ZIP3和ZIP5在肉鸡十二指肠上皮细胞中介导锌蛋白盐与硫酸锌吸收的分子机制研究

《Poultry Science》：Effects of silencing or overexpression of ZIP3 and ZIP5 on zinc absorption as zinc sulfate or zinc proteinate and related gene expressions in primary duodenal epithelial cells of broilers

本研究针对有机锌源吸收机制不明的问题，通过基因沉默和过表达技术，首次揭示ZIP3/ZIP5直接参与肉鸡十二指肠上皮细胞对中度螯合强度锌蛋白盐(ZnPM)的吸收调控，且ZIP5还介导硫酸锌(ZnS)吸收。该发现为开发高生物利用度有机锌添加剂提供了理论依据。

　　

锌作为动物必需的微量元素，在300多种酶和功能蛋白中发挥关键作用。然而传统无机锌源(如硫酸锌ZnS)存在吸收率低、环境污染等问题，而有机锌源虽具有更高生物利用度，其吸收机制却长期未明。特别是具有中度螯合强度(Q_f=51.6)的锌蛋白盐(ZnP_M)在肉鸡饲养中表现突出，但其通过何种锌转运蛋白(ZIPs)被吸收仍属空白。

针对这一科学问题，Cao Chunyu团队在《Poultry Science》发表研究，创新性地采用原代十二指肠上皮细胞模型，结合RNA干扰和腺病毒过表达技术，系统探究了ZIP3和ZIP5在ZnP_M与ZnS吸收中的调控作用。研究选取18日龄肉鸡胚胎分离原代细胞，通过跨膜电阻(TEER)和乳酸脱氢酶(LDH)活性检测确保细胞单层完整性，采用Agilent 5110等离子发射光谱仪定量锌吸收量，并运用Western blotting和RT-qPCR分析基因表达。

研究结果部分：

1. 1.

   siRNA筛选实验：从设计的6条siRNA中鉴定出si-230和si-1384分别可最有效抑制ZIP3和ZIP5 mRNA表达(P<0.0001)，沉默效率达80%以上。

2. 2.

   ZIP3功能验证：沉默ZIP3使ZnP_M吸收量降低35%(P<0.05)，但对ZnS无影响；过表达ZIP3则使ZnP_M吸收提升42%，且ZnP_M能特异性上调ZIP3蛋白表达1.8倍(P<0.05)。

3. 3.

   ZIP5功能验证：沉默ZIP5同时降低ZnS和ZnP_M吸收(分别下降28%和51%)，而过表达使二者吸收分别增加33%和67%。值得注意的是，ZnP_M对ZIP5蛋白的上调作用(2.3倍)显著强于ZnS(1.5倍)。

讨论指出，该研究首次证实：① ZIP3是ZnP_M的特异性转运载体；② ZIP5具有双重功能，既能转运ZnP_M也能转运ZnS，但对ZnP_M的转运效率更高；③ ZnP_M通过翻译后调控机制选择性增强ZIP3/ZIP5蛋白表达。这些发现不仅解析了有机锌高效吸收的分子基础，更为精准设计"锌转运蛋白靶向"的新型有机锌添加剂提供了理论支撑，对减少锌排放污染、推动畜牧业可持续发展具有重要意义。