李萬棟，李光梅，景建武，崔占鴻

（1.青海農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院，青海湟源 812100；2.青海大學(xué)畜牧獸醫(yī)科學(xué)院，青海省牦牛工程技術(shù)研究中心，青海省高原放牧家畜動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)重點實驗室，青海西寧 810016）

硒是維持動物健康和生產(chǎn)所必需的微量元素[1]。硒最初被認(rèn)為是毒素，后來被證明對健康和發(fā)展至關(guān)重要[2]。硒的不平衡可能影響反芻動物的生長、繁殖、免疫功能、健康和畜產(chǎn)品質(zhì)量[3]。目前硒的功能已經(jīng)從抗氧化，擴展到免疫調(diào)節(jié)、細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)和基因調(diào)控[4]。硒通過促進瘤胃發(fā)酵，提高營養(yǎng)物質(zhì)消化率，提高機體抗氧化功能和免疫水平，進而促進反芻動物生長[5]。有機硒的生物有效性和生物活性大于無機硒源[6]；容易吸收，其毒性較小[7]。有機硒的生物學(xué)效價高于無機硒。一方面，動物攝入無機硒后，僅有少量的硒與蛋白結(jié)合形成硒蛋白，大多數(shù)硒則進入腎臟排出體外，而攝入的有機硒則可以在合成蛋白質(zhì)的過程中代替含硫氨基酸中的硫元素，固定到蛋白質(zhì)中，從而增加機體總硒的貯存量[8-10]；另一方面，無機硒和有機硒在瘤胃內(nèi)的代謝不完全相同，無機硒經(jīng)瘤胃微生物代謝作用后降低了其生物學(xué)利用率，而有機硒與蛋白質(zhì)緊密結(jié)合，大部分硒以硒氨基酸的形式離開瘤胃，進入真胃和十二指腸被吸收，利用率高[11]。本文主要綜述了硒對反芻動物機體抗氧化水平和免疫力、營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收、生產(chǎn)和繁殖性能的作用，為硒在反芻動物生產(chǎn)中應(yīng)用提供參考。

1 硒在提高反芻動物機體抗氧化水平和免疫力方面的作用

1.1 硒對反芻動物機體抗氧化水平的影響 硒是抗氧化防御的重要物質(zhì)，補充硒可增強抗氧化能力[12-13]。硒在維生素E 的輔助下具有抗氧化劑的作用[14]。硒對機體的重要作用在于其支持重要的抗氧化酶系統(tǒng)和控制氧化應(yīng)激的功能[12]。硒主要通過谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）、硫氧還蛋白還原酶（TrxR）、甲狀腺素脫碘酶（DIOs）等含硒酶發(fā)揮抗氧化作用[15-16]。提高硒的生物利用度可以提高機體抗氧化能力，消除自由基的生物學(xué)作用，進而顯著提高反芻動物機體的抗氧化系統(tǒng)功能[17]。機體代謝反應(yīng)尤其是涉及氧產(chǎn)生的自由基會破壞細(xì)胞膜，使細(xì)胞膜喪失保護細(xì)胞的功能[18]。在正常情況下產(chǎn)生的自由基會被抗氧化系統(tǒng)中和，然而過量自由基的產(chǎn)生或抗氧化能力出現(xiàn)缺陷時會導(dǎo)致氧化應(yīng)激[19]，過量自由基也會導(dǎo)致DNA 損傷、蛋白質(zhì)交聯(lián)和脂質(zhì)過氧化[20]，最終可能改變生理功能并影響重要的經(jīng)濟表型[21]。含硒酶可以清除自由基，如圍產(chǎn)期高產(chǎn)奶牛適當(dāng)補充硒可以減少氧化應(yīng)激[22-24]；太行黑山羊飼糧中添加蛋氨酸硒極顯著提高了血清GSH-Px 和超氧化物歧化酶（SOD）活性[25]；奶?；A(chǔ)飼糧[ 含硒0.11 mg/kg 干物質(zhì)（DM）] 中添加0.5、5 mg/kg DM酵母硒可顯著提高血清GSH-Px 活性及總抗氧化能力（T-AOC），顯著降低丙二醛（MDA）濃度[26]；奶牛飼糧中添加亞硒酸鈉和酵母硒均可提高血液中GSH-Px活性[27]；酵母硒添加水平（0.2、0.4、0.8 mg/kg DM）與藏羊血清MDA、SOD 和T-AOC 呈二次曲線關(guān)系[28]；奶牛飼糧中添加硒和維生素E 可顯著降低MDA 含量、SOD 和過氧化氫酶（CAT）活性，顯著提高細(xì)胞T-AOC[29]。

