銅在家禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究

王曉燕 張航俊 張曉麗 商小金 林仙軍

[浙江省動(dòng)物疫病預(yù)防控制中心（浙江省獸藥飼料監(jiān)察所）311199]

銅在自然界中普遍存在，屬金屬類(lèi)過(guò)渡元素之一，自然環(huán)境中廣泛存在。對(duì)動(dòng)物來(lái)講，銅是不可或缺的微量元素，不僅是呼吸鏈酶復(fù)合物細(xì)胞色素C 氧化酶的重要組成部分，而且在動(dòng)物機(jī)體中作為酶的成分或激活劑參與重多反應(yīng)[1]，包括造血、生長(zhǎng)、代謝和免疫等重要的生理功能[2]。成年動(dòng)物體內(nèi)平均含銅2～3mg/kg，其中一半在肌肉中，而肝臟組織是銅的貯存組織，在機(jī)體銅穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用[3,4]。正常劑量的銅對(duì)家禽生長(zhǎng)有顯著的促進(jìn)作用，但過(guò)量的銅對(duì)家禽生長(zhǎng)有負(fù)面效應(yīng)[4,5]。本文對(duì)銅在家禽體內(nèi)的吸收與代謝、生理學(xué)功能、銅的需要量及過(guò)量與缺乏的危害進(jìn)行闡述，以期為銅在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用提供一定的依據(jù)。

1 銅的吸收與代謝

不同動(dòng)物體中銅的含量不同，剛出生動(dòng)物體內(nèi)含銅量為牛＞豬＞雞，仔雞銅的含量?jī)H為13.0～14.0mg[6]。肉雞僅能通過(guò)采食飼糧的方式攝入銅，幼齡動(dòng)物對(duì)銅的吸收率可達(dá)15%～30%，而吸收率會(huì)隨年齡的增長(zhǎng)而降低，至成年時(shí)吸收率只有5%～10%[7]。銅的吸收主要是發(fā)生在胃與小腸內(nèi)，尤其是小腸前段，參與吸收的蛋白包括金屬硫蛋白（MT）和超氧化物歧化酶（SOD），腸黏膜細(xì)胞吸收銅離子通過(guò)基底外膜入血，與血清中的白蛋白結(jié)合成銅蛋白，進(jìn)而由肝臟組織或其他組織貯存和利用，參與相關(guān)的酶活功能[8]。而不同銅源在肉雞嗉囊和腺胃中的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)方式不同，納米氧化銅顆?？梢酝ㄟ^(guò)上皮細(xì)胞內(nèi)吞機(jī)制吸收，吸收蛋白則參與硫酸銅的吸收[9]。在體外小腸銅吸收模型中，適量的銅可促進(jìn)雞小腸上皮細(xì)胞增殖，過(guò)量的銅會(huì)損傷細(xì)胞的分化[6]。動(dòng)物體內(nèi)的銅主要通過(guò)膽汁排出體外，調(diào)控貯存器官肝臟中銅的含量保持在正常水平，但經(jīng)膽汁分泌的銅離子又有約15%的銅離子被重新吸收[10]。

2 銅的生物學(xué)功能

銅作為動(dòng)物體必需的微量元素，大部分以結(jié)合態(tài)的形式存在于動(dòng)物機(jī)體內(nèi)，并以輔酶因子的形式參與動(dòng)物體內(nèi)30 多種酶活的組成和活化，這些酶參與動(dòng)物機(jī)體內(nèi)各種生理活動(dòng)，如自由基激活、物質(zhì)代謝、抗氧化酶活、激素釋放等[8]。

2.1 銅的促生長(zhǎng)作用

正常生理狀態(tài)下，肉仔雞和母雞對(duì)銅的需要量?jī)H為10～15mg/kg[11,12]。另有多項(xiàng)研究表明，日糧中添加100～250mg/kg的銅可提高肉雞生產(chǎn)性能，改善胴體品質(zhì)[13,14]。同樣的結(jié)果在豬上也表明，日糧中添加250mg/kg 的銅可以提高生產(chǎn)性能，同時(shí)有機(jī)銅可以減少糞便中銅的排放，增加銅的吸收[15]。薈萃分析（Meta-analysis）表明，肉雞的平均日增重 (ADG)、平均日采食量 (ADFI) 和料重比 (FCR) 與銅添加量呈二次關(guān)系(＜0.05)。添加158mg/kg 的銅時(shí)ADG 最大值為31.84g/d，添加217mg/kg 的銅時(shí)FCR 最小值為1.53[16]。但超劑量的銅（500mg/kg）會(huì)損害動(dòng)物健康，甚至使動(dòng)物出現(xiàn)中毒跡象。銅與其他金屬元素類(lèi)似，生理功能與劑量呈倒“U”型。肉雞的銅最低需要量與最佳添加量相差甚遠(yuǎn)，還需要進(jìn)行進(jìn)一步研究。

