高铜饲料对家禽毒害作用的研究

宇峰的马甲 · 发表于 2013-5-23 17:15:55

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铜在机体造血、新陈代谢、生长发育等方面有着重要的作用，是机体必须的微量元素之一。自1945年Braude发现饲料中高剂量铜的促生长作用以来，高铜作为动物的促生长剂得到了广泛的应用。20世纪80年代以来的研究发现，大量使用高铜添加剂不但会造成环境污染，还会对畜禽机体造成十分严重的危害，进而影响人类的健康。本文就高铜饲料对家禽的维护进行综述，为研究高铜导致畜禽机体危害及机理提供借鉴。
1对生产性能的影响
高铜饲料对家禽生产性能的危害与动物饲喂高铜饲料的时间与剂量密切相关。长期饲喂高铜饲料可以引起家禽食欲下降、精神不振、羽毛粗乱，翅膀下垂，严重者两腿麻痹、卧地不起或跛行，生长缓慢，腹泻，最后消瘦衰竭而死。当日粮中铜含量达500mg/kg将会导致雏鸡生长抑制，料肉比显著增加。据报道，连续4d连续饲喂含铜量为1.19g/kg的饲料即可引起种鸡中毒，致使产蛋率下降50%左右，种蛋孵化率仅48.4%，种鸡死亡率达25%。孵化出的雏鸡表现为生长缓慢、发育不良、1月龄死亡率升高。
2对消化系统的影响
消化系统是饲料中铜进入机体的重要途径。肝脏是机体消化系统的重要器官之一。肝脏能通过某种途径增强其合成血清铜蓝蛋白的能力，日粮高剂量铜可导致肝铜浓度增加，当肝铜达到一定量后，肝脏受损，其合成血清铜蓝蛋白能力开始下降。利用高铜饲养的雏鸡肝脏呈淡黄色，表面有不规则的出血区，脂肪变性。研究标明，长期饲喂高铜饲料可引起肉鸭肝硬化，鸭肝脏肿大，肝细胞出现轻度变性。日粮铜含量在300mg/kg以上可引起肝细胞凋亡，400mg/kg以上会造成肝细胞增殖分化受阻。同时，应注意长期饲喂高铜日粮能影响肉鸡肝细胞线粒体的呼吸功能。日粮铜浓度为110mg/kg时，能增强线粒体的呼吸功能，但日粮浓度较高时，会引起肝细胞膜通透性增加，肝细胞胞浆内糖原颗粒减少，损害线粒体的呼吸功能，线粒体会显著肿胀，嵴断裂甚至溶解消失。肝脏的总抗氧化能力、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物歧化酶的活性随饲料中铜含量的变化呈现先代偿性升高后降低的特征，而过氧化氢酶和丙二醛分别表现为代偿性下降和升高。这表明日粮铜含量过高可引起肝脏抗氧化功能受损，导致肝功能紊乱。此外，高铜可引起消化道及其腺体严重受损，肌胃角质层增厚，胃黏膜肿胀，腺胃乳头出血。
3对免疫系统的影响
铜在维持正常的免疫功能方面具有重要作用，但高剂量铜影响免疫器官的发育、形态结构和正常免疫功能的发挥。饲料中含铜400mg/kg时即可引起雏鸡脾脏不同程度的淋巴细胞减少；电镜观察发现，鸡脾淋巴细胞线粒体肿大，嵴断裂甚至消失；同时鸡脾脏淋巴细胞增值指数显著下降凋亡率显著升高；且鸡脾脏铜锌超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性显著降低，丙二醛和羟自由基含量显著升高。研究表明，超过雏鸭需要量的铜能够不同程度的抑制雏鸭胸腺、法氏囊及脾脏的生长发育，使胸腺小体数量增多、体积增大。胸腺的超微结构表现为胸腺内凋亡淋巴细胞增多，且伴有不同程度的核扩张，线粒体肿胀、空泡化，内质网扩张，并出现一定的剂量关系。当雏鸭日粮中铜含量高于400mg/kg时，能显著抑制雏鸭的法氏囊发育，使淋巴细胞的静止期增长及增殖指数明显下降，淋巴细胞凋亡率显著升高，导致雏鸭体液免疫功能受损。
饲料含铜量300-600mg/kg可以引起雏鸡胸腺、法氏囊体积缩小，重量减轻。淋巴滤泡髓质区轻度增宽，细胞凋亡率也显著增高，淋巴细胞数量轻微减少，导致中枢免疫器官的功能受损，直接影响外围免疫器官的发育及全身免疫系统的建立。超微结构观察发现，淋巴细胞数量随着铜剂量增加而增加，凋亡细胞染色体凝集，线粒体肿胀，核糖体聚集。有可能是高铜日粮抑制了雏鸡法氏囊的发育，导致雏鸡体液免疫系统功能受损。