硒可提高反芻動物抗氧化水平主要原因有3 個。首先，GSH-Px 是動物體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)的重要組成部分，可以清除過氧化氫，并將脂質(zhì)過氧化物（ROOH）還原成相對穩(wěn)定的醇和水，從而減輕細(xì)胞膜多不飽和脂肪酸過氧化作用，以及ROOH 分解產(chǎn)物引起的細(xì)胞損傷；硒為GSH-Px 等硒蛋白生物合成所必需的，硒蛋白的抗氧化特性有助于防止自由基對細(xì)胞的損害，組織中GSH-Px 的合成依賴于硒的可得性，而硒的可得性與動物硒攝入量直接相關(guān)[30-33]。其次，TrxR 通過對底物硫氧還蛋白的催化還原參與過氧化氫清除、支持細(xì)胞功能、細(xì)胞增殖、抗氧化防御和氧化還原調(diào)節(jié)信號傳導(dǎo)等過程[34]。如TrxR 在保護牛內(nèi)皮細(xì)胞免受促氧化劑的有害影響方面尤為重要[35-36]，奶牛在圍產(chǎn)期氧化應(yīng)激的增加會導(dǎo)致牛外周血單個核細(xì)胞TrxR 活性降低[37]。再次，DIOs 通過參與調(diào)節(jié)甲狀腺激素的活性，調(diào)節(jié)機體抗氧化等功能[38]。

1.2 硒對反芻動物免疫功能的影響 硒是免疫系統(tǒng)正常運作所必需的，而且是免疫所需的一種關(guān)鍵營養(yǎng)物質(zhì)。硒可以提高反芻動物先天免疫反應(yīng)[22-23]，減輕奶牛乳腺炎和子宮炎的嚴(yán)重程度及卵巢囊腫的發(fā)生率[12,39-40]；硒含量也與奶牛體細(xì)胞數(shù)（SCC）相關(guān)，添加酵母硒可顯著降低乳中SCC[26]。而缺硒會對反芻動物免疫造成影響。如成年奶牛臨界硒缺乏會造成圍產(chǎn)期乳腺炎、胎膜殘留和子宮炎[22,41-42]。

硒提高反芻動物免疫功能的機制主要有4 個方面，首先，在體液免疫方面，硒主要通過增加漿細(xì)胞產(chǎn)生的抗體數(shù)量與增強抗體效價來提高機體免疫功能[43]。妊娠奶牛飼喂富硒苜蓿干草可顯著增加乳中免疫球蛋白G1（IgG1）濃度[44]，表明機體硒含量會影響免疫球蛋白的表達。犢牛初乳中添加硒1、3 mg/kg 可顯著提高血漿中IgG 含量[45]。研究也表明，低硒組（血漿硒水平低于70 mg/L）IgG 含量顯著低于硒正常組，IgG 與血漿硒水平顯著正相關(guān)[46]。其次，在細(xì)胞免疫方面，硒可以影響淋巴細(xì)胞的增殖和分化、促進淋巴細(xì)胞分泌淋巴因子，而淋巴細(xì)胞通過產(chǎn)生免疫調(diào)節(jié)因子在調(diào)節(jié)細(xì)胞免疫方面發(fā)揮重要作用[12]。飼糧中添加硒可增加白細(xì)胞介素含量[47]，進而可以增強細(xì)胞免疫功能。再次，在非特異性免疫方面，硒可以增強中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞對病原體的吞噬和殺滅作用。硒能增強巨噬細(xì)胞殺菌活性與GSH-Px 有關(guān)，因為硒是GSH-Px 的重要組成成分，它可以分解細(xì)胞內(nèi)的過氧化物，從而保護巨噬細(xì)胞免受氧化損傷[48]。硒可以增強中性粒細(xì)胞的功能[49]。奶牛缺乏硒會降低中性粒細(xì)胞殺死血液和牛奶中致乳腺炎病原體的能力[50-51]；添加硒可有效增強體外培養(yǎng)的中性粒細(xì)胞的趨化遷移，并提高其殺菌活性[52]。在反芻動物患乳房炎期間，巨噬細(xì)胞不僅可以吞噬細(xì)菌，還可通過釋放細(xì)胞因子和二十烷類物質(zhì)促進中性粒細(xì)胞的遷移和殺菌活性[53-54]。最后，硒可以通過硒蛋白的抗氧化功能、硒蛋白活性的變化，直接改變參與炎癥反應(yīng)的一些關(guān)鍵細(xì)胞功能；硒蛋白還可以調(diào)節(jié)導(dǎo)致炎癥基因表達的細(xì)胞間信號通路，從而減輕機體炎癥[55]。

