1 銅

銅是動(dòng)物體內(nèi)的必需微量元素，參與造血、能量產(chǎn)生、鐵的吸收以及其他代謝活動(dòng)。小腸上皮細(xì)胞是銅吸收的主要部位，對銅的吸收能力依次為十二指腸、空腸和回腸。小腸上皮細(xì)胞將銅通過門靜脈轉(zhuǎn)移到肝臟，過量的銅再經(jīng)由膽汁重新進(jìn)入腸腔，隨糞便排泄或重新吸收。整個(gè)過程中，銅參與多種代謝。同時(shí)，機(jī)體內(nèi)多種蛋白參與銅相關(guān)代謝的調(diào)控。

1.1 銅的轉(zhuǎn)運(yùn)

當(dāng)銅到達(dá)肝臟，經(jīng)由銅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（CTR1）進(jìn)入肝細(xì)胞后，與細(xì)胞質(zhì)中銅轉(zhuǎn)運(yùn)伴侶蛋白[銅分泌伴侶蛋白（ATOX1）、細(xì)胞色素c裝配蛋白（COX17）、銅伴侶蛋白（CCS）]等螯合，再被具有特定功能的蛋白利用。CCS將銅運(yùn)送至銅鋅-過氧化物歧化酶（CuZnSOD）并激活其伴侶蛋白（SOD1）產(chǎn)生抗氧化作用。當(dāng)肝臟內(nèi)銅過量時(shí)，P型ATP酶（ATP7B）將銅跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)至銅藍(lán)蛋白（CP）。細(xì)胞可以利用CP分子中的銅來合成含銅的酶蛋白，如單胺氧化酶、抗壞血酸氧化酶等。銅伴轉(zhuǎn)運(yùn)侶蛋白的作用 ：一是結(jié)合銅離子并協(xié)助運(yùn)輸銅離子至靶蛋白 ；二是完成細(xì)胞內(nèi)銅的轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)而維持細(xì)胞質(zhì)中銅離子的生理濃度。

由此可見，銅伴轉(zhuǎn)運(yùn)侶蛋白之間的相互協(xié)調(diào)可確保銅離子在被運(yùn)送到特定區(qū)域之前不會(huì)被提前釋放，以維持機(jī)體內(nèi)銅的穩(wěn)態(tài)。研究表明，在蛋雞日糧中添加高濃度銅（160 mg/kg）可以顯著升高十二指腸ATP7A mRNA相對表達(dá)量，空腸與回腸ATP7B mRNA的相對表達(dá)量也顯著升高。韓勝旗對豬小腸上皮細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著硫酸銅添加量的增加，ATOX1 mRNA表達(dá)量顯著降低，COX17基因表達(dá)沒有顯著變化。隋菲菲對蛋雞肝臟銅藍(lán)蛋白mRNA基因表達(dá)進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，當(dāng)銅水平達(dá)到175 mg/kg時(shí)，CP和CuZn-SOD活性顯著大于對照組。付輯光研究表明，隨著日糧中銅水平的升高，荷斯坦奶牛肝臟ATP7B、CP和SOD1基因表達(dá)量顯著提高。上述研究表明，日糧中銅水平對動(dòng)物機(jī)體中銅相關(guān)代謝基因表達(dá)量的影響不盡一致，需要進(jìn)一步的研究其深層機(jī)理。

1.2 銅與機(jī)體免疫

缺銅會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物機(jī)體中的免疫機(jī)能受損，如脾臟、胸腺、法氏囊萎縮等，抗體形成細(xì)胞的免疫活性降低。腫瘤壞死因子（TNF）、白細(xì)胞介素-2（IL-2）和干擾素（IFN）均具有抗病毒、抑制細(xì)胞增殖、調(diào)節(jié)免疫等作用，對機(jī)體的免疫應(yīng)答和抗病毒感染等至關(guān)重要。而銅在TNF、IL-2和IFN的生成中起非常重要的作用。張彩英等研究表明，在飼糧中添加30.0 mg/kg銅能明顯提高蛋雞免疫指數(shù)、促進(jìn)免疫器官發(fā)育和淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化。李秀霞等以賴氨酸銅為銅源，對小鼠的免疫功能進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，賴氨酸銅可顯著提高小鼠ANAE+T淋巴細(xì)胞百分比和試驗(yàn)期內(nèi)T淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率，并能提高小鼠血清IgG含量，具有提高單核細(xì)胞吞噬功能的趨勢。姚人升研究不同銅源與銅水平對斷奶仔豬免疫因子的影響，結(jié)果顯示，銅可以顯著升高仔豬血清中TNF、IL-2和IFN水平，顯著提高十二指腸、回腸和盲腸中TLR-2以及TNF-α基因的表達(dá)量。

