动物营养学报 >

2025 , Vol. 37 >Issue 3: 1738 - 1747

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2025.147

研究论文

低蛋白质饲粮对白羽肉鸡生长性能及心脏微量元素含量、相关酶活性和基因表达的影响

  • 王冲 , 1 ,
  • 李笑然 2 ,
  • 廖秀冬 2 ,
  • 张丽阳 2 ,
  • 李顺英 2 ,
  • 林烜旭 2 ,
  • 黄靓 2 ,
  • 孙久鹏 2 ,
  • 曹春宇 3 ,
  • 刘洪丽 , 1, * ,
  • 吕林 , 2, *
展开
  • 1 河北科技师范学院动物科技学院,河北省特色动物种质资源挖掘与创新重点实验室,秦皇岛 066004
  • 2 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,矿物元素营养研究室,北京 100193
  • 3 扬州大学动物科学与技术学院,扬州 225000
*刘洪丽,讲师,E-mail: ;
吕 林,研究员,E-mail:

王 冲(2000—),男,河北保定人,硕士研究生,从事家禽营养与饲料科学研究。E-mail:

Copy editor: 武海龙

收稿日期: 2024-08-14

  网络出版日期: 2025-03-13

基金资助

国家重点研发计划课题(2022YFD1300504)

中国农业科学院科技创新工程专项经费(ASTIP-IAS09)

河北省现代农业产业技术体系建设专项资金(HBCT2024270202)

收起

Effects of Low Protein Diet on Growth Performance and Heart Trace Element Contents, Related Enzyme Activities and Gene Expression of White-Feather Broilers

  • WANG Chong , 1 ,
  • LI Xiaoran 2 ,
  • LIAO Xiudong 2 ,
  • ZHANG Liyang 2 ,
  • LI Shunying 2 ,
  • LIN Xuanxu 2 ,
  • HUANG Liang 2 ,
  • SUN Jiupeng 2 ,
  • CAO Chunyu 3 ,
  • LIU Hongli , 1, * ,
  • LYU Lin , 2, *
Expand
  • 1 Hebei Key Laboratory of Specialty Animal Germplasm Resources Exploration and Innovation, College of Animal Science and Technology, Hebei Normal University of Science & Technology,Qinghuangdao 066004, China
  • 2 Mineral Nutrition Research Division, Institute of Animal Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China
  • 3 College of Animal Science and Technology, Yangzhou University, Yangzhou 225000, China
*LIU Hongli, lecturer, E-mail: ;
LYU Lin, professor, E-mail:

Received date: 2024-08-14

  Online published: 2025-03-13

Fold

摘要

本试验旨在研究低蛋白质饲粮对白羽肉鸡生长性能及心脏微量元素含量、相关酶活性和基因表达的影响。采用单因素完全随机试验设计,选取72只健康的1日龄爱拔益加(AA)肉鸡,随机分成2个组,每组6个重复,每个重复6只鸡。2组饲粮粗蛋白质水平分别为21.5%(对照组)和19.5%(低蛋白质组)。试验期21 d。试验表明:与对照组相比,1)低蛋白质组的平均日采食量、平均日增重、料重比和死亡率均无显著差异(P>0.05);2)低蛋白质组的心脏锌含量显著降低(P<0.05),心脏铜和锰含量呈现降低的趋势(0.05<P<0.10);3)低蛋白质组的心脏总超氧化物歧化酶、锰超氧化物歧化酶和琥珀酸脱氢酶活性及总抗氧化能力显著升高(P<0.05);4)低蛋白质组的心脏锰超氧化物歧化酶的mRNA相对表达水平显著降低(P<0.05),心脏过氧化氢酶的mRNA相对表达水平呈现降低的趋势(0.05<P<0.10)。综上所述,饲粮粗蛋白质水平从21.5%降至19.5%,对1~21日龄白羽肉鸡生长性能无明显影响,但可提高其心脏抗氧化功能及含锰或铁的关键酶活性,并降低其心脏锌的沉积,对心脏铜、铁和锰的利用未产生明显的不利影响。

关键词： 低蛋白质饲粮; 微量元素; 酶活性; 基因表达; 抗氧化

本文引用格式

王冲 , 李笑然 , 廖秀冬 , 张丽阳 , 李顺英 , 林烜旭 , 黄靓 , 孙久鹏 , 曹春宇 , 刘洪丽 , 吕林 . 低蛋白质饲粮对白羽肉鸡生长性能及心脏微量元素含量、相关酶活性和基因表达的影响[J]. 动物营养学报, 2025 , 37(3) : 1738 -1747 . DOI: 10.12418/CJAN2025.147

Abstract

This experiment was conducted to investigate the effects of low protein diet on growth performance and heart trace element contents, related enzyme activities and gene expression of white-feather broilers. A single-factor completely randomized design was used in the experiment, seventy-two healthy 1-day-old Arbor Acres (AA) broilers were randomly allotted to 2 groups with 6 replicates per group and 6 chickens per replicate. The dietary crude protein levels of 2 groups were 21.5% (control group) and 19.5% (low protein group), respectively. The experimental period was 21 days. The results showed that compared with the control group: 1) the average daily feed intake, average daily gain, feed to ratio gain and mortality of the low protein group were no significant difference (P>0.05); 2) the heart zinc content of the low protein group was significantly decreased (P<0.05), and the heart copper and manganese contents were trend to decrease (0.05<P<0.10); 3) the heart total superoxide dismutase, manganese superoxide dismutase and succinate dehydrogenase activities and total antioxidant capacity of the low protein group were significantly increased (P<0.05); 4) the mRNA relative expression level of manganese superoxide dismutase in heart of the low protein group was significantly decreased (P<0.05), and the mRNA relative expression level of peroxidase in heart was trend to decrease (0.05<P<0.10). In summary, the reduce of dietary crude protein level from 21.5% to 19.5% not affect the growth performance of broilers during 1 to 21 days of age, but improve the antioxidant function and activity of key enzyme containing manganese or iron in heart, reduce the zinc deposition in heart, and have no significant adverse effect on the utilization of copper, iron and manganese in heart.

