■亓美玉 孫 芳 姚玉昌 趙曉川 王嘉博劉 利 吳宏達

(1.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院博士后科研工作站，黑龍江哈爾濱150086；2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院畜牧研究所，黑龍江哈爾濱150086；3.東北農(nóng)業(yè)大學動物科學技術(shù)學院，黑龍江哈爾濱150030)

銅是動物生命活動所必需的微量礦物元素之一，參與動物體內(nèi)多種酶的生物活性，在維持動物機體許多生理功能及生化反應(yīng)中發(fā)揮重要的作用。研究顯示，銅是SOD（超氧化物歧化酶）表現(xiàn)催化活性的必需元素，銅缺乏時SOD不能維持其活性。血漿銅藍蛋白則具有鐵氧化酶及抗氧化作用，可以作為的清除劑。銅也是金屬硫蛋白、細胞色素C氧化酶、賴氨酰氧化酶、酪氨酸酶、抗壞血酸氧化酶、半乳糖酶等的關(guān)鍵組分，銅缺乏會使這些酶的活性相應(yīng)降低，引起多種疾病的發(fā)生。自20世紀30年代以來，世界各地均有關(guān)于反芻動物缺銅的報道。1939年，Neal等首次發(fā)現(xiàn)了放牧牛的缺銅癥。

1 銅的分布

以單位重量的含銅量計算，動物的肝、腦、腎、心、眼的色素部分及毛發(fā)中銅含量最高，在胰臟、脾、肌肉、皮膚和骨骼中銅含量居中，在甲狀腺、腦垂體、前列腺和胸腺中銅含量最低。反芻動物肝中銅的貯備約占畜體內(nèi)銅含量的一半，肝銅濃度對銅的攝入量很敏感，因而肝銅濃度的測定是檢驗動物體內(nèi)銅含量的一種有效手段。另外，血液銅雖然也可以作為評價銅營養(yǎng)狀況的指標，但動物為維持內(nèi)環(huán)境相對恒定，血液中的銅一般無顯著變化，只有長期嚴重缺銅，骨組織中的全部銅儲備耗竭時或肝銅濃度低于臨界值時，血液中的銅含量才會降低。由于多數(shù)哺乳動物出生時肝中均有大量銅貯備，因此，幼齡動物肝銅含量高于成年動物。

2 銅的吸收

銅在消化道的吸收因畜別而異。吸收的主要部位在小腸，反芻動物前胃也可能參與銅的吸收。綿羊在大腸也吸收一部分銅。銅的吸收率也會因動物的年齡而有所差異。新生犢牛對銅的吸收類似于非反芻動物，可達70%。隨著年齡的增長，銅的吸收率逐漸下降，斷奶前最初四周的牛對銅的吸收率為60%，而成年牛僅吸收日糧銅的1%～5%。90%以上的銅在攝入后不能被吸收而隨著糞便排出。銅的吸收率與飼料中銅化合物的種類有密切關(guān)系。與小分子有機化合物結(jié)合的銅如L-氨基酸銅、延胡索酸銅、草酸銅或肽與銅復(fù)合物的吸收優(yōu)于銅無機鹽的吸收。碳酸銅的吸收率比硫酸銅高，硫酸銅的吸收率又比硫化銅高。與高分子化合物結(jié)合的銅和與D-氨基酸結(jié)合的銅吸收較差。

反芻動物對銅的吸收率還受飼料中其他元素如鉬、硫、鐵、鈣、鎘、鋅、鉛、銀等含量的影響。其中鉬、硫?qū)︺~的吸收影響較大。在鉬缺乏的情況下，硫與銅在瘤胃中形成不能被機體吸收的硫化銅；而鉬充足時，硫代鉬酸鹽與銅生成機體無法吸收的鉬硫酸銅，這都會影響銅的吸收，造成銅缺乏。

