以含锰超氧化物歧化酶基因表达评价肉鸡对不同形态锰源的生物学利用率.docx
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1、第 33 卷 第 6 期2004 年 11 月卫 生 研 究J0URNAL 0F HYCIENE REsEARCHVo1 . 33 No. 6 Nov.2004 681=文章编号:1000-802(0 2004)06-0681-06论著.以含锰超氧化物歧化酶基因表达评价肉鸡对不同形态锰源的生物学利用率罗绪刚李素芬1刘彬卜友泉邝霞余顺祥中国农业科学院畜牧研究所,北京 100094达能营养中心DAN0NE INsTITUTE CHINA青年科学工作者论坛.Young scientists/ Forum摘要:目的 通过两个试验研究确定心肌细胞线粒体中 Mns0D 的基因表达指标是否能更快、更敏感、更
2、恒定地监测出肉仔鸡对不同形态锰源间生物学利用性的差异。方法 试验(一)将 546 只商品代 1 日龄 AA 肉公鸡按 4 x 4 两因子安排的完全随机设计分为 13 个处理组,每组 6 个重复笼,分别饲喂不添加锰的食用玉米- 豆粕型基础饲粮(对照组)或以无机硫酸锰、弱络合强度的蛋氨酸锰 E、中等络合强度的复合氨基酸锰 B 及强络合强度的复合氨基酸锰 C 形式添加 0、60、120、180mg/kg 锰的试验饲粮,试验期 21 天。21 日龄每个重复笼选取 3 只与平均体重相近的鸡屠宰,立即取出心脏、左侧腿跖骨,分析组织锰浓度、心肌细胞线粒体中Mns0D 活性及其基因表达。试验(二)将 270
3、只商品代 1 日龄 AA 肉公鸡随机分为 5 个处理组,每组 6 个重复 笼,分别饲喂不添加锰的食用玉米 - 豆粕型基础饲粮(对照组)及分别在对照组饲粮中添加 120mg/kg 锰的 4 种锰源试验饲粮。分别于第 7、14、21 日龄用与试验一相同的方法进行屠宰、组织样品的采集与制备及分析。结果 试验(一)中 21 日龄肉鸡的跖骨灰锰含量、心肌锰含量和心肌细胞线粒体中 Mns0D 活性均受到饲粮添加锰水平的显著影响( P = 0. 0001),根据这三项指标与饲粮添加锰进食量的多元线性回归斜率比法进行计算,不同络合强度有机锰源间及有机锰源与无机锰源间均无显著差异,而 21 日龄肉鸡心肌细胞线粒
4、体中Mns0D mRNA 水平受到添加锰源( P 0. 10)和锰水平( P = 0. 0001)的显著影响,以心肌细胞线粒体中 Mns0D mRNA 水平为评价指标,弱、中等和强络合强度有机锰源相对于硫酸锰(如设为 100% )的生物学利用率分别为 99% 、133% 和 113%。其中中等络合强度 Mn-AA B 的相对生物学利用率明显高于硫酸锰和弱、强络合强度有机锰源( P 0. 05)。试验(二)中饲粮添加中等络合强度 Mn-AA B 组鸡 7 日龄时心肌细胞线粒体中 Mns0D mRNA 水平就明显高于添加硫酸锰组和弱络合强度的 Mn-Met E 组( P 0. 02),且在 14
5、日及 21 日龄恒定高于其它添加锰源组( P 0. 05),而跖骨灰锰含量和心肌细胞线粒体中 Mns0D 活性等指标则明显不如 Mns0D 基因表达指标敏感。结论 饲粮锰在转录水平上显著影响心肌细胞线粒体中 Mns0D 的基因表达;心肌细胞线粒体中 Mns0D mRNA 水平早在雏鸡出壳后 7 天即可比其酶活性等所有其它指标更快、更敏感、更恒定地监测出肉鸡对不同形态锰源间生物学利用性的差异;有机锰源的络合强度与其对肉鸡的生物学利用率 间有密切相关,中等络合强度有机锰源的相对生物学利用率明显最高;采用基因表达这一功能性指标,可以 大大缩短试验期,减少试验动物数量,因而是未来研究锰源对鸡生物学活性
6、的新方法。关键词:含锰超氧化物歧化酶 基因表达 不同形态锰源 生物学利用率 肉鸡中图分类号:R155. 55 058 s831. 5 0554文献标识码:ABioavailabilities of manganese sources base4 on heart manganese.containing superoxi4e 4ismutase gene expression for broilersIuo xugang,Ii sufen,Iiu Bin,Bu Youquan,et al .Institute of Anima1 sciences,Chinese Academy of Agri
7、cu1tura1 sciences,Beijing 100094,ChinaAbstract:0bjective Two experiments were conducted to determine whether heart manganese-containing superoxide dismutase( Mns0D) gene expression cou1d detect the differences in bioavai1abi1ities of Mn sources more quick1y, sensitive1y and constant1y than other ind
8、ices. Metho4s In experiment 1,a tota1 of 546 day-o1d commercia1 ma1e Arbor Acres(AA)broi1ers were random1y assign to each of thirteen treatments with six cage rep1icates according to a comp1ete1y基金项目:国家杰出青年科学基金(No . 39925028);北京市自然科学基金(No . 6992022)作者简介:罗绪刚,博士后,博士生导师,研究员1 河北科技师范学院682卫生研究第 33 卷random
9、ized design involving a 4 4 factorial arrangement. Each group of birds was fed Mn-unsupplemented corn-soybean meal basal diets(Control)or basal diets supplemented with 60,120 or 180 mg/kg Mn as either Mn sulfate,Mn-Met E, Mn-AA B or Mn-AA C for 21days. At 21 day of age,three birds from each cage wer
10、e selected according to average bodyweight of the cage and ki1led. Heart and left leg were excised immediately. Mn concentrations in tissues,Mns0D activity and gene expression of Mns0D in heart were analyzed. In experiment 2,two hundreds and seventy day-old AA commercial male broilers were randomly
11、allotted to one of five treatments with six cage replicates in a completely randomized design,and fed a Mn-unsupplenented com-soybean meal basal diet(Control)or the basal diet supplemented with 120mg/kg Mn as each of the four Mn sources in experiment 1 for 21 days. The methods in experiment 1 were u