Key words： low protein diet; trace element; enzyme activities; gene expression; antioxidant

我国是一个蛋白质饲料资源短缺的国家,豆粕是肉鸡饲粮中最常用的蛋白质饲料原料,但我国大豆主要依靠进口。而且,随着我国畜牧业养殖规模的不断扩大,畜牧生产带来的氮污染越来越严重。许多研究表明,适当减少饲粮中的蛋白质饲料原料并添加合成氨基酸,对肉鸡的生长性能不会产生负面影响,但可以降低氮的排放,同时降低饲料成本[1⇓-3]。因此,实施低蛋白质饲粮对于我国肉鸡养殖业的可持续发展及减少对进口大豆的依赖均尤为重要。
微量元素对于肉鸡的正常生长和生产具有非常重要的作用[4]。精确满足肉鸡对微量元素的需求非常重要,不仅可以提高肉鸡的生长性能,还能节约饲料成本,并减少微量元素排放对环境的污染[5-6]。铜、铁、锰、锌是肉鸡整个生长发育阶段必需的微量元素,在维持动物基础生命活动、机体吸收与代谢、造血功能、免疫功能、繁殖功能等方面具有不可替代的作用[7]。因此,家禽体内微量元素的吸收利用机制逐渐成为人们关注的研究方向。低蛋白质饲粮中一般都会添加合成氨基酸,其氨基酸的数量和比例与常规饲粮相比会有变化。有研究表明,蛋氨酸和甘氨酸可促进肉鸡小肠对锰、铁的吸收[8-9],色氨酸、组氨酸、脯氨酸和半胱氨酸可促进锌在动物小肠各段的吸收[10]。因此,低蛋白质饲粮可能会影响肉鸡对微量元素的利用。但目前国内外关于低蛋白质饲粮对肉鸡矿物元素利用方面的研究主要集中在钙和磷上,在微量元素方面的研究非常少。有限的研究结果表明,肉鸡饲喂低蛋白质饲粮可提高硒的生物学利用率[11]。但低蛋白质饲粮对于肉鸡组织中其他微量元素利用方面的研究尚未见报道。因此,本试验旨在研究低蛋白质饲粮对肉鸡生长性能及心脏微量元素含量、相关酶活性和基因表达的影响,为肉鸡低蛋白质饲粮下微量元素的应用及后续的深入研究提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

本试验方案已通过中国农业科学院北京畜牧兽医研究所动物实验福利伦理委员会的审查(批准号:IAS2022-154)。
本试验采用单因素完全随机设计,选择72只1日龄爱拔益加(AA)肉公鸡,按体重相近原则随机分为2个组,每组6个重复,每个重复6只鸡。对照组饲粮粗蛋白质水平为21.5%,低蛋白质组饲粮粗蛋白质水平为19.5%。2组饲粮其他营养水平相近。试验期21 d。

1.2 试验饲粮和饲养管理

饲养试验在北京市昌平区中国农业科学院北京畜牧兽医研究所试验基地开展。参照NRC(1994)和NY/T 33—2004配制玉米-豆粕型饲粮,对照组饲粮营养水平可满足肉鸡营养需要,低蛋白质组饲粮除粗蛋白质水平外的其他营养水平均满足肉鸡营养需要,且与对照组饲粮营养水平一致。试验饲粮组成及营养水平见表1。
表1 试验饲粮组成及营养水平(饲喂基础)

Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets (as-fed basis) %

项目
Items		 饲粮粗蛋白质水平
Dietary crude protein
levels/%
21.5 19.5
原料Ingredients
玉米Corn 52.36 59.50
豆粕Soybean meal 39.63 32.87
大豆油Soybean oil 4.41 3.61
磷酸氢钙CaHPO4 1.84 1.87
石粉Limestone 0.92 0.95
氯化钠NaCl 0.30 0.30
DL-蛋氨酸DL-Met 0.23 0.27
L-赖氨酸盐酸盐L-Lys·HCl 0.03 0.23
L-苏氨酸L-Thr 0.09
色氨酸Try 0.03
预混料Premix1) 0.28 0.28
合计Total 100.00 100.00
营养水平Nutrient levels2)
代谢能ME/(MJ/kg) 12.55 12.55
粗蛋白质CP 21.59 19.71
赖氨酸Lys 1.22 1.21
蛋氨酸Met 0.56 0.57
苏氨酸Thr 0.83 0.83
色氨酸Try 0.26 0.25
蛋氨酸+半胱氨酸Met+Cys 0.91 0.89
钙Ca 0.88 0.93
磷P 0.70 0.72
非植酸磷NPP 0.45 0.45

1)预混料为每千克饲粮提供 The premix provided the following per kg of diets:VA 6 600 IU,VD3 2 880 IU,VE 42 IU,VK3 2.1 mg,VB1 2.67 mg,VB2 5.4 mg,VB6 3.75 mg,VB12 0.024 mg,泛酸钙 calcium pantothenate 13.05 mg,烟酸 nicotinic acid 42 mg,叶酸 folic acid 1.32 mg,生物素 biotin 0.18 mg,胆碱 choline 700 mg,Cu (CuSO4·5H2O) 8 mg,Mn (MnSO4·H2O) 110 mg,Fe (FeSO4·H2O) 40 mg,Zn (ZnSO4·H2O) 60 mg,I (KI) 0.35 mg,Se (Na2SeO3) 0.35 mg。

2)粗蛋白质、钙、磷为实测值,其余为计算值。CP, Ca and P were measured values, while the others were calculated values.