1.3 銅與機(jī)體抗氧化

動(dòng)物機(jī)體的代謝過程會(huì)產(chǎn)生許多自由基，造成細(xì)胞損傷和功能障礙。許多含銅的酶類具有抗氧化功能，如細(xì)胞色素氧化酶（CCO）、CuZn-SOD、CP等。研究表明，缺銅會(huì)導(dǎo)致組織中的SOD活性下降，嚴(yán)重的會(huì)影響動(dòng)物生長發(fā)育。CuZn-SOD由SOD1蛋白基因編碼，肝臟中的銅水平和負(fù)責(zé)將銅與SOD1結(jié)合的CCS蛋白水平影響SOD1的活性。張峰等研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中的高銅水平可顯著提高大鼠CCS和SOD1基因的表達(dá)水平，且持續(xù)飼喂高銅水平的飼糧，大鼠的肝臟切片顯示損傷較小，表明大鼠可調(diào)節(jié)自身的氧化還原平衡。CP在動(dòng)物機(jī)體內(nèi)的主要作用與SOD類似，可達(dá)到清除自由基的目的。劉向陽等研究顯示，缺銅時(shí)，大鼠體內(nèi)血清中的CP活性顯著下降。趙麗等研究顯示，當(dāng)日糧銅水平為400 mg/kg時(shí)，雛鴨血清中的CP活性顯著下降。說明機(jī)體內(nèi)的銅含量與CP活性呈雙向反應(yīng) ：當(dāng)銅缺乏時(shí)，CP活性隨銅含量的升高而升高 ；當(dāng)銅過量時(shí)，CP活性隨銅含量的升高而降低。

2 鐵

鐵能夠在不同價(jià)態(tài)（常見的為Fe2+和Fe3+）之間轉(zhuǎn)換。作為重要的輔助因子，鐵在機(jī)體內(nèi)各種血紅蛋白和非血紅含鐵蛋白發(fā)揮生理功能起著關(guān)鍵的作用。

2.1 鐵的轉(zhuǎn)運(yùn)

動(dòng)物機(jī)體內(nèi)缺乏有效的鐵排泄機(jī)制，因此鐵的穩(wěn)態(tài)主要通過控制鐵的吸收來調(diào)節(jié)。機(jī)體內(nèi)鐵的含量較高，則吸收減少；機(jī)體內(nèi)鐵缺乏，則吸收增加。細(xì)胞內(nèi)鐵水平由鐵代謝相關(guān)蛋白如轉(zhuǎn)鐵蛋白受1（transferrin receptor 1，TfR1）、鐵蛋白（Ferritin，F(xiàn)n）、二價(jià)金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（divalent metal transporter 1，DMT1）、膜鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（ferroportin 1，F(xiàn)PN1）等調(diào)節(jié)。而鐵調(diào)節(jié)蛋白（iron regulatory protein，IRP）、鐵反應(yīng)元件（iron resposive element，IRE）可直接調(diào)節(jié)上述鐵代謝相關(guān)蛋白的表達(dá)。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)鐵含量較高時(shí)，IRP與鐵結(jié)合以抑制IRP和DMT1與TfR1 3'端的IRE結(jié)合性，導(dǎo)致后兩者mRNA被降解，DMT1、TfR1蛋白表達(dá)水平下降，機(jī)體鐵吸收能力隨之下降；同時(shí)，F(xiàn)PN1 5'端的IRE也不能與IRP結(jié)合，F(xiàn)PN1大量翻譯并表達(dá)，增加鐵從細(xì)胞內(nèi)向外輸出。反之，當(dāng)機(jī)體內(nèi)內(nèi)鐵水平較低時(shí)，鐵與IRP分3端的IRE結(jié)合，保護(hù)DMT1和TfR1 mRNA免被降解，DMT1、TfR1蛋白水平表達(dá)上升，增加鐵攝??；同時(shí)，F(xiàn)PN1 5'端的IRE與IRP結(jié)合抑制FPN1的翻譯和表達(dá)，減少鐵向細(xì)胞外輸出。

