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铜是动物体内必需微量元素之一,分布于肝脏、肾脏、脑、骨胳、肌肉、血液等组织和器官,通过构成血浆铜蓝蛋白酶、超氧化物歧化酶、细胞色素氧化酶、单胺氧化酶等多种酶参与机体的代谢过程。其中细胞色素氧化酶和单胺氧化酶参与线粒体的功能代谢。铜缺乏和铜过量引起的各种动物缺乏症与中毒症,以及不同铜源对动物生产性能和免疫器官发育的影响等已经有许多研究报道,内容涉及流行病学调查、发病原因与机理、临床病理学观察、防治等方面。在微量元素铜对线粒体功能的影响方面未见深入研究。本实验通过对饲喂不同含铜日粮的肉鸡的相关指标的测定,来探求高铜对肉鸡肝脏线粒体功能的影响,为深入研究铜对肉鸡的生理机能的作用提供理论依据。
本实验采用360只1日龄AA商品代肉鸡为实验动物,随机分成12组:硫酸铜Ⅰ组(11mg/kg饲料对照组)、硫酸铜Ⅱ组(110mg/kg高铜饲料组)、硫酸铜Ⅲ组(220mg/kg高铜饲料组)、硫酸铜Ⅳ组(330mg/kg高铜饲料组)、蛋氨酸铜Ⅰ组(11mg/kg饲料对照组)、蛋氨酸铜Ⅱ组(110mg/kg高铜饲料组)、蛋氨酸铜Ⅲ组(220mg/kg高铜饲料组)、蛋氨酸铜Ⅳ组(330mg/kg高铜饲料组)、三碱基氯化铜Ⅰ组(11mg/kg饲料对照组)、三碱基氯化铜Ⅱ组(110mg/kg高铜饲料组)、三碱基氯化铜Ⅲ组(220mg/kg高铜饲料组)、三碱基氯化铜Ⅳ组(330mg/kg高铜饲料组),每组30只。在不同时间(12、24、36、48、60日龄)采集肝脏提取线粒体,测定反映线粒体功能的以下指标:线粒体的呼吸控制率(RCR)、氧化磷酸化效率(OPR)、线粒体复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的活性、ATP酶的活性以及线粒体内ATP含量的变化。
结果表明:
1、三种铜源均可以影响肉鸡肝脏线粒体的RCR和OPR,其中蛋氨酸铜的作用效果要强于硫酸铜和三碱基氯化铜,60日龄时蛋氨酸铜组的RCR和OPR最低,且与其他两种铜源组相比差异显著。在各种浓度组中,对照组和Ⅱ组的肝脏线粒体RCR和OPR始终呈上升趋势。三种铜源的高铜组内,随着铜浓度的增加,线粒体RCR和OPR呈下降趋势。
2、高铜可以影响肝脏线粒体复合体Ⅰ-Ⅳ的活性,三种铜源的Ⅰ组和Ⅱ组整个饲养周期,肝脏线粒体复合体Ⅰ-Ⅳ的活性均表现增强的趋势;Ⅲ组和Ⅳ组的复合体Ⅰ-Ⅳ的活性均在饲养的后期呈现明显的下降趋势,表明肝脏线粒体已经发生了铜超载,导致复合体的活性降低,蛋氨酸铜组的复合体的活性下降要强于其余两种铜源组,且在60日龄时最低,与其他两种铜源组相比差异显著,表明相同浓度的蛋氨酸铜对肝脏线粒体复合体活性的影响要强于硫酸铜和三碱基氯化铜,更容易引起肝脏线粒体的中毒。
3、高铜可以影响肝脏线粒体ATP酶的活性。三种铜源的Ⅰ组和Ⅱ组整个饲养周期,肝脏线粒体ATP酶活性均表现增强的趋势,硫酸铜和三碱基氯化铜Ⅲ组和Ⅳ组的肝脏线粒体ATP酶活性分别在60和48日龄呈现明显的下降趋势,而蛋氨酸铜Ⅲ组和Ⅳ组的线粒体ATP酶活性则分别在48和36日龄已经呈现下降趋势,表明相同浓度的蛋氨酸铜对肝脏线粒体ATP酶活性的影响更明显,这与复合体活性的变化趋势是相同的。
4、肝脏线粒体内ATP的含量与线粒体的呼吸功能具有正相关的关系,呼吸功能增强伴随线粒体内ATP的含量的增多;三种铜源的对照组和Ⅱ组的肝脏线粒体的ATP含量在整个饲养周期,始终表现增加的趋势;三种铜源的Ⅲ组和Ⅳ组的肝脏线粒体的ATP含量分别于60日龄和48日龄呈现明显的下降趋势,与铜对呼吸的影响结果一致,提示线粒体呼吸功能的降低直接导致线粒体内ATP含量的减少。