试验鸡饲养于不锈钢镀塑鸡笼,饲养管理参照《AA肉仔鸡饲养管理手册》。自由进食和饮水,保障鸡舍内24 h不间断的光照。每周末按试验鸡总数的15%进行抽检,称其体重,对生长发育、发病和死亡情况进行观察,并记录死淘情况。

1.3 样品采集与制备

在配制饲粮时进行现场采样,采用四分法均匀采集所配制的饲粮样品,并将其编号封装于自封袋中。样品经过200目筛研磨后,放置于干燥的自封袋中并低温保存,以便于后续测定饲粮粗蛋白质、钙和磷含量。
在22日龄08:00,肉鸡空腹12 h后,从每个重复中选择2只体重接近平均体重的健康鸡只,立即处死并采集部分心脏组织于1.5 mL离心管中,经液氮速冻后置于-80 ℃冰箱保存,以备测定心脏、锰超氧化物歧化酶(manganese superoxide dismutase,MnSOD)、铜锌超氧化物歧化酶(copper and zinc superoxide dismutase,Cu-ZnSOD)、琥珀酸脱氢酶(succinate dehydrogenase,SDH)、过氧化氢酶(catalase,CAT)的mRNA表达。
另取部分心脏组织装于自封袋中,并于-20 ℃保存,用于测定心脏微量元素含量和总超氧化物歧化酶(total superoxide dismutase,T-SOD)、MnSOD、Cu-ZnSOD、SDH、CAT活性及总抗氧化能力(total antioxidant capacity,T-AOC)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量。

1.4 指标测定

1.4.1 饲粮营养成分

粗蛋白质含量采用凯氏定氮法(GB/T 6432—1994)进行测定,钙、磷含量采用等离子体发射光谱仪(IRIS Intrepid Ⅱ型,美国TE公司)测定。其他营养水平参考《中国饲料成分及营养价值表》(2023年第34版)计算得出。

1.4.2 生长性能和死亡率

分别在1和21日龄时,以每个重复笼为单位称量鸡只的空腹体重,并统计其采食量和死淘情况,从而计算鸡只平均日增重(average daily gain,ADG)、平均日采食量(average daily feed intake,ADFI)、料重比(feed/gain,F/G)和死亡率。

1.4.3 心脏微量元素含量

采用等离子体发射光谱仪(IRIS Intrepid Ⅱ型,美国TE公司)测定心脏中铜、铁、锰、锌含量。

1.4.4 心脏微量元素相关酶活性和抗氧化指标

采用南京建成生物工程研究所的试剂盒测定心脏MnSOD、Cu-ZnSOD、T-SOD、SDH、CAT活性及T-AOC、MDA含量。

1.4.5 心脏微量元素相关酶mRNA表达

采用SYBR Green实时荧光定量PCR(RT-qPCR)法测定心脏中MnSOD、Cu-ZnSOD、SDH、CAT的mRNA表达。所选的2个内参基因分别为甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)和β-肌动蛋白(β-actin),使用2-ΔΔCt法计算目的基因的mRNA相对表达水平[12],目的基因和内参基因的引物序列见表2。
表2 目的基因和内参基因的引物序列

Table 2 Primer sequences of target and reference genes

基因
Genes		 登录号
Accession number		 引物序列
Primer sequences (5'—3')		 产物长度
Product length/bp
过氧化氢酶
CAT		 NM-001031215.2 F:TTGCTGGAGAATCTGGGTC
R:CCTTCAAATGAGTCTGAGGGTT		 186
琥珀酸脱氢酶
SDH		 NM-001080875 F:TACAAATCCATCGAGCCTTAC
R:GCACTCATAGAGTCCGTCCA		 111
铜锌超氧化物歧化酶
Cu-ZnSOD		 NM-205064 F:GGAGGAGTGGCAGAAGT
R:TAAACGAGGTCCAGCAT		 159
锰超氧化物歧化酶
MnSOD		 AF-299388 F:TTCCTGACCTGCCTTACGACTAT
R:CCAGCGCCTCTTTGTATTTCT		 138
β-肌动蛋白
β-actin		 NM-205518.1 F:CGGTACCAATTACTGGTGTTAGATG
R:GCCTTCATTCACATCTATCACTGG		 163
3-磷酸甘油醛
GAPDH		 NM-204305.1 F:CTTTGGCATTGTGGAGGGTC
R:ACGCTGGGATGATGTTCTGG		 128

1.5 数据统计分析

利用SAS 9.4软件对所有数据进行t检验,将每个重复视作1个试验单元。死亡率经反正弦转换后进行统计分析。以P<0.05作为显著性差异的判断标准,0.05<P<0.10则表示差异有显著性趋势。结果以平均值和集合标准误的形式表示。