3 銅在牛生長發(fā)育過程中發(fā)揮的作用

3.1 對生長性能的影響

銅是瘤胃中微生物生長所必需的營養(yǎng)物質(zhì)，飼料中添加高銅之后，瘤胃中的纖毛蟲等可快速生長，從而促進反芻動物對纖維素的消化。而低濃度的銅會促進牛體內(nèi)蛋白質(zhì)的降解、脫氨基，并加速糖的利用。Ward等[1]研究發(fā)現(xiàn)，在牛開食及生長階段補銅，牛的干物質(zhì)采食量（DMI）增加；而育肥期間補銅則使其日增重及肉料比升高。Arthington[2]研究發(fā)現(xiàn)，未補銅的育成牛對草料的自由干物質(zhì)采食量低于補銅的育成牛，而Brangus公牛日糧中添加40 mg/kg銅其干物質(zhì)采食量顯著增加，同時飼料轉(zhuǎn)化率也提高[3]。添加有機或無機銅的育成牛其體重增加相比未添加組有升高趨勢[4]。Suttle等[5]利用飼料中添加鉬來誘發(fā)犢牛銅缺乏，經(jīng)過24周的飼喂，缺銅犢牛比補銅組體重低30%。Gengelbach等[6]由補鉬誘發(fā)的銅缺乏導(dǎo)致犢牛比補銅組的生長受到抑制。

然而，也有一些關(guān)于銅與肉牛生長性能的關(guān)系研究中出現(xiàn)了不同的研究結(jié)果。Ward等[7]通過補充鉬及硫誘發(fā)犢牛缺銅，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其對生長幾乎沒有副作用。Mullis等[8]通過對西門塔爾及安格斯兩個肉牛品種的補銅試驗研究發(fā)現(xiàn)，銅的補充對育成牛的日增重、干物質(zhì)采食量及肉料比均無影響。Arthington等[9]也發(fā)現(xiàn)，補銅對育成牛的日增重并無影響，但以玉米為基礎(chǔ)日糧（鉬含量低）的銅補充組，育成牛對草料干物質(zhì)的采食量高于未添加組，而以糖蜜為基礎(chǔ)日糧（鉬含量高）的銅補充組，育成牛對草料干物質(zhì)的采食量與未添加組無差異。因此，銅對牛生長性能的影響結(jié)果可能也取決于日糧中其他微量元素的含量、銅濃度以及銅缺乏的時間及嚴重程度不同而異。

3.2 對脂類代謝的影響

許多關(guān)于動物銅代謝的實驗結(jié)果顯示，銅參與動物脂代謝。據(jù)報道，銅缺乏能夠通過增加膽固醇的循環(huán)濃度改變脂代謝。在小鼠中，銅缺乏增加肝臟中3-羥-3甲基戊二酰輔酶A還原酶的活性，而3-羥-3甲基戊二酰輔酶A還原酶是膽固醇合成的限速酶[10]。生理濃度的日糧銅能夠改變小鼠的脂代謝[11-12]。而飼喂藥物劑量的銅會降低禽類血漿及胸肌中膽固醇的濃度[13]，增加育肥豬第12肋骨皮下脂肪組織中不飽和脂肪酸含量，降低飽和脂肪酸濃度[14-15]。而關(guān)于反芻動物銅與脂代謝關(guān)系的研究顯示，生理濃度的日糧銅對其脂代謝也會產(chǎn)生影響。Ward等[1]研究發(fā)現(xiàn)，補銅能夠降低閹牛第12肋骨處皮下脂肪組織厚度，眼肌面積也有增加趨勢。育肥期日糧中添加銅10 mg/kg或20 mg/kg DM會降低安格斯閹牛背膘厚度，增加背最長肌中不飽和脂肪酸及多不飽和脂肪酸的比率，但卻并不影響大理石花紋狀態(tài)[16]。Johnson等[17]研究發(fā)現(xiàn)，補銅組第12肋骨處皮下脂肪組織厚度略低對照組。補銅組閹牛皮下脂肪組織基礎(chǔ)脂解率及腎上腺素激活脂解率都高于對照組，表明銅對皮下脂肪組織的脂類代謝發(fā)揮作用。Nellore肉牛日糧中銅的添加使其肌肉中的脂肪酸譜發(fā)生改變，不飽和脂肪酸比率增加，飽和脂肪酸比率降低，而且其背最長肌中GSH(谷胱甘肽)濃度及GSH/GSSG比率降低，最終導(dǎo)致其中膽固醇濃度也下降[18]。在多數(shù)哺乳動物中，膽固醇合成的主要部位在肝臟，而反芻動物膽固醇的主要合成位點在小腸及脂肪組織，肝臟僅合成小部分膽固醇。腸上皮細胞從腸腔中吸收銅的機制與在肝臟中的吸收機制相似。據(jù)假設(shè)，較高的肝銅濃度通過降低還原型GSH，增加氧化型谷胱甘肽（GSSG）的濃度[10，19]，細胞內(nèi)GSSG濃度增加會降低HMG-CoA還原酶的活性[20-23]。隨著HMG-CoA還原酶活性的下降，通過甲羥戊酸通路的碳通量減少，膽固醇合成降低。