研究表明，豬腸上皮細(xì)胞在經(jīng)過含硫酸亞鐵和甘氨酸亞鐵的培養(yǎng)基孵育后，甘氨酸亞鐵組細(xì)胞內(nèi)DMT1和FPN1的mRNA表達(dá)量顯著低于硫酸亞鐵組，可能由于培養(yǎng)液中的游離鐵含量不同引起。鄒亞學(xué)等在飼糧高鐵對肉仔雞十二指腸黏膜鐵轉(zhuǎn)運(yùn)載體基因表達(dá)方面進(jìn)行研究，結(jié)果表明，十二指腸DMT1和FPN1的mRNA表達(dá)水平隨日糧中鐵含量的增加而顯著降低。李曉菲對不同形態(tài)鐵在肉仔雞小腸中的吸收特點(diǎn)及其機(jī)制進(jìn)行研究，也得到類似結(jié)果。

2.2 鐵與機(jī)體免疫

豬β防御素（porcine β-defensin，pBD）在抵抗病原入侵和免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用，廣泛分布于動(dòng)物機(jī)體各組織中。在豬體內(nèi)，pBD以pBD-1、pBD-2和pBD-3的分布最為廣泛。飼糧中添加200 mg/kg乳鐵蛋白可顯著上調(diào)仔豬肝臟、脾臟、十二指腸中的pBD-1基因及肝臟、脾臟中的pBD-2基因表達(dá)量，有利于提高仔豬抗病能力。

2.3 鐵與機(jī)體抗氧化

林仕梅等研不同來源鐵對羅非魚非特異性免疫的影響，結(jié)果顯示，飼糧中補(bǔ)充有機(jī)形式銅、鐵、錳、鋅，可顯著提高羅非魚血清中T-SOD和CuZn-SOD活性。

3 鋅

3.1 鋅的轉(zhuǎn)運(yùn)

動(dòng)物體內(nèi)鋅的代謝與轉(zhuǎn)運(yùn)主要受兩種蛋白質(zhì)的調(diào)控：ZRT/IRT類 似 蛋 白（ZRT，IRT-like protein，ZIP） 和 陽離子擴(kuò)散輔助蛋白（cation diffusion facilitator，CDF)家族。前者SLC39（slolute-1inked carrier 39）基因編碼，后者由受SLC30（Solute-1inked Carrier 30）基因編碼 ；前者負(fù)責(zé)將機(jī)體內(nèi)的鋅離子的轉(zhuǎn)入，后者負(fù)責(zé)機(jī)體內(nèi)鋅離子的轉(zhuǎn)出。此外，金屬硫蛋白（MT）也可作為機(jī)體內(nèi)鋅含量的敏感指標(biāo)。當(dāng)機(jī)體內(nèi)鋅濃度較高時(shí)，MT表達(dá)增加，可結(jié)合并儲(chǔ)存鋅 ；機(jī)體缺鋅時(shí)，MT表達(dá)減少。李丹丹研究表明，大鼠飼糧中高鋅水平可顯著提高M(jìn)T1 mRNA的表達(dá)量，且甘氨酸鋅源的效果更佳。劉化偉等研究表明，氨基酸螯合鋅可顯著提高肉雞十二指腸MT1 mRNA的表達(dá)量。呂夢園等對斷奶仔豬鋅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白研究，結(jié)果表明，仔豬日糧中的高鋅水平可顯著提高小腸ZIP5和ZIP4基因mRNA的表達(dá)量。

3.2 鋅與機(jī)體免疫

鋅是參與機(jī)體免疫應(yīng)答的重要微量元素之一。利用免疫球蛋白和抗體效價(jià)來影響抗體對毒素或病原體的中和作用與吞噬作用。?，F(xiàn)琇研究表明，育肥豬飼糧中高水平鋅可顯著提高白細(xì)胞數(shù)（WBC）和淋巴細(xì)胞數(shù)（LYM）（P<0.05），并有提高粒細(xì)胞數(shù)的趨勢。張慶對斷奶仔豬的研究也得到相似的結(jié)果。結(jié)合珠蛋（haptoglobin, HP）是評價(jià)仔豬健康狀態(tài)的重要條件之一，起到調(diào)控機(jī)體免疫性能的作用。張慶研究結(jié)果顯示，仔豬日糧中高鋅水平可可提高脾臟和腎臟中HP mRNA的表達(dá)量（P<0.05）。