2 结果

2.1 低蛋白质饲粮对1~21日龄肉鸡生长性能和死亡率的影响

由表3可知,与对照组相比,低蛋白质组1~21日龄肉鸡的ADFI、ADG、F/G和死亡率均无显著差异(P>0.05)。
表3 低蛋白质饲粮对1~21日龄肉鸡生长性能和死亡率的影响

Table 3 Effects of low protein diet on growth performance and mortality of broilers during 1 to 21 days of age

项目
Items		 平均日采食量
ADFI/g		 平均日增重
ADG/g		 料重比
F/G		 死亡率
Mortality/%
对照组Control group 43.79 32.13 1.37 2.78
低蛋白质组Low protein group 45.86 33.18 1.39 0.00
集合标准误Pooled SE 2.14 1.78 0.06 0.04
P值P-value 0.36 0.57 0.75 0.36

同列数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05),无字母表示差异不显著(P>0.05)。下表同。

In the same column, values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), while with no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

2.2 低蛋白质饲粮对21日龄肉鸡心脏微量元素含量的影响

由表4可知,与对照组相比,低蛋白质组的心脏锌含量显著降低(P<0.05),心脏铜和锰含量呈现降低的趋势(0.05<P<0.10),心脏铁含量无显著差异(P>0.05)。
表4 低蛋白质饲粮对21日龄肉鸡心脏微量元素含量的影响

Table 4 Effects of low protein diet on contents of trace element in heart of broilers at 21 days of age μg/g

项目Items 铜Cu 铁Fe 锰Mn 锌Zn
对照组Control group 2.92 51.73 0.53 15.79a
低蛋白质组Low protein group 2.41 63.06 0.40 12.10b
集合标准误Pooled SE 0.15 4.90 0.04 0.91
P值P-value 0.08 0.27 0.07 0.04

2.3 低蛋白质饲粮对21日龄肉鸡心脏微量元素相关酶活性及抗氧化指标的影响

由表5可知,与对照组相比,低蛋白质组的心脏T-SOD、SDH、MnSOD活性及T-AOC显著升高(P<0.05),心脏Cu-ZnSOD、CAT活性和MDA含量无显著差异(P>0.05)。
表5 低蛋白质饲粮对21日龄肉鸡心脏微量元素相关酶活性及抗氧化指标的影响

Table 5 Effects of low protein diet on trace element related enzyme activities and antioxidant indices in heart of broilers at 21 days of age

项目
Items		 总超氧化
物歧化酶
T-SOD/
(U/mg prot)		 铜-锌超
氧化物
歧化酶
Cu-ZnSOD/
(U/mg prot)		 锰超氧
化物
歧化酶
MnSOD/
(U/mg prot)		 过氧
化氢酶
CAT/
(U/mg prot)		 琥珀酸
脱氢酶
SDH/
(U/mg prot)		 总抗氧
化能力
T-AOC/
(mmol/g
prot)		 丙二醛
MDA/
(nmol/mg
prot)
对照组Control group 357b 260 98b 1.31 16.07b 0.037b 0.63
低蛋白质组
Low protein group		 420a 261 158a 1.25 24.05a 0.076a 0.52
集合标准误Pooled SE 16.32 8.24 13.81 0.05 1.88 0.006 0.04
P值P-value 0.04 0.92 0.02 0.53 0.03 <0.01 0.19

2.4 低蛋白质饲粮对21日龄肉鸡心脏微量元素相关酶mRNA表达的影响

由表6可知,与对照组相比,低蛋白质组的心脏MnSOD的mRNA相对表达水平显著降低(P<0.05),心脏CAT的mRNA相对表达水平呈现降低的趋势(0.05<P<0.10),心脏Cu-ZnSOD、SDH的mRNA相对表达水平均无显著差异(P>0.05)。
表6 低蛋白质饲粮对21日龄肉鸡心脏微量元素相关酶mRNA表达的影响

Table 6 Effects of low protein diet on mRNA expression of trace element related enzymes in heart of broilers at 21 days of age

项目
Items		 锰超氧化物歧化酶
MnSOD		 铜-锌超氧化物歧化酶
Cu-ZnSOD		 过氧化氢酶
CAT		 琥珀酸脱氢酶
SDH
对照组Control group 1.015a 1.022 1.025 1.045
低蛋白质组Low protein group 0.748b 1.063 0.769 0.852
集合标准误Pooled SE 0.056 0.743 0.065 0.099
P值P-value 0.02 0.80 0.06 0.71

3 讨论

3.1 低蛋白质饲粮对1~21日龄肉鸡生长性能的影响

肉鸡生长速度快,饲粮需求量大,饲粮中粗蛋白质含量较高,从而使生产过程中产生的含氮排泄物越来越多,造成不可忽视的环境污染。此外,随着我国养殖业规模的不断扩大,我国畜牧业的健康发展存在着一个巨大的瓶颈,即蛋白质饲料原料资源短缺。因此,低蛋白质饲粮的推广势在必行。王喜红等[13]研究发现,1~21日龄肉鸡饲粮中的其他营养水平如能满足其正常生长需要,将饲粮粗蛋白质水平从21.52%降至19.43%,对肉鸡生长性能无显著影响,但可降低粪氮的排放。顾宪红等[14]研究发现,肉鸡1~3周龄饲粮的粗蛋白质水平从23.0%降低至21.5%,对生长性能没有造成显著影响。崔玉铭等[15]研究表明,饲粮粗蛋白质水平降低1.5个百分点(前期从21.0%降至19.5%,后期从19.0%降至17.5%)时,肉鸡的生长性能无显著差异。Si等[16]研究发现,在平衡氨基酸和电解质的基础上,1~21日龄肉鸡的饲粮粗蛋白质水平可以从22%降低至20%而不影响生长性能。本研究结果与以上研究结果相一致,说明适当降低饲粮粗蛋白质水平并补充合成氨基酸对于肉鸡的生长性能影响较小。