與銅影響牛生長性能的研究相似，銅對牛脂代謝的影響結(jié)果也存在差異。在對西門塔爾閹牛進行的補銅試驗中發(fā)現(xiàn)，0、10 mg/kg及20 mg/kg DM的銅添加對西門塔爾牛血清及背最長肌中膽固醇含量無影響，背最長肌及背膘中脂肪酸組成也無變化[24]。Holstein奶牛日糧添加銅后血清總膽固醇含量隨銅添加濃度的增加而升高，但乳脂及乳蛋白含量不變[25]。這種差異可能是由于遺傳或性別的差異、日糧成分的差異、微量礦物元素拮抗劑以及生理狀態(tài)的差異引起的。

3.3 對免疫機能的影響

銅缺乏能夠改變?nèi)祟惣皠游锏拿庖叻磻?yīng)。反芻動物銅缺乏時會破壞其先天的免疫反應(yīng)，缺銅的牛及綿羊其噬中性細胞殺滅微生物的活性、負氧離子的產(chǎn)生及SOD活性都會降低。嚴重缺銅的反芻動物噬菌功能也會受到影響[26]。由缺銅引發(fā)的多種動物疾病都是由于其免疫功能受損引起的。正常情況下，體內(nèi)產(chǎn)生的超氧陰離子自由基（）、過氧化氫（H2O2）等強氧化劑會被抗氧化酶系（超氧化物酶、過氧化物歧化酶和過氧化氫酶）及時清除。當銅缺乏時，抗氧化酶系活性降低，不斷積累，過量的使NO（內(nèi)皮細胞釋放的肌肉松馳因子）氧化生成過氧亞硝酸鹽，直接攻擊生物膜發(fā)生脂質(zhì)過氧化，細胞膜結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化，流動性降低，導(dǎo)致細胞機能下降，免疫功能受損。柴春彥等[27]對比研究銅缺乏、亞臨床銅缺乏及正常奶牛紅細胞膜ATP酶活性發(fā)現(xiàn)，缺銅奶牛該酶活性下降明顯，補銅后亞臨床銅缺乏奶牛ATP酶活性可明顯恢復(fù)，表明銅在維持ATP酶的結(jié)構(gòu)和功能方面是必須的，而后者又在維持細胞的生理活動、細胞的正常代謝、細胞內(nèi)外離子的平衡以及細胞信使的傳遞中具有重要的生物學意義。缺銅還會使奶牛血清CIC（循環(huán)免疫復(fù)合物）高于正常奶牛，而IgG含量則顯著低于正常奶牛；而補銅后CIC降低，IgG含量升高，表明銅缺乏抑制奶牛的免疫機制，補銅則使其免疫功能得到改善[28]。

