唐芳索 公安部警犬技术学校
微量元素锌(Zn)是动物必需的矿物质元素,其作用及临床应用是当前微量元素营养研究中较为突出的一种。大量研究证明,锌在动物生长发育过程中具有极其重要的生理功能和营养作用。
一、锌的分布
锌是必需微量元素中存在最广泛的元素,多数哺乳动物和禽类体内含锌量在10--100ppm范围内,平均为30ppm,广泛分布于皮肤、毛发、血液、骨骼、肝、肾、胰等组织及睾丸、附睾和前列腺等器官中。按无脂体重计算,猪、牛、绵羊、大鼠等在20?30ppm范围内,兔较高,约50ppm。体内锌的分布,骨骼肌中约占总锌的50?60%,骨骼中约占30%,但一部分锌不易动员,
皮毛中锌的含量,随动物种类不同变化较大,其他组织器官含锌较少。按单位干物质浓度计算,眼角最高达14%,其次是毛、骨、雄性生殖器官、心、肾等。
二、影响锌吸收与代谢的因素---因子间的互作
食物中的组氨酸、谷氨酸利于锌的吸收;多量谷物、牛奶显著抑制锌的吸收。周期表上与锌邻近的钙、汞、镉、铅、铁、铜等元素,可在分子水平上与锌相竞争,故如果上述元素过量可抑制锌的吸收;反之,锌过量也可抑制硒的吸收而产生类似维生素E缺乏症。在饲粮中使用高铜、高锌,必须同时使用高铁。过多的钙可与植酸锌形成锌-植酸-钙复合物,加重植酸对锌的吸收性抑制,而促进铜的吸收;维生素D3可强化锌的吸收;维生素A能通过增强锌的转运,增加锌的吸收。吡淀羧酸能促进锌的吸收;含半胱氨酸高的饲粮,锌的吸收较强;过多的钙可降低可溶性锌的量;磷可通过钙而影响锌的吸收。
锌在动物性食物中含量一般较植物性者为多,且吸收较容易。某些食物对锌的吸收影响极大,其中纤维素不仅能刺激肠道蠕动而加快排泄,且其所含的羧基和羟基,还能通过离子交换作用,显著地减少锌的吸收。食物中的植酸盐能与锌和钙形成不溶性的复合物而阻碍其吸收。
各种动物锌的吸收率约为30?60%。体内锌含量、体锌平衡状态和吸收细胞内束缚锌的物质对锌的吸收起调节作用。有机酸、氨基酸等低分子量配位体与锌形成螯合物促进锌的吸收。植酸、葡萄糖硫苷等与锌有拮抗作用,降低锌的吸收。动物在应激条件下锌的吸收率也降低。
三、锌对动物机体各器官的影响
1、锌对眼睛及视力的影响
维生素A缺乏或不足时,引起动物暗适应能力降低,夜盲症、角膜角化及视力障碍。锌是维生素A 代谢的重要金属离子,参与维持眼组织的正常形态及视觉功能。锌缺乏时,引起视网膜杆体和锥体功能异常。国外报道,体内缺硒、铜、锌与人的近视有关。
2、缺锌对心血管系统的影响
锌可抑制脂质过氧化和组织胺的释放,具有稳定细胞膜和溶酶体膜的作用。低锌时各种生物酶的的稳定性改变,从而使膜的通透性增加,心肌损伤加重。
3、锌对动物骨骼的影响
小鸡缺锌时,长骨的成骨活性降低,同时软骨形成减少,而软骨基质量增多。缺锌动物体内锌储量的耗尽,会改变骨的矿化作用,从而降低骨骼中含锌量。尤其是幼年动物,常发生骨骼异常。成年动物可见肢蹄炎性病变。小牛日粮缺锌时,产生僵硬的步态和弓形的后肢。由于关节囊滑膜渗出液体使跗关节、膝关节和球关节肿大。泌乳母牛由于严重缺锌使后肢皮肤和骨骼发生炎性损害。
4、锌缺乏对生长发育的影响
动物实验显示,锌对正常胎儿的生长发育起重要作用,孕期锌缺乏可导致胎儿发育不良。大量研究表明,实验动物缺锌的最初效应是生长迟缓和摄食量下降。给初断乳大鼠喂饲缺锌
饲料,结果一致发现:缺锌组大鼠出现典型缺锌症状,动物摄食量减少,
饲料功效比值降低,血清锌水平下降。但在给缺锌组大鼠改饲足锌
饲料后,上述的各种缺锌症状可减轻至完全消失。这种作用随着
饲料限锌的严重程度,则有分级的反应。
5、缺锌对脑发育及功能的影响
锌对脑的发育有重要作用。缺锌可导致幼鼠脑变小,脑细胞数目减少,细胞核与细胞质的比例增大。严重缺锌时可使胎仔出现无脑、脊柱裂等中枢神经系统的畸形。此外,缺锌可引起脑部超微结构的改变,如小鼠颗粒细胞减少,蒲肯野氏细胞外观畸形,树状突分枝减少和突触连接减少等改变(Sand HH,1985)。
6、锌对三大物质代谢的影响
(1)锌对糖类代谢的影响
