不同鐵源對機(jī)體鐵代謝的影響及其在腸道中的吸收機(jī)制研究.pdf

1、鐵是動(dòng)物維持生命和生長必不可少的微量元素之一，在畜牧生產(chǎn)中，飼料中添加外源鐵，尤其是無機(jī)鐵在養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用由來已久。然而由于無機(jī)鐵吸收利用率低，在實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常造成微量元素資源浪費(fèi)及環(huán)境污染，同時(shí)無機(jī)鐵在吸收過程中容易造成機(jī)體氧化應(yīng)激損傷，影響動(dòng)物生產(chǎn)性能。氨基酸螯合鐵屬于第三代微量元素添加劑，其鐵離子以配位鍵的形式與氨基酸結(jié)合，形成具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的螯合物，因而生物利用率高、化學(xué)穩(wěn)定性好、利于環(huán)保。甘氨酸亞鐵是以甘氨酸為配體的氨基酸螯合鐵

2、，由于甘氨酸為分子量最小的氨基酸，因此理論上甘氨酸亞鐵在體內(nèi)更容易被吸收利用。而動(dòng)物性產(chǎn)品來源的血紅素鐵，因其能夠以卟啉鐵的形式直接被機(jī)體吸收，不受植酸等抑制性因素的影響，在醫(yī)學(xué)上經(jīng)常用來治療缺鐵性貧血。目前，關(guān)于甘氨酸亞鐵在生產(chǎn)中的應(yīng)用已有很多研究，但血紅素鐵在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用研究則相對較少，且缺乏不同鐵源的對比試驗(yàn);此外，已有研究表明，硫酸亞鐵和甘氨酸亞鐵對腸道相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白表達(dá)的影響有所不同，提示這兩種鐵源在吸收上可能存在差異，然而

3、其具體的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制仍然不是十分明確。因此，本研究以斷奶仔豬和SD大鼠為動(dòng)物模型，探討硫酸亞鐵、甘氨酸亞鐵和血紅素鐵對機(jī)體鐵狀態(tài)的影響及其在腸道中的吸收特點(diǎn)，重點(diǎn)研究甘氨酸亞鐵吸收轉(zhuǎn)運(yùn)的分子機(jī)制，進(jìn)一步充實(shí)和完善有機(jī)鐵的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)理論，旨在初步闡明以甘氨酸亞鐵為代表的有機(jī)鐵源在體內(nèi)的吸收轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制。主要研究結(jié)果如下:
　　1.不同鐵源對仔豬機(jī)體鐵代謝及相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的影響
　　選取32頭健康的“杜×長×大”三元雜交仔豬，按照試驗(yàn)要

4、求隨機(jī)分成4組，對照組飼喂基礎(chǔ)日糧（礦物質(zhì)預(yù)混料中不添加鐵元素），試驗(yàn)組在對照組的基礎(chǔ)上分別添加硫酸亞鐵、甘氨酸亞鐵和血紅素鐵（以鐵計(jì)100mg Fe/kg），飼養(yǎng)期28天，研究不同鐵源對仔豬生產(chǎn)性能、血液生化指標(biāo)、肉色及肌紅蛋白含量、組織微量元素沉積的影響，衡量不同處理組之間仔豬機(jī)體鐵狀態(tài)。結(jié)果表明，飼料中添加三種不同鐵源均可以顯著提高飼養(yǎng)后期(14～28d)的平均日增重(P＜0.05)，但對飼養(yǎng)前期(1～14d)和飼養(yǎng)全期(1～28

5、d)的平均日增重沒有顯著性影響。血紅素鐵可以顯著提高肌肉中肌紅蛋白水平(P＜0.05)，因此顯著改善了背最長肌的紅度值(P＜0.05)。飼料中添加鐵源對血清鐵含量都有一定的提高，第28天時(shí)，甘氨酸亞鐵和血紅素鐵顯著提高了斷奶仔豬的血清鐵含量(P＜0.05)，其轉(zhuǎn)鐵蛋白飽和度也有上升的趨勢。對照組相比，甘氨酸亞鐵和血紅素鐵都能顯著增加肝臟中鐵沉積(P＜0.05)。這說明作為有機(jī)鐵的兩種鐵源相對于硫酸亞鐵，吸收利用率較高，能夠更多更快地被轉(zhuǎn)