3.4 對繁殖機能的影響

缺銅會使紅細胞和結(jié)締組織在胚胎發(fā)育階段發(fā)生缺陷，由于紅細胞不能正常生成并源源不斷地供給母畜和胎兒，常引起死胎、流產(chǎn)[29]。因此，銅對牛的繁殖機能也發(fā)揮重要的作用。而且，缺銅會使母牛卵巢機能下降，發(fā)情紊亂、延遲或受阻、受胎率低，分娩困難，胎衣不下，發(fā)生不孕、流產(chǎn)、死胎等[30]。而當銅補足后，奶牛配種后不返情率會從53%提高到72%[31]。

劉強等[32]發(fā)現(xiàn)，西門塔爾育成母牛日糧中添加賴氨酸銅/富銅酵母可以提高發(fā)情周期LH、FSH、P4及E2水平，對發(fā)情周期生殖激素分泌有促進作用。Gao等[33]分別測定了不同大小卵泡中銅的濃度，最小的（＜3 mm）、小的(3～7 mm)、中等的(7～10 mm)以及大的(＞10 mm)卵泡中銅的濃度分別為0.68、0.46、0.27 mg/l和0.093 mg/l。給成熟受精的缺銅胚胎細胞在培養(yǎng)基中補充0.46 mg/l或0.68 mg/l的銅，能夠增加胚胎細胞達到第8階段的比例，同時也提高了桑椹胚和囊胚形成率，并且降低了卵裂球細胞的凋亡率。因此，銅在牛8細胞胚胎、桑椹胚及囊胚的形成過程中具有重要的作用。

3.5 對毛發(fā)代謝的影響

反芻動物銅缺乏常與毛發(fā)脫色素癥及角質(zhì)化受損有關(guān)。銅是酪氨酸酶的輔基，缺銅時酪氨酸酶活力下降，使酪氨酸轉(zhuǎn)化為黑色素的過程受阻，造成皮膚和毛色減退，毛質(zhì)下降，甚至由黑色毛變成白色，由白色變?yōu)榭蔹S色，毛質(zhì)地下降，毛發(fā)變直而脆弱。研究發(fā)現(xiàn)，嚴重缺銅時牛毛變色，眼睛周圍、尻部等部位的毛色變淡，無光澤。O’Mary等[34]報道，日糧銅水平影響荷斯坦及海福特牛毛中銅的含量，兩個品種牛的白毛比有色毛受影響大，荷斯坦牛的黑毛中銅含量與日糧銅水平的增加不一致。Anke等[35]報道，奶牛有色毛并不受日糧銅補充的影響。Van Koestveld[36]觀察到，毛中銅濃度小于8 mg/kg時與銅缺乏有關(guān)，但Cunning?ham等[37]發(fā)現(xiàn)，毛中銅含量與日糧或肝中銅含量無關(guān)。而且，毛發(fā)中銅的含量也受日糧硫及鉬含量的影響。

3.6 對骨組織代謝的影響

牛和羊在缺銅牧場中放牧時有時會突然發(fā)生骨折，而折斷的骨骼中有中度的骨質(zhì)疏松。含銅酶-賴氨酰氧化酶可促進骨骼膠原和彈性蛋白的交聯(lián)，當銅缺乏時，這些酶的活力下降，骨基質(zhì)中的膠原蛋白合成發(fā)生障礙，膠原成熟受到影響，骨膠原穩(wěn)定性和強度降低，鈣質(zhì)卻未能在骨基質(zhì)中沉積，而骨的吸收卻仍然在繼續(xù)進行，最終表現(xiàn)為骨骼缺損，骨質(zhì)疏松，長骨易碎。

4 結(jié)論

銅在牛生長發(fā)育過程中發(fā)揮著重要的作用，它不能靠動物自身合成，只能通過外部環(huán)境如飼料、水、土壤等來提供，因此，飼料中銅的含量對牛十分重要，尤其在土壤中缺銅的地區(qū)，當發(fā)現(xiàn)牛出現(xiàn)缺銅癥狀發(fā)生時，一定要及時檢查飼草、飼料中銅及鉬、硫的含量，針對牛體內(nèi)缺銅狀況及時補充微量元素銅。