2.2 銅參與機(jī)體代謝

銅離子參與機(jī)體代謝過(guò)程的主要方式是參與各種酶的合成，如氨氧化酶，其存在于骨膠原結(jié)構(gòu)中，可促進(jìn)心肌和主動(dòng)脈系統(tǒng)形成有彈性功能的硬蛋白[17]。在富含脂肪的飼糧中添加200mg/kg 的銅可改變?nèi)怆u胸肌、腹脂中脂肪酸組成，并降低胸肌中膽固醇含量[18]。同樣，飼糧中添加240mg/kg 的蛋氨酸銅可以降低肉雞血清中甘油三脂、膽固醇水平[14]。此外，飼糧中添加銅可以減少豬背部脂肪的沉積，提高胴體產(chǎn)量，其可能與脂肪代謝相關(guān)基因的表達(dá)水平變化相關(guān)[19,20]。因此，銅可以影響肉雞的脂質(zhì)代謝，具體機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。

2.3 銅對(duì)產(chǎn)蛋性能的影響

由于銅是蛋殼形成過(guò)程中形成賴(lài)氨酸衍生物交聯(lián)所必需的微量元素，產(chǎn)蛋雞日糧缺乏銅會(huì)導(dǎo)致蛋雞貧血、異形蛋和無(wú)殼蛋[21]。飼糧中添加76～143mg/kg 的銅在不改變產(chǎn)蛋量的情況下，可降低蛋雞的料蛋比[22]。在高溫應(yīng)激時(shí)，添加8mg/kg 的銅可恢復(fù)熱應(yīng)激引起的蛋重降低，但對(duì)其他指標(biāo)無(wú)顯著影響[23]。同樣，崔學(xué)平[24]也表明，飼糧中添加0～300mg/kg 的銅對(duì)產(chǎn)蛋性能沒(méi)有影響，但降低了蛋黃中膽固醇的含量。有關(guān)產(chǎn)蛋性能的影響可能是試驗(yàn)條件、添加劑量等因素引起的，還需進(jìn)一步研究。

2.4 銅對(duì)養(yǎng)分利用率的影響

動(dòng)物生長(zhǎng)性能的提高與養(yǎng)分消化率的提高密切相關(guān)。在42d 肉雞飼養(yǎng)試驗(yàn)中添加0～240mg/kg 的蛋氨酸銅，脂肪和能量的消化率隨銅水平的增長(zhǎng)而增加[14]。同時(shí)，飼糧中添加200mg/kg 的銅可以緩解大腸桿菌引起的氨基酸消化率降低[25]。但載銅蒙脫石在1～21 日齡肉雞的研究中發(fā)現(xiàn)，添加0.2%的載銅蒙脫石降低了干物質(zhì)、總能和粗蛋白質(zhì)的消化率。不同試驗(yàn)結(jié)果表明，銅源、劑量對(duì)養(yǎng)分利用率的影響不同，需進(jìn)一步研究。

2.5 銅對(duì)免疫功能的影響

動(dòng)物機(jī)體的免疫系統(tǒng)需要銅的參與，主要通過(guò)免疫細(xì)胞的活化功能等產(chǎn)生作用[26]。在肉仔雞日糧中添加不同水平、不同銅源均可增加血清中IL-6 和lgA 的含量[14]，其主要是因?yàn)殂~激活TH1 細(xì)胞免疫應(yīng)答和外周T 淋巴細(xì)胞應(yīng)答，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞因子的分泌，參與增強(qiáng)和調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫反應(yīng)[27]。在育成期蛋雞日糧中添加30mg/kg 的蛋白質(zhì)螯合銅可提高新城疫抗體的滴度[28]，這可能與雞脾臟和法氏囊的免疫指數(shù)、淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率提高有關(guān)[29]。同時(shí)，肉雞飼喂含330mg/kg 銅飼糧35d 后，雖然免疫器官中銅含量水平上升，但未引起免疫器官的病理性損傷[5]。在正常室溫條件下，銅可上調(diào)肉雞血清中抗炎因子(lgA、lgG、溶菌酶等) 和免疫器官中抗炎因子（IL-1、IL-6 等）的表達(dá)，當(dāng)肉雞處于熱應(yīng)激環(huán)境中，銅可降低熱應(yīng)激引起的炎癥狀態(tài)[30,31]。在腸道免疫中，長(zhǎng)期飼喂188mg/kg 銅的肉雞十二指腸和回腸上皮淋巴細(xì)胞被激活[32]。這表明，銅對(duì)雞免疫功能的毒性作用較小，在不同機(jī)體狀態(tài)下，銅對(duì)免疫功能的影響呈現(xiàn)兩面性——促進(jìn)和抑制，其中的調(diào)節(jié)機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。