锌是糖分解代谢中3?磷酸?甘油醛脱氢酶、乳酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶的辅助因子,直接参与了糖的氧化供能途径。锌协同钾作为糖异生的关键酶果糖二磷酸酶的抑制剂,与激活剂锰、镁共同调节糖异生作用,使非糖物质转变为糖。
(2)锌与脂类代谢的影响
锌与脂蛋白和胆固醇代谢有关。缺锌可引起动物和人血清胆固醇下降。大鼠实验证实:缺锌所引起的总胆固醇(TC)下降主要是高密度脂蛋白?胆固醇(HDL?C)选择性下降。还有资料表明:锌含量与总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白?胆固醇(LDL?C)呈负相关,与甘油三酯(TG)无明显关系。
(3)锌对蛋白质代谢的影响
锌与蛋白质关系最为重要。锌是构成含锌蛋白质的重要组成成分。锌是DNA聚合酶、RNA聚合酶的辅助因子,直接参加细胞内核酸的合成以及蛋白质合成,促进细胞的分裂增殖,有利于组织的生长、发育、更新及修复。锌还参加了血清蛋白质及运铁蛋白的合成,有利于在血液中运输代谢物。Dreosti IE A(1976)报道,在缺锌后48小时便出现蛋白质合成障碍。体内含锌酶活性不同程度下降,基础代谢率降低。血浆白蛋白水平下降,运输代谢物的能力减弱。缺锌还使得食欲与消化功能低下,使动物蛋白质摄入量下降,造成营养不良。
缺锌后引起氨基酸氧化加强;蛋氨酸结合到组织蛋白减少;胱氨酸参加皮肤蛋白合成减少;甘氨酸及脯氨酸合成胶原过程受阻,从而引起血中蛋氨酸、胱氨酸、甘氨酸、脯氨酸浓度增高。缺锌还可造成胱氨酸、亮氨酸、赖氨酸代谢紊乱。另外,锌是鸟氨酸氨甲酰转氨酶的辅酶,参加尿素的生成。Rabbani(1991)报道:缺锌时该酶活性降低,尿素生成障碍,血氨水平增高。
7、锌对免疫细胞的影响
Frakerb(1993)报道,适量锌有提高血粒细胞和腹腔吞噬细胞的杀菌作用。淋巴细胞特别是T淋巴细胞对缺锌特别敏感。日本学者指出:缺锌可抑制T淋巴细胞的增殖和分化,从而引起T淋巴细胞功能损害。高锌使胸腺激素活性受到抑制,从而抑制了T淋巴细胞增殖和分化的功能,使T淋巴细胞的分化出现障碍。高锌则可通过干扰其他营养素尤其是铜、铁的吸收而影响免疫细胞的发育。唐方等(1992)认为,锌缺乏可直接导致Mφ超微结构的改变,由于形态的改变而导致其功能下降,临床表现的反复呼吸道感染可能与锌有关。 Ayten(1992)报道,长期顽固的锌缺乏可能引起肠道上皮细胞的改变。Principi等也证明,肠黏膜形态和功能易受缺锌的影响。锌缺乏可直接导致小肠上皮细胞超微结构的变化。
8、锌缺乏对免疫器官与免疫功能的影响
缺锌动物的免疫脏器多明显萎缩,国内外文献均有报导。缺锌后小鼠胸腺、脾脏明显萎缩;在缺锌条件下,胸腺素活性下降,并且同时伴随着T细胞亚群,淋巴因子活性的变化。吴水冰等通过对高锌大鼠的免疫功能的观察,认为大鼠在摄入超过正常需要量10倍的锌剂后,出现了生理紊乱,其中包括胸腺重量减轻,胸腺肽含量及活性显著降低,T细胞分化障碍。
9、锌与食欲及消化功能的关系
动物缺锌后,食欲下降,主要原因是(1)缺锌妨碍核酸和蛋白质合成。因此,细胞转换率很高的味蕾易于受累。(2)锌是味觉素(gustin)(一种含2个锌离子的唾液蛋白)的组成元素之一。味觉素对口腔黏膜、上皮细胞的结构、功能、代谢有重要作用,缺锌影响舌乳头中味蕾小孔的形态和功能。另外缺锌可导致颊上皮细胞角化,大片脱落,遮盖味蕾孔上,使得食糜难以和味蕾接触,从而阻碍味觉产生冲动。
10、锌对动物健康的影响
锌是相对无毒的并不是完全无毒的。白家驷等(1994)报道,当人体摄入正常锌需要量的40?50倍时,可发生急性中毒症状,而补锌的剂量超过10?20倍也可出现有害作用。Festa MD,et al(1985)报道,当人体摄入正常锌需要量的40?50倍时,可发生急性中毒症状,而补锌的剂量超过10?20倍时即对机体产生不利影响,甚至正常锌量的5倍或者接近正常需要量时,也出现有害作用。Less GJ, Lehmann A 等 (1990)研究认为,生物体内过量的锌对哺乳动物中枢神经系统有作用迅速的神经毒性,可导致神经元、胶质细胞的损伤。动物实验证