3.2 低蛋白质饲粮对21日龄肉鸡心脏微量元素含量的影响

动物体内锌的稳态主要是机体通过调节胃肠道对锌的吸收和排泄来维持的[17]。Udom等[18]研究表明,锌离子转运过程中关键的角色由锌转运蛋白承担,主要有2类锌转运蛋白负责锌的吸收和排泄,分别是锌转运蛋白(Zn transporters,ZnT)和锌铁调控蛋白(Zrt- and Irt-like proteins,ZIP)家族。Willekens等[19]研究表明,在目前已知的锌转运蛋白当中,ZIP4对肠道中锌的转运起到至关重要的作用。Kambe等[20]研究表明,锌离子进入血液循环系统中的途径可能是通过肠上皮细胞上的ZnT1将锌转运至肝门静脉从而完成的,并且已经证明ZnT1在锌进入循环系统过程中起关键作用。有研究显示,饲粮粗蛋白质水平与锌的吸收量呈正相关[21⇓⇓-24],即低蛋白质饲粮可以抑制机体锌的吸收。Norii等[25]研究表明,在大鼠上应用低蛋白质饲粮会导致其血清与组织中的锌含量均显著低于正常蛋白质饲粮组。Snedeker等[26]研究显示,低蛋白质饲粮可以降低大鼠机体锌的表观吸收率和骨骼锌含量。本试验结果显示,低蛋白质组心脏锌含量显著低于对照组,与前人研究结果相一致,但具体机制仍有待进一步探究。推测这可能是由于低蛋白质饲粮对ZIP4、ZnT1这2种锌转运蛋白产生了不良影响,导致其不能正常合成或者合成量变少,从而影响肠上皮细胞吸收锌进入循环系统的过程,进而导致心脏组织细胞中锌沉积量的减少。
此外,ZIP各个家族成员在不同组织器官中普遍分布,其分布位置表现出特异性和多样性特征[27⇓-29]。ZIP8能够转运包括锰离子(Mn2+)在内的多种二价阳离子,推测其原因可能是谷氨酸取代了ZIP8的组氨酸(His)残基[30⇓-32]。有研究表明,动物的ZIP8基因被敲除之后,其心脏在内的多种组织中的锰含量显著降低[33]。可以推测是由于低蛋白质饲粮中豆粕用量降低,而豆粕中富含谷氨酸,因此低蛋白质饲粮中谷氨酸含量会降低,可能影响了心脏中ZIP8对锰的转运能力,最终降低了锰在心脏中的沉积。
铜的主要吸收部位在小肠,铜被细胞吸收的过程很大程度上取决于质膜上铜转运蛋白1(CTR1)的丰度,CTR1的丰度受铜含量负反馈调节,在体外试验中向HEK293细胞中加入低至0.5~1.0 μmol/L的铜可触发CTR1从质膜中寻找铜,并通过胞吞途径进行铜吸收[34]。当胞质中的铜含量减少时,CTR1会被运回质膜上。CTR1的基因失活导致细胞中铜缺乏[35-36],可见CTR1在铜稳态中的重要作用已被证明。
CTR1在组织细胞中普遍表达,并且在大多数细胞中均具有铜吸收功能[37],细胞对铜的摄取主要依靠铜高亲和力转运蛋白CTR1。这种同源三聚体N-和O-糖基化蛋白位于质膜上;其细胞外结构域富含铜结合氨基酸(组氨酸和蛋氨酸),并被认为将铜引导至位于三聚体中心的跨膜通道[38]。铜离子(Cu2+)在被转运到肝脏之前,先与血液中的蛋白质进行结合,再经由肝脏分配[39];此前有研究显示在肉鸡饲粮中添加低水平的蛋白质,会使得肝脏中的铜含量上升[40];但也有研究结果得出低蛋白质饲粮条件下肾脏中铜含量下降的结果[41]。本试验中,低蛋白质饲粮下肉鸡心脏中铜含量有下降趋势,可能是因为不同组织对于饲粮粗蛋白质水平变化的反应不同,进而导致各个组织的铜含量不同。
本试验中,低蛋白质组的心脏中铜含量有降低趋势,结合前人研究结果推测可能是由于低蛋白质饲粮对于CTR1的合成产生了不良影响导致合成量减少,或者Cu+无法与血液中较少量的蛋白质充分结合,导致转运到肝脏的铜含量减少,进而影响了心脏对于铜的吸收,具体作用机制有待进一步研究。

