织中氨基酸螯合物则容易解离释放出微量元素而被利用(Power，2000)[3]。
1.3 稳定性好
氨基酸螯合物在小肠中动态分布，容易被小肠粘膜吸收入血液。由于金属离子与氨基酸形成稳定的螯合离子，能防止金属离子在消化道内与胃酸作用形成不溶化合物，避免与饲料中植酸、草酸等形成难以吸收的螯合物，受其它无机离子和拮抗物的影响较小，能够阻止不溶性胶体的吸附作用，具有良好的化学稳定性和生化稳定性[4]。
2 氨基酸螯合锌的生物学利用率
许多研究证明，氨基酸螯合锌的生物学利用率高于无机锌和有机酸锌源，并能有效促进动物生长[5]。Wedekind等(1992)[6]在肉仔鸡上的试验报道，以生长速度和胫骨中锌含量作为评价指标，在纯合日粮、半纯合日粮和玉米-豆粕型日粮中添加的蛋氨酸锌，其生物学效价相对于一水硫酸锌（生物学效价设为100%）分别是117%(P<0.05)、177%(P<0.01)和206%(P<0.05)。虞泽鹏等(2002)[7]分别以肉仔鸡的胰脏锌含量、胫骨锌含量和血清磷酸酶（AKP）为敏感指标，测得蛋氨酸锌的生物学效价分别是硫酸锌的133.93%、108.35%和105.94%。周锦兰等（2002）[8]报道，用氨基酸螯合物作为有机锌源添加剂饲喂肉鸡时，其生物学利用率较无机锌源高。徐学明等(2002)[9]报道，氨基酸螯合物在预混料中具有较好的稳定性，对维生素E和维生素C的破坏作用明显小于无机盐。但有研究表明，蛋氨酸锌、赖氨酸锌与硫酸锌对断奶仔猪、羔羊具有相同的生物学利用率(Ahn，1998[10]；Cheng，1998[11])。
上述研究表明，氨基酸螯合锌的生物学利用率可因不同的动物或者同种动物的不同阶段而有所不同，其原理仍需要进一步的研究。
3 氨基酸螯合锌的作用机理
目前，对氨基酸螯合微量元素的作用模式尚不清楚，被研究者较为接受的是氨基酸或肽的吸收机制。Ashmead 等（1996）[12]证明，氨基酸螯合微量元素的吸收是利用氨基酸或小肽的吸收机制，不同于小肠中普通金属的吸收机制。Found(1974)[13]研究表明，位于具有五元环或六元环中心的金属离子可以直接通过小肠绒毛刷状缘，以胞饮的形式吸收。此理论的根据是金属离子以共价键和离子键与氨基酸的配位体键合，被保护在复合物的核心，避免了一些理化因子的攻击，而且金属螯合物被肠粘膜吸收，使得所携带的金属离子得到更有效的吸收。对所有动物来说，有证据表明，氨基酸以肽的形式吸收和以游离氨基酸的形式吸收同样重要，甚至更重要(Webb 等，1992)[14]，因为小肽能完整地被吸收，通过肠粘膜细胞进入体循环(Bronk 等，1993)[15]。
4 氨基酸螯合锌对动物免疫功能的影响
适量的锌可提高血粒细胞和腹腔吞噬细胞的杀菌作用。淋巴细胞特别是T淋巴细胞对缺锌特别敏感。高锌使动物出现生理紊乱，胸腺重量减轻，胸腺肽含量及活性降低，胸腺激素活性受到抑制，从而抑制了T淋巴细胞的增殖和分化功能，使T淋巴细胞的分化出现了障碍。动物在缺锌的条件下，免疫脏器明显萎缩，T细胞亚群、淋巴因子活性发生变化[16]。
4.1 氨基酸螯合锌对动物免疫力的影响
氨基酸螯合锌具有增强抗菌能力、提高免疫应答反应、促进动物细胞和体液免疫力的功效，对某些肠炎、皮炎、痢疾和贫血也有治疗作用[16]。
Nockels (1994)[17]在比较蛋氨酸锌对动物免疫机能影响的试验中发现，与等量的氧化锌相比，蛋氨酸锌可提高雏鸡、断奶仔猪和绵羊的免疫力。
其它研究表明，蛋氨酸锌可提高蛋鸡的IgG、IgM水平和T淋巴细胞转化率(TLR)(赵波等,2005)[18]。在肉种鸡饲料中添加40mg/kg ZnMet来增强后代免疫力(kidd等，1994)[19]，蛋氨酸锌可通过改善蛋鸡的免疫系统来提高免疫功能，增强对疾病的抵抗能力，从而可保证蛋鸡发挥最大生产潜力（Khajaren,2002）[20]。因此，蛋氨酸螯合物替代无机盐能改善蛋鸡的免疫功能（王希国，2002）[21]。
此外，氨基酸螯合锌还具有良好的抗应激功能，在接种、去势、气温过高和变更日粮等应激条件下，有良好的作用效果。
4.1.1 对细胞免疫的影响
研究表明，动物缺锌影响中性粒细胞功能(Vruwink等，1993)[22]，并会降低中性粒细胞的趋化性(Fletcher等，1988)[23]。在体内试验的研究表明，降低锌水平会影响NK细胞活性以及巨噬细胞和中性细胞的细胞吞噬功能(Keen等，1990)[24]；另外，锌缺乏时粒细胞的数量减少(Prasad，2000)[25]。Kidd(1992、1994)[19，26]试验表明，蛋氨酸锌可提高肉种鸡和肉鸡对雏白痢沙门氏菌抗原的原发性抗体滴度，增加后代鸡的细胞免疫水平，蛋氨酸锌能提高单核巨噬细胞的存活率及细胞完整性，并提高其吞噬活性。