12、sed to select and slaughter birds from each cage on the 7th,14th or 21th day. The tissues were collected and analyzed as well. Results (1)In experiment 1,ash Mn content,heart Mn content,and Mns0D activity in heart mitochondria on the 21th day were affected( P = 0. 0001)by dietary added Mn level. Bas
13、ed on slope ratios from multiple linear regressions of these three indices on dietary added Mn intake,the relative bioavailabilities of organic Mn sources did not differ from that of Mns04( P 5 0. 14). Heart Mos0D mRNA level on the 21th day was affected by both Mn source( P 0. 10)and Mn level( P = 0
14、. 0001). Based on slope ratios from the multiple linear regression of heart Mns0D mRNA level on dietary added Mn intake,if 100% was set for Mn sulfate,the relative bioavailabilities of organic Mn sources with weak, moderate,and strong chelation strengths were 99. 0% ,132. 3% and 112. 7% ,respectivel
15、y . The organic Mn source with the moderate chelation strength was more available( P 0. 05)than Mn sulfate and organic Mn sources with the weak or strong chelation strengths;(2)In experiment 2,the seven day- old chicks fed on the diet supplemented with the organic Mn source with the moderate chelati
16、on strength showed a higher( P 0. 02)Mns0D mRNA level than those fed on the diets supplemented with Mn sulfate and the organic Mn source with the weak chelation strength,and the same tendency wasobserved on the 14 day or 21 da(y P 0. 05). Ash Mn content and heart Mns0D activity were less sensitive i
17、n detectingthe differences among Mn sources in bioavailability than Mns0D mRNA level. Conclusion The results indicate that dietary Mn significantly affected heart Mns0D gene expression pretranslationally,and heart Mns0D mRNA level as early as on the 7th day could detect differences in bioavailabilit
18、ies of Mn sources more quickly,sensitively and constantly than all other indices. There was a close correlativity between chelation strengths of these organic Mn sources and their relative bioavailabilities for broilers,in which the organic Mn source with the moderate chelation strength was the most
19、 available. The estimation of relative bioavailabilities of Mn sources based on heart Mns0D mRNA level could request a shorter time of experimental period and smaller number of animals,and thus could be a new method for a quick and effective assessment in bioassays of Mn sources for broilers.Key wor
20、ds:Mns0D,gene expression,Mn sources,bioavailability,broilers近年来出现的有机锰源已受到畜禽饲料业的广泛关注。 但是,对有机锰源作用效果的研究报道间却存在很大差异1。 造成这些差异的原因可能主要与不同报道中所用有机锰源产 品的质量及评价指标不同有密切关系。前人在评价有机锰源 利用率时多以 21 日龄雏鸡骨灰锰含量为指标来评价的。而锰和其它微量元素一样,在动物体内主要是通过构成酶的必 需组分或激活因子而参与一系列重要生化反应,而酶蛋白的 合成受其基因表达的调控,其中转录水平上的调控是整个基 因表达调控的第一步,故用关键酶活性及其基因在转录
21、水平 上的表达状况可能比骨灰锰含量能更快、更敏感地反映出机 体锰营养状况的变化以及不同锰源间生物学利用率的差异。 目前已知 Mns0D 是动物体内最重要的含锰关键酶,本实验室的前期研究已发现心肌是肉鸡体内 Mns0D 活性反应的最敏 感部位,心肌细胞线粒体中 Mns0D 活性是评价肉鸡锰营养状况及锰营养需要量的特异性敏感指标2;并对肉鸡心肌细胞线粒体中 Mns0D 基因进行了克隆及测序研究,获得了鸡Mns0D cDNA 全序列3,并已在国际权威的 GenBank 中注册(注册号为 AF329270),为进一步研究心肌细胞线粒体中Mns0D 的基因表达奠定了基础。但是,关于能否用心肌细胞线粒体中
22、 Mns0D 活性来评价肉鸡等动物对不同锰源的生物学利用率,锰是否在转录水平上影响肉鸡心肌细胞线粒体中Mns0D 的基因表达,以及含锰关键酶 Mns0D 基因表达这一分子生物学指标是否能更快、更敏感地反映肉鸡对不同形态锰 源间生物学利用性的差异,在国内外现有文献中均尚未见报 道。因此,本研究旨在探讨饲粮锰是否能在转录水平上影响 心肌细胞线粒体中 Mns0D 的基因表达,心肌细胞线粒体中Mns0D 活性及其基因表达功能性指标是否比骨灰锰含量能更快、更敏感地监测出肉鸡对不同形态锰源间生物学利用率 的差异,以及有机锰源产品络合强度与其在肉鸡体内生物学 利用率之间的相关性,从而为肉鸡生产中科学研制开发
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