3.3 低蛋白质饲粮对21日龄肉鸡心脏微量元素相关酶活性及抗氧化指标的影响

超氧化物歧化酶(SOD)、CAT等作为机体内抗氧化系统的主要酶类成员[42],与其他的小分子、大分子抗氧化物质一同作用来抵抗氧化作用对机体的攻击,并且机体抗氧化功能的正常与否与机体的健康水平密切相关。SOD是体内自由基的清除剂,同时也是衡量机体抗氧化能力的重要指标[43]。真核生物中的SOD有2种类型,分别是胞浆中的Cu-ZnSOD与线粒体中的MnSOD。赵杰等[44]研究发现,高蛋白质饲粮可能会导致肉鸡肾脏遭受一定程度的氧化损伤,血清MDA含量上升,T-AOC和SOD活性下降,并产生氧化应激。官丽辉等[45]研究表明,中等蛋白质饲粮(粗蛋白质水平16.5%)在提高塞北乌骨鸡的抗氧化能力方面的效果最好。本试验结果发现,低蛋白质组肉鸡心脏的T-SOD、MnSOD活性和T-AOC显著低于对照组,说明低蛋白质饲粮改善了肉鸡心脏的抗氧化功能,并促进了肉鸡心脏对锰的利用,具体机制还有待于进一步研究。
SDH是一种关键含铁酶,广泛存在于动物细胞的线粒体中,催化琥珀酸的脱氢反应,对三羧酸循环和呼吸链的功能至关重要[46]。本实验室前期研究结果表明,心脏SDH活性是评价肉鸡体内铁营养状况的敏感指标[47]。本试验结果表明,低蛋白质组肉鸡心脏SDH活性显著高于对照组,说明适当降低饲粮粗蛋白质水平更加有利于肉鸡对铁的利用。

3.4 低蛋白质饲粮对21日龄肉鸡心脏微量元素相关酶mRNA表达的影响

MnSOD是一种关键的抗氧化酶,主要位于线粒体内膜的基质中。它能够将细胞代谢产生的氧离子(O2-)转化为过氧化氢(H2O2),随后H2O2被谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)去除,从而保持亚细胞器(线粒体等)的正常功能的维持和膜的完整性[48-49]。本实验室前期研究发现,肉鸡心脏MnSOD的mRNA相对表达水平与饲粮锰含量呈正相关[47],说明锰可在转录水平上调节肉鸡心脏MnSOD mRNA的表达。Borrello等[50]研究发现,组织中锰含量降低的试验组小鼠肝脏中的MnSOD的mRNA相对表达水平呈下降现象,这与本试验结果相近,至于低蛋白质组的心脏MnSOD活性显著升高,则可能是由于MnSOD的翻译蛋白水平上或者翻译后修饰过程受到调控引起的,具体机制有待进一步研究。本研究结果还表明,与对照组相比,低蛋白质组肉鸡心脏SDH的mRNA相对表达水平无显著变化,但心脏SDH活性显著升高,推测可能是低蛋白质饲粮使肉鸡心脏SDH的翻译蛋白水平升高,从而使其活性升高,但具体机制还有待于进一步研究。

4 结论

饲粮粗蛋白质水平从21.5%降至19.5%对1~21日龄肉鸡生长性能无明显影响,但可提高其心脏抗氧化功能及含锰或铁的关键酶活性,并降低其心脏锌的沉积,对心脏铜、铁和锰的利用未产生明显的不利影响。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
[1]
陈明, 朱沛霁, 王麒帆. 低蛋白日粮添加晶体氨基酸对21-60日龄青脚麻母鸡生长性能、血清生化指标和屠宰性能的影响[J]. 中国饲料, 2024(12):73-76.

CHEN M, ZHU P J, WANG Q F. Effects of crystalline amino acids supplemented with low protein diets on growth performance,serum biochemical indices and slaughter performance of 21 to 60 days old linen hens[J]. China Feed, 2024(12):73-76. (in Chinese)

[2]
HILLIAR M, SWICK A R A. Nutritional implications of feeding reduced-protein diets to meat chickens[J]. Animal Production Science, 2019, 59:2069-2081.

[3]
BELLOIR P, MÉDA B, LAMBERT W, et al. Reducing the CP content in broiler feeds: impact on animal performance,meat quality and nitrogen utilization[J]. Animal, 2017, 11(11):1881-1889.

[4]
田佳, 刘国华, 蔡辉益, 等. 畜禽微量元素研究与应用的新进展[J]. 中国家禽, 2016, 38(2):37-41.

TIAN J, LIU G H, CAI H Y, et al. Advances in research and application of trace elements in livestock and poultry[J]. China Poultry, 2016, 38(2):37-41. (in Chinese)

[5]
柴文娴, 金松, 王姣, 等. 有机微量矿物质在家禽生产中的应用[J]. 畜牧兽医科技信息, 2022(12):236-238.

CHAI W X, JIN S, WANG J, et al. Organic trace minerals in poultry production[J]. Chinese Journal of Animal Husbandry and Veterinary Medicine, 2022(12):236-238. (in Chinese)

[6]
徐运杰, 王钊, 苏双良, 等. 节能减排下有机微量元素的应用[J]. 湖南饲料, 2023(1):11-19.

XU Y J, WANG Z, SU S L, et al. Application of organic trace elements under energy conservation and emission reduction[J]. Hunan Feed, 2023(1):11-19. (in Chinese)

[7]
冯定远. 多元螯合与多重螯合微量元素的理论及其在饲料业中的应用[J]. 动物营养学报, 2014, 26(10):2956-2963.

FENG D Y. Theory of polychelate and mutiplechelate and their application in feed industry[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2014, 26(10):2956-2963. (in Chinese)

[8]
JI F, LUO X G, LU L, et al. Effect of manganese source on manganese absorption by the intestine of broilers[J]. Poultry Science, 2006, 85(11):1947-1952.

PMID

[9]
LU L, ZHANG L Y, LI X F, et al. Organic iron absorption by in situ ligated jejunal and ileal loops of broilers[J]. Journal of Animal Science, 2018, 96(12):5198-5208.

[10]
WAPNIR R A, STIEL L. Zinc intestinal absorption in rats:specificity of amino acids as ligands[J]. The Journal of Nutrition, 1986, 116(11):2171-2179.

