大鼠铜缺乏和过量敏感指标筛选及铜锌生物效应

摘要

本论文拟开展以下三个方面的研究工作： 第一部分大鼠铜缺乏和过量敏感生化指标筛选 目的：考察大鼠摄食低铜饲料后的血液生化指标变化及其出现生化指标显著变化的时间。 方法：选用12只清洁级5周龄S.D雄性大鼠，按体重随机分为2组，即对照组和缺铜组，分别摄食Cu含量为8.0mg/kg的常规饲料和铜含量为1.0mg/kg的人工半纯合饲料(Semi-purified diet)，所有大鼠均自由摄食和自由饮用去离子水，进行9周的喂养试验。于试验的第3和6周剪尾取血，第9周处死并采集大鼠血液样品，用于测定血浆铜蓝蛋白酶活力(PCP)及血浆铜蓝蛋白酶含量(PPD值)。 结果：缺铜组大鼠的血浆铜蓝蛋白酶活力及血浆铜蓝蛋白酶含量极显著低于对照组(p<0.01)。缺铜组大鼠饲养3周后的血浆铜蓝蛋白酶活力极显著高于第6和9周(p<0.01．)，第6周与第9周差异不显著(p>0.05)。缺铜组大鼠第3，6和9周血浆中的铜蓝蛋白酶含量差异不显著(p>0.05)。结论：血浆铜蓝蛋白酶活力(PCP)对低铜饲料敏感，饲养6周即可显著降低。大鼠铜缺乏和过量的正式试验(试验二)目的：建立缺铜大鼠模型，筛选大鼠铜缺乏和过量的敏感生化指标。方法：选用45只清洁级5周龄S.D雄性大鼠，按体重随机分为5组(5x9)，作为铜缺乏组(CuD)，铜临界缺乏组(CuMD)，铜临界过量组(CuME)，铜过量组(CuE)和对照组(Control)，前4组大鼠饲喂铜含量为0.73mg/kg的半纯合基础饲料；对照组饲喂铜含量为7.0mg/kg的常规饲料；同时，每天下午按体重的1％分别灌喂铜含量为0，0.033，0.133，0.800和0mg/ml的硫酸铜溶液(铜含量为0组用去离子水灌喂)，所有大鼠均自由进食和自由饮用去离子水，进行6周喂养试验。在试验末处死所有大鼠，并采集其血液和内脏样品测定血浆铜蓝蛋白酶的活力(PPD值)及其含量(PCP)，红细胞Cu-Zn超氧化物岐化酶活力(EC Cu-ZnSOD)，肝脏铜(LC)和肝脏金属硫蛋白(LMT)含量。结果：5项生化指标的总体方差分析表明，饲料铜水平对5项生化指标的影响显著(p<0.05)。缺铜组大鼠的5项生化指标都极显著低于对照组(p<0.01)；除铜过量组大鼠的红细胞铜一锌超氧化物歧化酶外，缺铜组大鼠的其余4项生化指标也显著低于其余3个铜处理组(p<0.01)。铜处理组间比较结果如下： 血浆铜蓝蛋白酶活力：大鼠血浆铜蓝蛋白酶活力随饲料铜水平的升高而升高，其铜摄入水平与血浆铜蓝蛋白酶活力呈显著正相关(p<0.01)，组间分析表明，大鼠血浆铜蓝蛋白酶活力组间两两差异显著(p<0.05)。肝脏金属硫蛋白：大鼠铜摄入水平与肝脏金属硫蛋白含量显著正相关(p<0.01，R<'2>=0.725)，铜过量组肝脏金属硫蛋白显著高于缺铜组、铜临界缺乏组和铜临界过量组(p<0.05)；铜临界过量组显著高于缺铜组(p<0.05)。血浆铜蓝蛋白酶含量与铜摄入水平没有显著相关关系，组间比较发现仅有缺铜组血浆铜蓝蛋白酶含量极显著低于其余各组(p<0.001)。大鼠的肝脏铜含量与铜摄入水平没有显著相关关系，组间比较发现缺铜组大鼠的肝脏铜含量显著低于铜过量组、铜临界缺乏组和铜临界过量组(p<0.05)。