2 硒促進反芻動物營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的作用

2.1 促進瘤胃發(fā)酵 硒對反芻動物瘤胃發(fā)酵有重要的影響，補充適量的硒可以促進瘤胃發(fā)酵，不同形式和不同添加劑量的硒對不同反芻動物瘤胃功能的影響見表1。

表1 補充硒對反芻動物瘤胃功能的影響

多數(shù)研究認(rèn)為，不同添加形式和不同添加劑量的硒可以提高反芻動物的瘤胃發(fā)酵速率，影響瘤胃微生物，但也有部分研究認(rèn)為，硒對反芻動物瘤胃發(fā)酵和瘤胃微生物沒有顯著影響，這可能和硒不同添加形式、添加劑量及添加持續(xù)時間、試驗動物、動物生理狀態(tài)、拮抗作用等因素有關(guān)。硒促進反芻動物瘤胃發(fā)酵的主要原因有3 個途徑。首先，添加硒增加可總揮發(fā)性脂肪酸（TFVA）含量，把乙酸為主的發(fā)酵模式轉(zhuǎn)變?yōu)楸岚l(fā)酵模式，提高丙酸含量[57]；同時，補充硒能顯著增加瘤胃微生物數(shù)量和活性，提高了瘤胃氮利用率，促進了瘤胃發(fā)酵。其次，瘤胃上皮很容易受到活性氧代謝內(nèi)源性產(chǎn)生的氧化劑的氧化應(yīng)激，在瘤胃等胃腸道中存在的GSH-Px 可以發(fā)揮抗氧化功能[68-69]，硒可以通過發(fā)揮GSH-Px 作用來保護瘤胃等組織免受氧化損害[70-71]，從而使瘤胃發(fā)揮更好的作用。再次，硒可以誘導(dǎo)瘤胃上皮生長，影響瘤胃乳頭的長度、寬度和密度[58,71]，而發(fā)達的瘤胃乳頭有助于飼料的揉磨與攪勻，同時硒還對瘤胃乳頭的形態(tài)功能適應(yīng)具有重要作用[61]。