3 銅的需要量

目前肉雞對(duì)銅需要量的研究較少，生產(chǎn)中可參考的需要量主要根據(jù)我國(guó)農(nóng)業(yè)部于2004 年制定的《雞飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》（NY/T 33—2004）和NRC（1994）。但隨著育種技術(shù)的發(fā)展，雞對(duì)銅的需要量也在變化。李龍（2014,2015）等綜合不同的生產(chǎn)性狀，估測(cè)得到1～21 日齡和43～63 日齡黃羽肉雞的銅的需要量為10.8～13.38mg/kg 和19.94～38.34mg/kg[33,34]。在產(chǎn)蛋雞上的研究表明，以蛋品質(zhì)量和血細(xì)胞性狀綜合考慮后，初產(chǎn)蛋雞的銅需要量為12.5mg/kg[12]。但日前對(duì)白羽肉雞銅的需要量的研究較少，需要進(jìn)行更多的研究。

4 銅的過(guò)量與缺乏

4.1 銅過(guò)量的危害

銅在肉雞中過(guò)量引起的毒性主要體現(xiàn)在靶器官損傷，在不同的損傷模型中，采食過(guò)量的銅可以引起多器官的病理性變化，如肝臟、腸道等[35]。肉雞連續(xù)飼喂7 周含330mg/kg 銅的日糧，下丘腦會(huì)出現(xiàn)空泡狀變性，同時(shí)伴隨氧化應(yīng)激水平的上調(diào)和自噬的產(chǎn)生，表明過(guò)量攝入銅通過(guò)誘導(dǎo)肉雞下丘腦的氧化應(yīng)激和自噬引起下丘腦病變[36]。同樣，銅會(huì)使腎臟出現(xiàn)空泡變性、自噬小體產(chǎn)生、自噬相關(guān)蛋白表達(dá)，ATP 水平降低，引起下游AMPK-mTOR 信號(hào)激活，表明銅誘導(dǎo)的能量代謝受損可能通過(guò)AMPK-mTOR 途徑引起自噬產(chǎn)生，導(dǎo)致肉雞腎臟受損[37]。肝臟是另一個(gè)銅中毒的重要靶器官，肉雞連續(xù)飼喂60d 含330mg/kg 銅的日糧，肝臟細(xì)胞表現(xiàn)為不同程度的退行性病變，呼吸鏈功能受損，表明線(xiàn)粒體功能下降是肝臟細(xì)胞損傷的原因[38]，肝臟線(xiàn)粒體通透性的改變可能是引起肝臟損傷的原因[39]。因此，線(xiàn)粒體功能損傷和細(xì)胞的自噬失控可能是銅產(chǎn)生的毒性反應(yīng)。

4.2 銅缺乏的危害

由于家禽對(duì)銅的需要量比較低，正?；A(chǔ)日糧即可滿(mǎn)足動(dòng)物的最低需要量，動(dòng)物很少發(fā)生銅缺乏癥狀。動(dòng)物銅缺乏的癥狀主要表現(xiàn)為骨質(zhì)疏松、心臟肥大、免疫力低下、葡萄糖不耐受、貧血、血脂異常等代謝性疾病。

5 展望

雖然家禽對(duì)銅的需要量比較低，且正常日糧即可滿(mǎn)足其最低需要量，但研究發(fā)現(xiàn)，添加適量的銅對(duì)改善家禽生長(zhǎng)性能、生產(chǎn)性能及免疫功能都有非常重要的作用，因此，針對(duì)銅在家禽機(jī)體內(nèi)各種功能的作用機(jī)理，如抗菌機(jī)理、免疫機(jī)理、參與脂質(zhì)代謝的機(jī)理等，仍需開(kāi)展進(jìn)一步的研究。在大力倡導(dǎo)綠色養(yǎng)殖的當(dāng)下，為了減少家禽糞污中重金屬元素對(duì)土壤環(huán)境的污染，還需要研發(fā)出吸收效率更高的銅產(chǎn)品，從而在滿(mǎn)足家禽對(duì)銅的需要的情況下最大限度地減少銅排放，助力實(shí)現(xiàn)更加綠色、環(huán)保、高效的現(xiàn)代養(yǎng)殖。