提高日粮中氧化锌含量对断奶仔猪肠道和肾脏线粒体能量代谢、抗氧化系统参数以及肠道炎症的影响

《Canadian Journal of Animal Science》：Effects of increasing dietary zinc oxide levels on parameters of intestinal and renal mitochondrial energy metabolism and antioxidant system, and intestinal inflammation in weaned piglets

断奶仔猪日粮锌氧化物水平影响肠道和肾脏线粒体锌/铜稳态、能量代谢及抗氧化系统，高剂量锌氧化物（3000 mg/kg）显著增加线粒体锌浓度，抑制铜代谢，肠道抗氧化酶活性升高但肾脏无显著影响。

　　这项研究聚焦于断奶后仔猪体内锌和铜代谢的变化，特别是在小肠和肾脏中线粒体的功能与氧化应激之间的关系。随着仔猪断奶这一关键时期的到来，其生理和代谢系统会经历显著的挑战，如肠道屏障功能的减弱、免疫系统的不稳定性以及线粒体代谢的紊乱，这些都可能导致生长性能下降和疾病易感性增加。锌氧化物（ZnO）和硫酸铜（CuSO4）因其在控制断奶后腹泻中的抗菌特性而被广泛用于替代抗生素，然而，其使用也引发了一些关注，例如对环境的影响和可能诱导细菌对抗生素及重金属产生耐药性。鉴于线粒体是细胞内锌和铜的重要储存场所，研究者认为高剂量的ZnO可能影响线粒体的氧化磷酸化过程和氧化还原平衡。

本研究通过设置三种不同的ZnO添加水平（100、1000和3000毫克/千克）来评估其对断奶仔猪线粒体代谢和氧化平衡的影响。选取了120头断奶仔猪，随机分配到不同的处理组中，并在断奶后第21、23、35和42天进行屠宰，收集小肠和肾脏样本。通过分析线粒体内的锌和铜浓度、线粒体呼吸功能、抗氧化活性、炎症反应及相关基因表达，研究人员发现高剂量的ZnO显著提高了小肠和肾脏中线粒体的锌含量，但对铜的浓度影响则因时间不同而有所差异。在小肠中，3000毫克/千克ZnO的处理组在断奶后第35和42天的线粒体锌浓度显著高于其他处理组，而铜的浓度则在第35天时，1000毫克/千克ZnO的处理组表现出最高水平，但在第42天时，3000毫克/千克ZnO的处理组显示出更高的趋势。相比之下，肾脏中线粒体锌和铜的浓度随时间增加而显著上升，但未发现显著的处理间差异。

在基因表达方面，研究发现与线粒体呼吸相关的基因如COX17、SCO1、SCO2、COX8A和ATP6V1G3在小肠中的表达受年龄和处理的影响。COX17在小肠中的表达未受到处理的影响，但随时间显著变化，表现出先减少后增加的趋势。而SCO1的表达则随时间下降，SCO2保持稳定，COX8A和ATP6V1G3则在断奶后第35天和第42天时出现变化。在肾脏中，COX17和SCO1的表达随时间增加而上升，但未发现处理间的显著差异。这表明不同组织对ZnO处理的反应存在差异，可能与组织特异性代谢机制有关。

在抗氧化系统方面，研究显示小肠中的超氧化物歧化酶（SOD）活性在3000毫克/千克ZnO处理组中显著提高，而过氧化氢酶（GPx）活性则未受处理影响。在基因表达层面，3000毫克/千克ZnO处理组的小肠中，多数与抗氧化和先天免疫反应相关的基因表达水平较低，这可能与高剂量ZnO对铜的摄取产生抑制作用有关。而肾脏中的抗氧化系统似乎对ZnO处理较为稳定，未发现显著的处理影响。

炎症反应的评估结果显示，3000毫克/千克ZnO处理组的小肠中，多个与炎症相关的基因表达水平较低，这可能表明高剂量ZnO对小肠的先天免疫反应产生了一定的调节作用。尽管如此，这种调节作用的具体机制仍需进一步研究。

综上所述，高剂量的ZnO在断奶后仔猪中显著影响了线粒体内的锌和铜的代谢，这种影响在不同组织中表现出不同的模式。尽管小肠中高剂量ZnO可能对铜的代谢产生一定的干扰，但其他抗氧化机制似乎能够维持氧化还原平衡。这些发现对于理解ZnO在仔猪生产中的作用机制以及优化其使用具有重要意义。同时，研究结果也为进一步探讨不同营养素之间的相互作用及其对动物健康的影响提供了基础。