2.2 硒對反芻動物營養(yǎng)物質(zhì)消化率的影響 營養(yǎng)物質(zhì)消化率可反映反芻動物對飼料的利用效率，飼糧中添加硒可以提高營養(yǎng)物質(zhì)消化率。西門塔爾牛飼糧中添加0.3、0.6、0.9 mg/kg DM 蛋氨酸硒，0.6 mg/kg 組玉米秸稈干物質(zhì)（DM）、有機物（OM）、酸性洗滌纖維（ADF）、中性洗滌纖維（NDF）的降解率以及大豆DM、OM 和粗蛋白質(zhì)（CP）的降解率均顯著高于對照組[67]。泌乳中期奶牛飼糧（基礎(chǔ)飼糧含硒0.06 mg/kg DM）中分別添加0.3 mg/kg DM 亞硒酸鈉和0.1、0.3、0.5 mg/kg DM 羥基蛋氨酸硒，與亞硒酸鈉相比，羥基蛋氨酸硒提高了瘤胃中CP、NDF、ADF 的表觀消化率[62]，表明羥基蛋氨酸硒的表觀吸收率高于亞硒酸鈉。綿羊飼糧中分別添加4 mg/kg DM 納米硒和酵母硒，極顯著提高了飼糧中DM、OM、CP、粗脂肪（EE）、NDF、ADF 和嘌呤衍生物在全腸道和尿排泄中的消化率，與酵母硒相比，添加納米硒可極顯著提高飼料轉(zhuǎn)化率[56]。同樣，在綿羊飼糧中添加0.3、3、6 g/kg DM 納米硒，對羊草NDF降解率和豆粕CP 降解率分別有線性和二次極顯著提高，可見添加納米硒可提高飼料利用率[60]。給山羊添加0.3 mg/kg 酵母硒，DM、CP、粗纖維（CF）利用率分別顯著提高了13.71%、12.02%、4.78%[72]。藏羊添加0.2、0.4、0.8 mg/kg DM 酵母硒，提高了干物質(zhì)采食量（DMI）和飼料轉(zhuǎn)化率（FCR），硒添加水平與DMI 和FCR 均呈二次曲線關(guān)系，同時也顯著提高了NDF、ADF 和EE的表觀消化率，且呈二次效應(yīng)，還顯著提高了氮攝入量和吸收率，最終提高了藏羊消化率和氮代謝[28]。綿羊飼糧中分別添加0.2 mg/kg DM 硒酸鈉、亞硒酸鈉，對DM、OM、CP、NDF、ADF 和可溶性洗滌纖維（NDS）消化率無顯著影響[66]。還有研究表明，羔羊飼糧（基礎(chǔ)飼糧含硒0.06 mg/kg）中添加0.2、0.4 mg/kg DM 亞硒酸鈉對營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率無顯著差異[73]。以上研究表明飼糧中添加硒可以提高西門塔爾牛、奶牛、綿羊、山羊、藏羊等反芻動物對DM、CP、EE、NDF、ADF、OM、CF 等營養(yǎng)物質(zhì)的消化率，其原因可能是添加硒促進了瘤胃發(fā)酵，轉(zhuǎn)變了瘤胃發(fā)酵模式，顯著增加了瘤胃微生物數(shù)量和活性，硒參與抗氧化酶GSH-Px的生物合成，可以保護消化器官免受活性氧和自由基的侵害，進而影響機體酶活性，促進營養(yǎng)物質(zhì)的消化、吸收和利用。

3 硒對反芻動物生產(chǎn)和繁殖性能的影響

3.1 硒對反芻動物生產(chǎn)性能的影響 不同形式和不同添加劑量的硒對不同反芻動物生長性能的影響見表2。由此可見，硒可以提高山羊、綿羊、羔羊、犢牛的生長性能，但也有部分研究認(rèn)為硒對肉牛等反芻動物生長性能沒有顯著影響，可能由于試驗動物基礎(chǔ)飼糧中的硒已經(jīng)滿足了生長發(fā)育所需，額外添加硒沒有對生長性能產(chǎn)生積極影響，因此給反芻動物添加硒盡量做到精準(zhǔn)，避免造成浪費和環(huán)境污染。

表2 硒對反芻動物生長性能的影響

硒能夠促進反芻動物生長主要機制有3 個。首先，硒可以促進瘤胃發(fā)酵，尤其可以提高丙酸濃度，而丙酸可以給反芻動物提供更多的能量用于增重；同時，營養(yǎng)物質(zhì)消化率、機體抗氧化、抗應(yīng)激、免疫力的提高，可以間接促進反芻動物生長。其次，硒可通過影響碘代謝促進動物生長。甲狀腺激素的合成需要含硒的脫碘酶參與，脫碘酶調(diào)控甲狀腺激素的動態(tài)平衡來實現(xiàn)，在5'-脫碘酶催化作用下，T4轉(zhuǎn)化為T3，T3含量增加，而T3能夠促進蛋白質(zhì)同化和參與生長激素及胰島素分泌，還可以增加能量代謝和蛋白質(zhì)代謝，可與生長激素起協(xié)同作用，調(diào)控生長激素的合成和表達，進而促進動物的生長發(fā)育[3,55,81-84]。再次，補充硒可以緩解缺硒產(chǎn)生的肌肉疾病和功能障礙，從而間接影響動物生長發(fā)育[43]；硒還可以通過硒蛋白參與動物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)[81]。