[11]
周毓平, COMBS JR G F. 鸡对硒的生物学利用鸡的日粮蛋白水平和饲料进食量对硒的表观生物学利用率的影响[J]. 中国农业大学学报, 1983(2):75-87.

ZHOU Y P, COMBS JR G F. The biological utilization of selenium in chickens:the effects of dietary protein levels and feed intake on the apparent biological utilization of selenium in chickens[J]. Journal of China Agricultural University, 1983(2):75-87. (in Chinese)

[12]
ZHANG L Y, LU L, ZHANG L Y, et al. The chemical characteristics of organic iron sources and their relative bioavailabilities for broilers fed a conventional corn-soybean meal diet[J]. Journal of Animal Science, 2016, 94(6):2378-2396.

DOI PMID

[13]
王喜红, 吕林, 王润莲, 等. 0-3周龄肉仔鸡饲粮粗蛋白最低需要量研究[J]. 中国畜牧杂志, 2014, 50(5):46-50.

WANG X H, LV L, WANG R L, et al. The minimum crude protein requirement of broilers aged 0 to 3 weeks[J]. Chinese Journal of Animal Science, 2014, 50(5):46-50. (in Chinese)

[14]
顾宪红, 方路. 日粮蛋白质水平对肉仔鸡生产性能及氮排出量的影响[J]. 中国饲料, 1998(21):10-12.

GU X H, FANG L. Effects of dietary protein level on performance and nitrogen excretion of broilers[J]. China Feed, 1998(21):10-12. (in Chinese)

[15]
崔玉铭, 齐利枝, 胡大君, 等. 低蛋白日粮对肉仔鸡生长性能和屠宰性能的影响[J]. 饲料工业, 2010, 31(2):42-45.

CUI Y M, QI L Z, HU D J, et al. Effect of low protein ration on growth performance and slaughter traits for broilers[J]. Feed Industry, 2010, 31(2):42-45. (in Chinese)

[16]
SI J, FRITTS C A, WALDROUP P W, et al. Effects of tryptophan to large neutral amino acid ratios and overall amino acid levels on utilization of diets low in crude protein by broilers1[J]. Journal of Applied Poultry Research, 2004, 13(4):570-578.

[17]
徐伟伟, 殷运菊, 闫昭明, 等. 单胃动物微量矿物元素铁、铜、锰、锌吸收机制研究进展[J]. 畜牧与兽医, 2023, 55(11):132-137.

XU W W, YIN Y J, YAN Z M, et al. Progress in research on the absorption mechanism of trace mineral elements iron,copper,manganese and zinc in monogastric animals[J]. Animal Husbandry & Veterinary Medicine, 2023, 55(11):132-137. (in Chinese)

[18]
UDOM A O, BRADY F O. Reactivation in vitro of zinc-requiring apo-enzymes by rat liver zinc-thionein[J]. Biochemical Journal, 1980, 187(2):329-335.

[19]
WILLEKENS J, RUNNELS L W. Impact of zinc transport mechanisms on embryonic and brain development[J]. Nutrients, 2022, 14(12):2526.

[20]
KAMBE T, TAYLOR K M, FU D. Zinc transporters and their functional integration in mammalian cells[J]. Journal of Biological Chemistry, 2021, 296:100320.

[21]
MILLER L V, KREBS N F, HAMBIDGE K M. Mathematical model of zinc absorption: effects of dietary calcium,protein and iron on zinc absorption[J]. British Journal of Nutrition, 2013, 109(4):695-700.

[22]
HUNT J R, LARSON B J. Meal protein and zinc levels interact to influence zinc retention by the rat[J]. Nutrition Research, 1990, 10(6):697-705.

[23]
MAHALKO J R, SANDSTEAD H H, JOHNSON L K, et al. Effect of a moderate increase in dietary protein on the retention and excretion of Ca,Cu,Fe,Mg,P,and Zn by adult males[J]. The American Journal of Clinical Nutrition, 1983, 37(1):8-14.

[24]
COLIN M A, TAPER L J, RITCHEY S J. Effect of dietary zinc and protein levels on the utilization of zinc and copper by adult females[J]. The Journal of Nutrition, 1983, 113(8):1480-1488.

[25]
NORII T, SUZUKI H. Influences of dietary protein levels and phytate contents on zinc requirement in rats[J]. International Journal of Food Sciences and Nutrition, 2002, 53(4):317-323.

PMID

[26]
SNEDEKER S M, GREGER J L. Metabolism of zinc,copper and iron as affected by dietary protein,cysteine and histidine[J]. The Journal of Nutrition, 1983, 113(3):644-652.

[27]
KAMBE T, TSUJI T, HASHIMOTO A, et al. The physiological, biochemical,and molecular roles of zinc transporters in zinc homeostasis and metabolism[J]. Physiological Reviews, 2015, 95(3):749-784.

[28]
HUANG L P, TEPAAMORNDECH S. The SLC30 family of zinc transporters-a review of current understanding of their biological and pathophysiological roles[J]. Molecular Aspects of Medicine, 2013, 34(2/3):548-560.

[29]
COTRIM C A, JARROTT R J, MARTIN J L, et al. A structural overview of the zinc transporters in the cation diffusion facilitator family[J]. Acta Crystallographica. Section D,Structural Biology, 2019, 75(Pt 4):357-367.