6、運(yùn)到身體各處，有效改善仔豬機(jī)體的鐵狀態(tài)。此外，三種鐵源都能夠顯著改善十二指腸和空腸的絨毛高度(P＜0.05)，表明鐵元素在腸道的形態(tài)發(fā)育中起著十分重要的作用;然而各處理組之間仔豬血清和肝臟中鐵調(diào)素水平都沒有顯著性差異，說明整體上仔豬體內(nèi)的鐵穩(wěn)態(tài)水平?jīng)]有受到飼料中鐵源添加的影響。
　　通過成功建立的IPEC-J2細(xì)胞模型，研究不同濃度的硫酸亞鐵和甘氨酸亞鐵處理12h或24h對細(xì)胞增殖的影響，同時(shí)，利用特定濃度的硫酸亞鐵和甘氨酸亞鐵處

7、理細(xì)胞后，研究鐵代謝相關(guān)基因的表達(dá)情況。結(jié)果表明，兩種鐵源在低濃度情況下對細(xì)胞生長沒有明顯影響，而當(dāng)鐵濃度較高時(shí)，均產(chǎn)生了明顯的細(xì)胞毒性，且硫酸亞鐵比甘氨酸亞鐵對細(xì)胞的影響更大。相關(guān)的基因表達(dá)結(jié)果提示，在相同的濃度情況下，硫酸亞鐵比甘氨酸亞鐵擁有更多的游離鐵離子，兩種鐵源可能均是通過無機(jī)鐵離子的形式被細(xì)胞吸收。
　　2.不同鐵源在大鼠體內(nèi)的吸收特點(diǎn)及其吸收機(jī)制研究
　　將32只SD大鼠隨機(jī)分為4組，分別灌胃新鮮配制的生理鹽水

8、、硫酸亞鐵、甘氨酸亞鐵和血紅素鐵溶液（以鐵計(jì)，80mg Fe/L），每次1.5mL，試驗(yàn)為期一周，研究不同鐵源對大鼠血液學(xué)指標(biāo)、腸道鐵蛋白沉積的改變，分析不同鐵源對機(jī)體鐵狀態(tài)的影響;同時(shí)，另將16只SD大鼠屠宰，取十二指腸中段樣品，固定于尤斯灌流系統(tǒng)的組織玻片上，進(jìn)行灌流試驗(yàn)，記錄電阻值R和短路電流Isc的變化。結(jié)果表明，灌胃三種不同鐵源均能提高大鼠血清鐵水平、增加腸道鐵蛋白沉積，改善機(jī)體的鐵狀態(tài)，但以甘氨酸亞鐵的效果最優(yōu)(P＜0.05

9、)。尤斯灌流試驗(yàn)的結(jié)果提示，鐵離子對于維持腸道屏障完整性具有一定的作用，硫酸亞鐵和甘氨酸亞鐵在腸道中可能具有相似的吸收途徑。
　　將24只SD大鼠隨機(jī)分為兩組，每天灌胃新鮮配制的硫酸亞鐵和甘氨酸亞鐵溶液（以鐵計(jì)80mg Fe/L），每次1mL，試驗(yàn)為期兩周，研究不同鐵源在大鼠腸道中的吸收情況及其對機(jī)體鐵狀態(tài)的影響。試驗(yàn)結(jié)束后，取十二指腸樣本，提取總RNA，經(jīng)質(zhì)檢合格后用Illumina Hiseq2500測序平臺進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組文庫的測

10、序。結(jié)果表明，甘氨酸亞鐵能夠提高大鼠血清鐵含量、轉(zhuǎn)鐵蛋白飽和度、增加肝臟鐵蛋白沉積(P＜0.05)，證實(shí)其確實(shí)能夠比硫酸亞鐵更好更快地被機(jī)體吸收;然而高通量測序結(jié)果表明，灌胃不同鐵源并沒有對腸道中吸收轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白產(chǎn)生差異影響，篩選出的差異表達(dá)基因可能更多地與甘氨酸配體或是細(xì)胞中鐵含量有關(guān)。我們的研究初步表明，硫酸亞鐵和甘氨酸亞鐵都是通過無機(jī)鐵離子的形式被腸道吸收，兩者生物學(xué)利用率的差異可能主要是由于腸道中鐵離子的吸收效率不同引起的。