3.2 硒對反芻動物泌乳性能的影響 硒可以提高反芻動物泌乳性能。硒和維生素E 的不足會降低圍產(chǎn)期的中性粒細(xì)胞功能，從而導(dǎo)致奶牛出現(xiàn)氧化應(yīng)激，在一定程度上影響其泌乳性能。而充足的硒和維生素E 可以降低氧化應(yīng)激水平和乳腺炎的發(fā)生率，通過提高免疫水平來促進泌乳性能，并縮短乳腺炎臨床癥狀的持續(xù)時間[22,41,51]。添加酵母硒也可顯著降低乳中SCC[26]。奶牛飼糧添加150、300 mg/kg DM 酵母硒，其產(chǎn)奶量和4% 標(biāo)準(zhǔn)乳均顯著高于對照組[61]；0.3、0.4 mg/kg 有機硒組奶牛產(chǎn)奶量較對照組顯著提高24.8%[85]；奶牛飼糧中添加0.3 mg/kg DM 羥基蛋氨酸硒有提高產(chǎn)奶量和降低乳脂率的趨勢[17]；添加羥基蛋氨酸硒還可提高泌乳奶牛血液和牛奶中硒含量[72,86]。雖然飼糧中硒的添加量和硒源（羥基蛋氨酸硒與亞硒酸鈉）對奶牛ADFI、產(chǎn)奶量、乳成分均無影響，但乳脂率和乳脂產(chǎn)量隨羥基蛋氨酸硒添加量的增加呈線性增加[86]。

3.3 硒對反芻動物繁殖性能的影響 活性氧自由基能干擾包括前列腺素、卵泡素、黃體激素的合成以及卵母細(xì)胞成熟、受精過程、胚胎發(fā)育等繁殖機能[87]。含硒酶作為抗氧化劑，可以保護生殖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能免受過氧化物的干擾及損害，進而提高反芻動物的繁殖性能[88]。硒蛋白P 是一種血清糖蛋白，為精子發(fā)育提供必需的硒，硒蛋白P 代謝對所有哺乳動物的雄性生育能力至關(guān)重要[89]。研究發(fā)現(xiàn)，在牛卵母細(xì)胞體外成熟過程中添加10 ng/mL硒可提高牛卵母細(xì)胞的胚胎質(zhì)量[90]。Ullah 等[85]研究表明，飼糧中添加0.3、0.4 mg/kg DM 酵母硒可降低奶牛的應(yīng)激水平，顯著提高其孕酮濃度。Khatti 等[29]研究表明，奶牛補充硒（0.3 mg/kg DM）和維生素E 可提高飼糧能量水平，提高其產(chǎn)后的生殖性能。另有研究表明，亞硒酸鈉和酵母硒（10 mg/ 頭，每周2 次）組血清睪酮和硒濃度顯著高于對照組，酵母硒能顯著提高精子活率和精漿中果糖濃度，表明酵母硒對提高精液質(zhì)量更有效[91]。荷斯坦牛精液擴充劑中添加1.0 μg/mL 納米硒可降低凍精的凋亡、脂質(zhì)過氧化和精子損傷，從而提高解凍后精子質(zhì)量[92]。

4 小結(jié)與展望

硒對反芻動物瘤胃發(fā)酵、營養(yǎng)物質(zhì)消化率、抗氧化性能、免疫水平、生長性能、繁殖性能均有非常重要的影響。有機和納米形式的硒較無機形式的硒具有較高的生物學(xué)效價，且溶解度和穩(wěn)定性較高，對環(huán)境的污染較小，具有很好的應(yīng)用前景。目前，反芻動物對硒的需要量研究仍然是重點，尤其是不同反芻動物不同生理階段硒的需要量，但硒對瘤胃微生物影響的研究仍然較少，促進瘤胃發(fā)酵的具體機理仍然不甚清楚。硒的作用機制可能是通過作用于瘤胃微生物來提高瘤胃優(yōu)勢菌群豐度以促進營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，可以利用16S rDNA 高通量測定技術(shù)快速了解瘤胃內(nèi)微生物菌群結(jié)構(gòu)和種類，在微生物角度上闡述硒對瘤胃菌群組成及多樣性的影響。給反芻動物補充硒時要精準(zhǔn)添加，避免過量硒排泄到環(huán)境中造成污染。