[30]
LIU Z W, LI H, SOLEIMANI M, et al. Cd2+ versus Zn2+ uptake by the ZIP8 HCO3-dependent symporter:kinetics,electrogenicity and trafficking[J]. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2008, 365(4):814-820.

[31]
GIRIJASHANKER K, HE L, SOLEIMANI M, et al. Slc39a14 gene encodes ZIP14,a metal/bicarbonate symporter:similarities to the ZIP8 transporter[J]. Molecular Pharmacology, 2008, 73(5):1413-1423.

[32]
XIN Y J, GAO H, WANG J, et al. Manganese transporter Slc39a14 deficiency revealed its key role in maintaining manganese homeostasis in mice[J]. Cell Discovery, 2017, 3:17025.

DOI PMID

[33]
SAMUELSON D R, HAQ S, KNOELL D L. Divalent metal uptake and the role of ZIP8 in host defense against pathogens[J]. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2022, 10:924820.

[34]
CLIFFORD R J, MARYON E B, KAPLAN J H. Dynamic internalization and recycling of a metal ion transporter:Cu homeostasis and CTR1,the human Cu+ uptake system[J]. Journal of Cell Science, 2016, 129(8):1711-1721.

[35]
LEE J, PROHASKA J R, THIELE D J. Essential role for mammalian copper transporter Ctr1 in copper homeostasis and embryonic development[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2001, 98(12):6842-6847.

PMID

[36]
LEE J, PETRIS M J, THIELE D J. Characterization of mouse embryonic cells deficient in the ctr1 high affinity copper transporter. Identification of a Ctr1-independent copper transport system[J]. Journal of Biological Chemistry, 2002, 277(43):40253-40259.

DOI PMID

[37]
OHRVIK H, THIELE D J. How copper traverses cellular membranes through the mammalian copper transporter 1,Ctr1[J]. Annals of the New York Academy of Sciences, 2014, 1314:32-41.

[38]
POPE C R, FLORES A G, KAPLAN J H, et al. Structure and function of copper uptake transporters[J]. Current Topics in Membranes, 2012, 69:97-112.

DOI PMID

[39]
NISHITO Y, KAMBE T. Absorption mechanisms of iron,copper,and zinc:an overview[J]. Journal of Nutritional Science and Vitaminology, 2018, 64(1):1-7.

[40]
REINHOLD J G, KFOURY G A, THOMAS T A. Zinc,copper and iron concentrations in hair and other tissues:effects of low zinc and low protein intakes in rats[J]. The Journal of Nutrition, 1967, 92(2):173-182.

[41]
VAN CAMPEN D, HOUSE W A. Effect of a low protein diet on retention of an oral dose of 65Zn and on tissue concentrations of zinc,iron,and copper in rats[J]. The Journal of Nutrition, 1974, 104(1):84-90.

[42]
赵云罡, 徐建兴. 线粒体, 活性氧和细胞凋亡[J]. 生物化学与生物物理进展, 2001, 28(2):168-171.

ZHAO Y G, XU J X. Mitochondria,reactive oxygen species and apoptosis[J]. Progress In Biochemistry and Biophysics, 2001, 28(2):168-171. (in Chinese)

[43]
KIM S M, LEE S H, KIM Y G, et al. Hyperuricemia-induced NLRP3 activation of macrophages contributes to the progression of diabetic nephropathy[J]. American Journal of Physiology.Renal Physiology, 2015, 308(9):F993-F1003.

[44]
赵杰, 徐静茹, 曹利, 等. 高蛋白质饲粮对肉鸡肾氧化损伤及黄嘌呤氧化酶基因mRNA表达量的影响[J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2021, 49(2):1-7.

ZHAO J, XU J R, CAO L. Effects of high protein diet on renal oxidative damage and mRNA expression of xanthine oxidase gene in broilers[J]. Journal of Northwest A&F University (Natural Science Edition), 2021, 49(2):1-7. (in Chinese)

[45]
官丽辉, 郭颖, 刘海斌, 等. 日粮不同蛋白水平对塞北乌骨鸡肠道内环境、抗氧化能力和免疫功能的影响[J]. 中国兽医学报, 2017, 37(3):564-570.

GUAN L H, GUO Y, LIU H B, et al. Effects of different levels of protein on intestinal environmental, antioxidant capacity and immune function of Saibei chicken[J]. Chinese Journal of Veterinary Science, 2017, 37(3):564-570. (in Chinese)

[46]
邹思湘. 动物生物化学[M]. 5版. 北京: 中国农业出版社, 2013:166-170.

ZOU S X. Animal biochemistry[M].5rd ed.ed. Beijing: China Agriculture Press, 2013:166-170. (in Chinese)

[47]
MA X Y, LIAO X D, LU L, et al. Determination of dietary iron requirements by full expression of iron-containing enzymes in various tissues of broilers[J]. The Journal of Nutrition, 2016, 146(11):2267-2273.

[48]
SHULL S, HEINTZ N H, PERIASAMY M, et al. Differential regulation of antioxidant enzymes in response to oxidants[J]. Journal of Biological Chemistry, 1991, 266(36):24398-24403.

PMID

[49]
LI S, LUO X, LIU B, et al. Use of chemical characteristics to predict the relative bioavailability of supplemental organic manganese sources for broilers[J]. Journal of Animal Science, 2004, 82(8):2352-2363.

PMID

[50]
BORRELLO S, DE LEO M E, GALEOTTI T. Transcriptional regulation of MnSOD by manganese in the liver of manganese-deficient mice and during rat development[J]. Biochemistry International, 1992, 28(4):595-601.

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