缺铜组大鼠的红细胞铜．锌超氧化物歧化酶活力显著低于铜临界缺乏组和铜临界过量组(p<0.05)，与过量组差异不显著(p>0.05)。 结论：5周龄大鼠经过喂饲低铜饲料6周即可成功地建立缺铜模型。血浆铜蓝蛋白酶活力是评价大鼠体内铜营养状态的最敏感指标。 第二部分大鼠铜缺乏和过量的生物效应 目的：观察分析大鼠铜缺乏和过量的生物效应。 方法：选用45只清洁级5周龄S.D雄性大鼠，动物试验设计同第一部分，共进行6周喂养试验。在试验末每组取5只大鼠的6种内脏器官制作切片，光镜下观察和分析其组织学变化；测定血清胆固醇、三酰甘油、极低密度脂蛋白、高密度脂蛋白、IgM和白细胞的含量，分析大鼠骨髓像及骨密度。 结果：缺铜组和过量组大鼠生长异常，都有部分动物死亡。铜水平仅对大鼠心脏重量系数(心脏/体重的百分比)的影响极显著(p<0.001)。铜临界过量组和过量组大鼠的心脏重量系数极显著低于铜临界缺乏组和对照组(p<0.01)；缺铜组大鼠的脑重量系数(脑重量/体重的百分比)极显著低于对照组(p<0.01)。大鼠内脏组织切片观察发现铜缺乏组有60％的大鼠心肌组织和80％大鼠的肺组织有病理变化，主要表现为心肌纤维有断裂，出现小灶性嗜酸性变；部分缺铜大鼠的肺小动脉肌层肥厚，管腔狭窄闭塞。铜临界缺乏组中40％大鼠心肌组织有病变，主要表现为冠状动脉小分枝内皮增生，肿胀。铜临界过量组中40％大鼠的肺组织有病理变化，表现为肺小动脉中层平滑肌层数增多，壁增厚。铜过量组中有40％大鼠的心肌和肺组织有病理变化，主要表现为心肌纤维核溶解，出现胞肌嗜酸性变“嗜酸性小体”。 各铜处理组间大鼠的骨密度没有显著差异(p>0.05)。饲料铜水平对肝脏Fe，Cu含量的影响为极显著(p<0.01)，对Mg和zn的影响不显著(p>0.05)；铜缺乏组和临界过量组大鼠肝脏Fe含量极显著高于对照组和过量组大鼠(p<0.01)。铜处理组间大鼠的骨髓细胞增生活跃，没有明显差异。铜过量组大鼠的红系统显著高于缺铜组和铜临界过量组(p<0.05)。 结论：铜缺乏的生物效应有影响大鼠的生长、显著降低大鼠脑的重量、损伤大鼠的心脏和肺组织；铜过量的生物效应：影响大鼠的生长、显著降低大鼠的心脏重量、损伤大鼠的心脏和肺组织、拮抗饲料铁的吸收和可能促发大鼠的缺铁性贫血。 第三部分大鼠摄食不同铜锌水平饲料的生物效应研究 目的：研究大鼠摄食不同铜锌水平饲料的生物效应。 方法：36只清洁级5周龄体重为53.9～81.2g的S.D雄性大鼠按体重随机分为4组，即对照组(Control)、低铜组(LCG)、低锌组(LZG)和低铜低锌组(LCLZG)。对照组喂饲生长鼠的常规饲料；其余三组大鼠喂饲人工半纯合基础饲料。每天下午按体重的1％分别灌喂铜含量为0，0，0．0625和0 mg/ml的硫酸铜溶液(铜含量为0组用去离子水灌喂)。1～4组大鼠摄食的饲料铜，锌含量分别为7.0，15.0：0.73，15.17；5.73，3.17；0.73，3.17 mg/kg，其Cu/Zn比值为0.5333，0.0481，0.2303，1.8076。所有大鼠均自由进食和自由饮用去离子水，进行6周的饲养试验。