当雏鸡日粮中铜含量超过300mg/kg时能抑制血清IL-2的合成，使雏鸡血清中IgG、IgA含量显著降低。通过红细胞C3B受体花环和免疫复合物花环试验发现，高铜可导致红细胞免疫吸附功能下降，影响红细胞免疫功能的发挥。次可能是雏鸡血清中铜含量显著高于正常组，血清铜蓝蛋白活性显著低于正常饲料饲养组，导致雏鸡体内自由基和过氧化物堆积，损害膜系统和膜结构，组织细胞出现不同的病变，免疫器官的实质细胞出现变性、坏死等病变。法氏囊、脾脏等免疫器官组织结构发生病理变化，是B淋巴细胞增值、分化、成熟过程发生障碍，浆细胞数量生成减少，雏鸡血清中免疫球蛋白含量相应降低，导致雏鸡体液免疫功能受损。
4对造血系统的影响
铜是维持动物机体造血功能的重要金属元素之一，但添加高剂量铜的饲料可引起蛋鸡红细胞畸变，大红细胞显著增多，红细胞呈锯齿状，细胞浆出现空泡现象，Heinz小体增加，红细胞数量、血红蛋白含量明显降低。高铜饲料还可以引起血清MDA含量升高，GSH-Px、Cu-Zn-SOD显著降低。当雏鸡饲料中铜含量大于400mg/kg时，高铜引起血清丙氨酸转移酶、天门冬氨酸氨基转移酶、血中尿素氮和肌酐升高，并明显呈现剂量-效应关系，其发生机制主要是由于肾脏不能充分排出体内蛋白质代谢产物以及蛋白质分解代谢增强所致。此外，日粮含铜量达到或超过330mg/kg可引起肉鸡血清抗氧化酶活性降低，致使血清抗氧化功能受损。
5对泌尿系统的影响
大量研究证实，肾脏是动物体内贮铜的重要器官，也是高铜损害的主要器官，损害程度与日粮水平密切相关。铜对肾吸收锌有拮抗作用，可能是因为铜锌的化学性质相似，因此有拮抗关系。同时，血清中肌酐和尿酸的含量都有所升高，表明高铜对肾组织造成了一定的病理损伤，且随着肾脏中铜蓄积量的增加，肾组织的病理损伤程度越大，说明肾组织的病变程度与日粮铜添加水平有明显的剂量-效应关系。
过量的铜可造成肾脏脏器指数升高，当肾脏功能收到损伤时，肾脏通过自身组织形态的改变进行功能代偿以满足机体的需要。流式细胞仪分析肾脏周期发现，高铜可引起雏鸭肾脏静止期细胞显著增加，而增值期细胞明显减少，且增值指数也显著降低。很可能是高剂量铜使肾脏抗氧化自由基能力下降，造成大量的氧自由基积累，过多的氧自由基造成了细胞DNA的损伤，进一步导致肾脏细胞凋亡率随日粮铜水平的升高而升高。日粮铜水平达到220mg/kg时，即可引起肾脏线粒体功能紊乱，抗氧化系相关酶代偿失衡。
鸭日粮中铜含量为200mg/kg时即可引起肾脏组织游离脂肪酸、丙二醛及羟自由基含量升高，肾脏组织铜锌超氧化物歧化酶活性降低，脂质过氧化物在肾脏蓄积并造成细胞损伤，引起肾脏功能降低。同时，肾脏出现不同程度的病理损害，肾小管上皮细胞颗粒变性、空泡变性，超微结构观察，肾小管上皮细胞线粒体肿胀，嵴断裂甚至溶解消失呈空泡状。
6对神经系统的影响
铜对神经系统功能调节除了通过影响神经系统含铜酶的活性外，还具有调节神经受体、内分泌和神经系统相关基因表达的作用。200mg/kg高铜饲料引起鸡脑部组织羟自由基显著升高，闹内单胺氧化酶活性、MDA含量显著增加。脑组织GSH-Px、Cu-Zn-SOD、过氧化氢酶、胆碱酯酶活性显著降低。脑组织的抗氧化酶活性降低，从而引起脑组织抗氧化功能下降。机体铜代谢异常影响神经系统中单胺氧化酶的活性，从而间接影响乙酰胆碱酯酶的合成及释放。铜介导产生的自由基可能是导致铜引起神经疾病的原因之一。日粮铜含量增加，其脑组织凋亡蛋白Bax阳性细胞比例显著增加，Bcl-2表达阳性细胞显著降低，说明铜引起雏鸡脑组织的细胞凋亡可能与Bcl-2、Bax表达有关。
高铜能引起脑组织和血清NO含量和NOS活性升高，这可能是由于铜在体内含量的变化可引起脑细胞膜的通透性改变，导致脑细胞离子通道的改变，直接影响NOS的活性。同时，在高铜的连续作用下，体内产生大量的氧自由基，这些氧自由基与NO结合所产生大量的过氧化物进一步加剧机体的氧化损伤。
综上所述，家禽日粮中添加不同铜源的高剂量铜均可对机体多系统损伤；饲料中防止过量补铜对机体的毒副作用，对损伤的机理仍需进一步研究。