4.1.2 对体液免疫的影响
氨基酸螯合锌主要是通过提高动物初次免疫应答和再次免疫应答的主要体液免疫物质含量来提高动物免疫反应的。
B细胞是参与体液免疫的主要细胞，B细胞激活后可以分化成生成抗体的浆细胞，产生抗体。Flynn(1984)[27]研究表明，B细胞增殖对锌的依赖性不及T淋巴细胞，因此缺锌对B细胞发育的影响也不如T细胞(Fraker等，1997)[28]。在产蛋鸡日粮中，添加氨基酸锌与添加硫酸锌相比，55～59周龄期间添加氨基酸锌组鸡的死亡率较低且抗体水平较高(杨人奇等,2003)[29]。成廷水（2004）[30]的试验表明，添加氨基酸锌可显著提高一免和二免牛血清白蛋白(BSA)第7ｄ的抗体反应，同时也降低了蛋鸡的死淘率。Ahn等(1998)[31]也报道，与ZnO添加量相同时，蛋氨酸锌能提高仔猪血清IgG含量。Ferket等(1992)[32]在公火鸡基础日粮中添加ZnMet和MnMet(0、40mg/kg)试验的结果表明，ZnMet和MnMet能增加IgG的水平。
4.2 氨基酸螯合锌对动物抗病力的影响
王洪荣(1994)[33]指出，蛋氨酸锌饲喂奶牛可降低奶牛乳房患病率，减少腐蹄病的发生。Dudley-Cash(1997)[34]报道，给肉鸡补充蛋氨酸锰和蛋氨酸锌可减少肉鸡球虫病的发生，降低因球虫病所致的死亡率。
5 氨基酸螯合锌对动物抗氧化功能的影响
成廷水等（2004）报道，添加氨基酸锌可显著提高45周龄蛋鸡肝脏组织的总抗氧化能力(TOAC)和谷胱甘肽(GSH)含量，降低组织脂质过氧化产物丙二醛（MDA）的生成；显著提高脾脏组织SOD活性和GSH含量，降低丙二醛(MDA)的含量。虞泽鹏等(2005)[35]对小鼠进行试验，结果表明，饲粮中添加蛋氨酸锌可显著提高碱性磷酸酶(AKP)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH－Px)活性；添加蛋氨酸锌可显著提高总抗氧化能力(TAOC)，总SOD(TSOD)、铜锌超氧化物歧化酶(CuZnSOD)活性。
CuZnSOD是一种锌依赖酶，对抗氧化防御系统非常重要。Kraus等(1997)[36]试验证明，缺锌大鼠血清锌含量和AKP活性降低，红细胞谷胱甘肽S转移酶水平升高，谷胱甘肽浓度下降，红细胞抗氧化功能不全。Oteiza等(1995)[37]在大鼠的试验中发现，严重和中度锌缺乏导致蛋白质、脂肪和DNA的氧化损伤，可能是由于Zn依赖性抗氧化功能的下降而引起的。另外，Shaheen等(1995)[38]的研究还表明，缺锌显著降低血液和肝脏GSH含量和SOD活性，增加MDA的含量，补锌显著减少内源MDA的形成。
可见，氨基酸螯合锌对于维持动物机体的抗氧化系统是不可缺少的营养素添加剂。
6 锌缺乏症对动物的影响
中枢免疫器官和外周免疫器官的功能有不可替代的作用。当动物机体缺锌时，会严重影响这些免疫器官的生长发育以及正常功能的发挥。如鸡缺锌，对生长、免疫器官发育以及细胞免疫功能、体液免疫功能造成广泛的抑制效应，T或B淋巴细胞转化率显著降低，在较低水平维持抗体的产生而降低体液免疫功能(张日俊等，1997)[39]。同时，缺锌鸡胸腺、脾脏及腔上囊等淋巴器官萎缩，免疫抗病力下降。
动物机体缺锌还会影响到机体正常的抗氧化功能的发挥，当机体缺锌时，会造成锌依赖性酶如CuZnSOD等的活性明显下降，同时也会导致蛋白质、脂肪和DNA的氧化损伤等。
7 高锌对动物的影响
动物日粮中添加高剂量的锌也会造成动物生长受阻、免疫力下降和抗氧化功能降低。较为明显的是对其免疫力的影响。在家禽中锌中毒的鸡Ｔ淋巴细胞转化率和Ｂ淋巴细胞对LPS(脂多糖)的反应性降低[40]。雏鸭锌中毒时，淋巴器官生长指数、淋巴细胞增殖指数以及红细胞免疫功能显著下降[41]。高锌可使肉鸡的淋巴器官发育和外周血淋巴细胞的分裂增殖受抑，外周血Ｔ淋巴细胞的成熟率显著降低，并引起其亚群CD4、CD8数量和组成的变化，导致机体细胞免疫和体液免疫功能的降低，日粮高锌可致雏鸡免疫功能受损（赵翠燕等，2004）[42]。
8 结论
综上所述，饲料中适量（高锌、低锌同样对动物造成不利影响）添加氨基酸螯合锌可以促进生长、降低饲料消耗、提高饲料转化率；增强动物免疫功能；提高动物抗氧化能力；还可以减少环境污染。可见，氨基酸螯合锌在畜牧业上具有明显效果，有广阔的应用前景。可以通过改进生产工艺，降低生产成本，提供优质价廉产品，了解理想添加水平和影响因素，加强推广应用，促进畜牧业发展。

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