3.3 鋅與機(jī)體抗氧化

當(dāng)機(jī)體出現(xiàn)過氧化損傷時(shí)，鋅與細(xì)胞膜上的巰基結(jié)合，巰基被氧化成二硫鍵，進(jìn)而鋅與硫結(jié)合生成硫酸鹽，防止細(xì)胞膜被氧化。此外，金屬硫蛋白（MT）和銅鋅超氧化物歧化酶（CuZn-SOD）也可發(fā)揮關(guān)鍵性抗氧化作用。王振鑫等研究表明，蛋雛雞日糧中添加有機(jī)鋅和有機(jī)錳，可顯著提高雛雞體內(nèi)總SOD活性和CuZn-SOD活性。李文研究表明，母豬飼糧中的高鋅水平可顯著提高血清中GSH-Px、SOD的活性，降低MDA含量，且對該批試驗(yàn)?zāi)肛i所產(chǎn)小豬的抗氧化性能也有顯著改善。

4 錳

4.1 錳的轉(zhuǎn)運(yùn)

錳主要以二價(jià)或三價(jià)化合物的形式存在于動(dòng)物體中。當(dāng)機(jī)體錳缺乏時(shí)，二價(jià)錳離子進(jìn)入胞質(zhì)，被銅藍(lán)蛋白（CP）氧化為三價(jià)錳離子，再經(jīng)由轉(zhuǎn)鐵蛋白（transferrin，TF）介導(dǎo)的內(nèi)吞作用和DMT1，最終將錳運(yùn)送到機(jī)體各個(gè)部位參與機(jī)體活動(dòng)[38]。當(dāng)機(jī)體內(nèi)錳含量過高時(shí)，機(jī)體通過細(xì)胞內(nèi)膜上的tripartite RND （resistance-nodulationcell division） 轉(zhuǎn) 運(yùn) 子、P-type ATPases和CDFs（cation diffusion facilitators）排出多余的錳。此外，膜鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（FPN1）也可調(diào)節(jié)機(jī)體內(nèi)錳的穩(wěn)態(tài) ：機(jī)體內(nèi)Mn水平上升，F(xiàn)PN1的表達(dá)量增加，由此促進(jìn)胞內(nèi)Mn進(jìn)入血液 ；FPN1表達(dá)過度時(shí)，細(xì)胞內(nèi)Mn積累下降，從而降低可能由Mn引起的細(xì)胞毒性。王鋼研究表明，肉雞飼糧中添加錳，可顯著提高十二指腸和空腸中DMT1和FPN1 mRNA的表達(dá)水平（P<0.05）。

4.2 錳與機(jī)體免疫

錳可通過提高非特異性免疫中多種酶的活性來提高機(jī)體的免疫功效。在錳離子的作用下，免疫器官生成免疫細(xì)胞，細(xì)胞免疫由此發(fā)揮。此外，錳可調(diào)節(jié)機(jī)體內(nèi)干擾素（interferon，IFN）的水平，干擾素可增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬能力。IFN與吞噬細(xì)胞表面的受體結(jié)合后，細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平緩慢增加，蛋白激酶C的活性增強(qiáng)，從而調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的合成。日糧中錳水平達(dá)到900或1 800 mg/kg時(shí)，雞胸腺、法氏囊和脾臟中多種IL mRNA的表達(dá)量顯著升高，IFN mRNA的表達(dá)量也顯著升高。

4.3 錳與機(jī)體抗氧化

馬婭婭研究顯示，肉仔雞飼糧中添加錳源，肝臟中Mn-SOD活性顯著升高，血漿中GSH-Px活性顯著升高，且有機(jī)錳源的效果優(yōu)于無機(jī)錳 ；肉雞感染球蟲后再額外飼喂含有90 mg/kg的錳源肝臟中Mn-SOD活性顯著升高，血漿中GSH-Px活性顯著升高，但有機(jī)錳源與無機(jī)錳源的效果差異不顯著。鄒田浩研究不同錳源對肉仔雞血清抗氧化指標(biāo)的影響，結(jié)果表明，肉仔雞飼糧中額外添加錳源40 mg/kg可顯著提高血清中CuZn-SOD酶活性，降低MDA含量。但郝洋洋等[45]研究顯示，蛋種母雞飼糧中額外添加錳源，對血液總超氧化物歧化酶（T-SOD）、MnSOD和Cu/Zn-SOD活性均無顯著影響。

5  展望

微量元素在動(dòng)物內(nèi)含量雖然極微小，但具有強(qiáng)大的生物學(xué)作用，作為酶的組成成分或激活劑，參與機(jī)體內(nèi)各種物質(zhì)的代謝過程，影響機(jī)體免疫性能與抗氧化性能。因此，對微量元素在動(dòng)物體機(jī)體內(nèi)各種活動(dòng)的基因表達(dá)與調(diào)控的研究具有十分重要的意義。

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