在试验末处死所有大鼠，采集其血液和内脏样品测定血浆铜蓝蛋白酶的含量(PPD值)及其活力(PCP)，红细胞Cu-Zn超氧化物岐化酶活力(EC Cu-Zn SOD)，肝脏铜(LC)和肝脏金属硫蛋白(LMT)含量；测定血清胆固醇、三酰甘油、极低密度脂蛋白、高密度脂蛋白和IgM等含量；每组取5只大鼠的6种内脏器官制作切片，油镜下观察和分析其组织学变化；分析测定大鼠骨髓像及股骨密度。 结果：3个铜锌处理组大鼠的血浆铜蓝蛋白酶活力都极显著低于对照组大鼠，低铜组大鼠的血浆铜蓝蛋白酶活力极显著低于其余3组(p<0.01)，低锌组大鼠的血浆铜蓝蛋白酶活力显著高于低铜低锌组(p<0.05)。低铜组大鼠肝脏金属硫蛋白含量显著低于对照组、低锌组和低铜低锌组(p<0.01或p<0.05)，低锌组大鼠肝脏金属硫蛋白含量显著高于低铜低锌组(p<0.05)。低铜组大鼠的红细胞Cu-Zn SOD酶活力极显著低于其余3组，低锌和铜低锌组大鼠的红细胞Cu-ZnSOD酶活力极显著高于对照组大鼠(p<0.01)。低铜组大鼠的肝脏铜含量低于低锌组，低锌组大鼠的肝脏铜含量显著高于低铜低锌组(p<0.001)。低锌组和低铜低锌组大鼠的血清胆固醇，三酰甘油，高密度脂蛋白和IgM含量显著降低(p<0.05)。低铜低锌组的大鼠骨髓粒细胞系统和粒红比显著高于对照组和低铜组，淋巴细胞显著低于对照组和低铜组的大鼠(p<0.05)。低铜低锌组大鼠肾脏、心脏和脑重量系数显著低于对照组(p<0.05)；低铜组和低锌组大鼠的脑重量系数也显著低于对照组(p<0.05)。低铜低锌组和对照组大鼠的组织切片没有明显损伤，低锌组大鼠有轻微的心肌炎，低铜组大鼠心脏和肺组织结构都有损伤。 结论：肝脏金属硫蛋白和肝脏铜含量与大鼠摄食饲料的铜锌比值成正相关，血浆铜蓝蛋白酶活力及其含量也有随饲料铜锌比升高而升高的趋势，在最高Cu/Zn比值组又呈下降趋势。低锌显著降低了大鼠血浆胆固醇，三酰甘油，高密度脂蛋白和IgM的含量，铜锌比值降低和升高都会损伤大鼠心肌组织，因此在分析与铜锌相关疾病时，调查铜锌比值比单纯铜、锌绝对含量更有意义。 综上所述，本课题通过大鼠摄食低铜半纯合饲料建立大鼠缺铜模型后，用不同铜水平和不同铜、锌水平的饲料进行6周喂养大鼠试验，找到了铜缺乏和铜过量的敏感生化指标，并观察了其脏器重量和病理改变，骨密度、骨髓像的变化等生物效应，为铜缺乏和铜过量的早期诊断和防治提供了重要依据。

目录

论文说明：英文缩写词英汉对照表，图表目录

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前言

第一部分大鼠铜缺乏和过量敏感生化指标筛选

1.1.引言

1.2大鼠缺铜预试验(试验一)

1.2.1材料与方法

1.2.2结果

1.2.3小结

1.3大鼠铜缺乏和过量喂养试验(试验二)

1.3.1材料与方法

1.3.2结果

1.3.4讨论

1.3.5小结

第二部分大鼠铜缺乏和过量生物效应研究

2.1引言

2.2材料与方法

2.3结果

2.4讨论

2.5小结

第三部分不同铜锌水平饲料喂养大鼠的生物效应

3.1引言

3.2材料与方法

3.3结果

3.4讨论

3.5小结

全文总结

主要参考文献

综述 有关铜营养研究进展

作者在读期间科研成果简介

致谢