硒是各种硒蛋白不可分割的一部分。而谷胱甘肽过氧化物酶是1973年最早被发现的硒蛋白。硒在抗氧化保护及调整细胞氧化还原过程中具有重要的生理功能,特别是繁殖性能。鸡胚组织和精子成分中含有丰富的长链多不饱和脂肪酸,因此也极易发生脂质过氧化反应。所以,在胚胎发育和精子生成过程中,硒对于维护适当的抗氧化体系是非常重要的。在家禽生产过程中,硒对于应对应激状况的有效性是不能低估的。从孵化前蛋的贮藏来看,硒参与了抵制自由基与有毒代谢成分的破坏作用。总而言之,日粮中补充抗氧化剂特别是有机硒是维护家禽高产与繁殖性能的主要措施之一。
1 硒与胚胎发育
鸡胚胎组织的脂质成分中含有较高比例的多不饱和脂肪酸,因而它需要抗氧化剂的保护。刚孵出雏鸡的组织中含有一系列天然抗氧化剂成分,包括维生素八类胡萝卜素、谷胱甘肽、抗坏血酸维生素C和抗氧化剂协同因子(硒、锌、锰和铁)。维生素几类胡萝卜素和金属元素包括硒是由母体日粮中携带来的,而其他抗氧化剂则是由组织自身合成的。表1显示了1只刚孵出的雏鸡组织中脂肪酸与抗氧化剂的组成。从表中可以看出,在脂肪酸与抗氧化剂组成方面具有组织特异性。脑组织含有较高比例的二十二碳六烯酸(DHA),它包含六个双键,极易氧化;相反,在肝、肾和心脏中含有丰富的花生四烯酸,它包含四个双键,也有被氧化的可能;维生素E在肝中含量较高而在大脑中较低;而类胡萝卜素在肝中富集较多;大脑中含有大量的抗坏血酸维生素C。有研究认为,即使在大脑维生素E水平较低的情况下,由抗坏血酸维生素C引起的维生素E的高效循环可维护大脑较高的抗氧化保护能力;硒谷胱甘肽过氧化物酶在肝和肾中的含量较高,而大脑中的含量却较低。一个刚孵出的雏鸡组织中硒的浓度按如下顺序排列:肝>肾>肺>心脏>大脑>肌肉(Surai
et
aL,1999a)所以,大脑的脂质组成和抗氧化剂浓度表明,其更易发生脂质过氧化反应。在低维生素E和硒补充不足的情况下,大脑易发生营养性脑软化症。
在胚胎形成和发育的过程中,母体日粮组成是胚胎抗氧化体系形成的一个主要决定因素。维生素E和类胡萝卜素由饲料中转入蛋黄或更进一步至胚胎组织中。研究表明,增加母体日粮抗氧化剂的水平可以提高发育状态下鸡的抗氧化剂的浓度,降低发生脂质过氧化反应的可能。尽管在蛋黄中富集的效率较高,但蛋中硒的含量主要依赖于母鸡日粮硒的浓度和形态。实验表明,在日粮中增加有机硒可以显著地提高蛋黄和蛋白中硒的浓度,且日粮有机硒水平与蛋黄中硒的含量具有高度的相关性。
富集在蛋中的硒在孵化过程中转移至发育的胚胎。因此,从含硒蛋孵出的一日龄鸡肝中的硒明显高于对照组(不含硒的蛋)(Surai,2000a),所以,蛋黄与新孵雏鸡肝中硒浓度依赖于其母体日粮中硒的水平。硒从蛋向组织中转移的过程中存在组织特异性。例如,与肝组织相比,存在一种不显著的趋势,即高硒蛋中孵出的雏鸡大脑中硒的含量较高。一般认为,大脑对于其组成成分的调控具有强烈的抵制性。目前,还没有资料可以表明硒从肝到外围组织的转移机制。最近,一种硒结合蛋白已经从雏鸡胚胎肝组织中得到分离,其分子量大约为56kD,含有大量的硫氢基团。
表1 刚孵出雏鸡组织中抗氧化剂与PUFA的浓度
肝 大脑 肾 心肺 肌肉
维生素E,μg/g678.26.619.524.321.014.8
维生素A,10.30.11.30.4-0.1
μg/g
类胡萝卜素, μg/g30.8-2.33.32.72.0
抗环血酸, μg/g151.0839.1130.659.0124.657.9
谷氨酸, μg/g43.340.254.732.923.621.3
过氧化氢酶,U/mg蛋白35.81.929.55.86.03.2
Mn-SOD, U/mg蛋白3.83.73.05.80.11.1
Mn, μg/g1.11<0.250.56<0.25<0.25<0.25
Cu-Zn-SOD, U/mg蛋白1.56.93.12.75.86.1
Cu, μg/g4.171.181.711.99<0.250.87
Zn, μg/g29.8311.6719.8721.4311.2717.47
Se-GSH-Px, U/mg蛋白177.029.8159.899.099.845.8
Non-Se-GSH-Px, U/mg蛋白114.66.258.611.653.012.6
Se, μg/g0.7130.1870.5270.2120.2440.143
18﹕2n-6,%12.31.511.89.88.515.0
20﹕4n-6%,21.59.519.921.810.115.3
22﹕6n-6%10.116.26.33.33.38.1
注:a磷脂中的PUFA.
1日龄雏鸡肝中谷跳甘肽的活力依赖于母体日粮中硒的供给量。日粮低硒水平导致蛋黄中硒水平降低,因此,雏鸡肝中谷脱甘肽的活力也明显下降(Surai,2000a)。同时,日粮硒的补充增加了血浆(Surai,2000a)与胰腺中(Bunk,1981)谷胱甘肽的活力。在母鸡将维生素E和硒转移至后代的过程中,其体内仍有较高的残余,这一点已从肌肉中硒含量、肝中谷胱甘肽的活力与维生素E的含量明显增加得到了证实。当硒的补充量从02mg/kg增加至0.4mg/kg时,肝中硒谷胱甘肽过氧化物酶的活力并没有相应改变,这可能意味着母体口粮中02mg/kg的硒为蛋和胚胎组织提供了足够量的硒,这也满足了硒谷胱甘肽过氧化物酶最大活力强度时的需要。刚孵出的雏鸡肝中硒依赖性谷胱甘肽过氧化物酶是酶的主要形式,它包含整个酶活力的61%。在刚出雏雏鸡的主要组织中硒的水平与谷胱甘肽过氧化物酶的活性存在着高度的相关性。研究认为,硒对谷胱甘肽活力的作用是通过影响翻译前机制来实现的,包括硒谷胱甘肽过氧化物酶的表达和细胞,溶质mRNA的稳定性。硒同时能调节转录后谷胱甘肽过氧化物酶mRNA的水平,因而,谷胱甘肽过氧化物酶mRNA是硒调节机制的主要目标。
雏鸡孵出后5天内卵黄囊营养通常被继续吸收,随后雏鸡的营养主要依赖饲料。刚出壳雏鸡由于消化道、激素、神经元以及其他器官的快速发育,对自由基较为敏感,因而此时的抗氧化保护非常重要。提高5日龄雏鸡维生素E和谷胱甘肽的水平,也就提高了谷胱甘肽过氧化物酶的活力,这对于提高雏鸡的抗氧化能力具有重要的意义。在细胞内,谷胱甘肽可以用来维护维生素E的还原状态,因而,降低必要的维生素E浓度可以抑制脂质的氧化。很明显,谷胱甘肽的代谢位于分子抗氧化体系的中心。
据研究,母体日粮中的硒对于雏鸡出壳后5~10天的发育具有很明显的效果