胡順勇,胡勝超,郭均友,紀雙慧
淺談動物機體微量元素鈣和磷的作用機理
胡順勇1,胡勝超2,郭均友2,紀雙慧2
(1.山東省莒南縣嶺泉鎮(zhèn)動物防疫檢疫所,山東 莒南 276600;2.山東省莒縣小店畜牧獸醫(yī)站,山東 莒縣)
鈣、磷是動物體內(nèi)含量較大的礦物質(zhì)元素,在動物體內(nèi)分布廣泛且作用多樣。除構(gòu)成機體組織之外,還參與很多生化反應(yīng)。鈣、磷作為必需微量元素,配比在1~1.5:1為宜[1]。缺乏或者過量都會對機體產(chǎn)生不利的影響,所以在日糧中對鈣、磷的補充必須要適當(dāng),要根據(jù)動物的生長狀況而定。鈣、磷的吸收和代謝也會受多種因素的影響,因此掌握因鈣磷引起的異常以及合理控制飼料中鈣、磷的飼喂極為重要。
1.1 成骨 絕大多數(shù)鈣、磷存在于骨骼和牙齒中,起支持和保護作用。骨骼為調(diào)節(jié)細胞外液游離鈣磷恒定的鈣庫和磷庫[2]。
1.2 凝血 鈣、磷共同參與凝血過程。血漿Ca2+作為血漿凝血因子IV,在激活因子IX、X、XII和凝血酶原等過程中不可缺少;血小板因子3和凝血因子Ⅲ的主要成分是磷脂,它們?yōu)槟^程幾個重要鏈式反應(yīng)提供“舞臺”。
1.3 Ca2+的其他生理功能 調(diào)節(jié)細胞功能的信使,細胞外Ca2+是重要的第一信使;調(diào)節(jié)酶的活性Ca2+是許多酶(例如脂肪酶、ATP酶等)的激活劑,Ca2+還能抑制1α-羥化酶的活性,從而影響代謝;維持神經(jīng)-肌肉的興奮性與Mg2+、Na+、K+等共同維持神經(jīng)-肌肉的正常興奮性。Ca2+可降低毛細血管和細胞膜的通透性,防止?jié)B出,控制炎癥和水腫[3]。
1.4 磷的其他生理功能 調(diào)控生物大分子的活性、酶蛋白及多種功能性蛋白質(zhì)的磷酸與脫磷酸化是機體調(diào)控機制中最普遍而重要的調(diào)節(jié)方式,與細胞的分化、增殖調(diào)控有著密切的關(guān)系[4];參與機體能量代謝的核心反應(yīng)ATP=ADP+Pi= AMP+Pi。磷是構(gòu)成核酸、磷脂、磷蛋白等遺傳物質(zhì)、生物膜結(jié)構(gòu),重要蛋白質(zhì)(各種酶類等)等基本組分的必需元素[5]。磷酸鹽(HPO42-/H2PO4-)是血液緩沖體系的重要組成成分,細胞內(nèi)的磷酸鹽參與許多酶促反應(yīng),如磷酸基轉(zhuǎn)移反應(yīng)、加磷酸分解反應(yīng)等。
2.1 小腸中的酸堿度 鈣、磷大部分在小腸的上段吸收,當(dāng)腸道內(nèi)容物呈酸性時有利于鈣和磷的吸收,酸性條件下可阻止磷酸鈣的形成。
2.2 飼料中鈣和磷的比例 鈣和磷的比例在1~1.5:1吸收效率比較高。當(dāng)鈣過多,磷酸根的形成量不足以溶解磷酸鈣而阻礙磷的吸收[6];反之,磷酸根過多與鈣結(jié)合不利于鈣的吸收。
2.3 維生素的D的補充 維生素D可以使小腸的酸度提高,促進鈣、磷的吸收。
2.4 飼料中草酸、植酸的含量 飼料中的草酸與鈣結(jié)合形成沉淀物,不易被單胃動物吸收,豬能部分利用植酸磷但不足以滿足自身需求,所以要在飼草中添加適量的植酸酶[7]。
2.5 其他因素 鎂過多時與消化道內(nèi)的磷酸根結(jié)合形成難以吸收的磷酸鎂,同時鎂鹽與鋁鹽會在腸壁上形成非溶性的鹽類表面,而抑制了腸道對于其他為微量元素的影響,同時鈣磷的吸收也會受到一定程度地抑制。
3.1 鈣、磷缺乏癥 食欲不振或廢絕,缺磷時更為明顯?;夹笙荨⑸L停滯、母豬不發(fā)情或?qū)遗洳辉小⒖蓪?dǎo)致永久性不育、產(chǎn)畸胎、死胎、產(chǎn)后泌乳量減少、公豬性機能降低、精子發(fā)育不良、活力差、豬喜歡啃食泥土、石頭等異物、相互舔食被毛或咬耳朵、母豬吃仔豬、幼年動物患佝僂癥、出現(xiàn)異食癖等癥狀。
3.2 鈣、磷過量的危害 鈣磷過量直接造成中毒的情況少見,但超過一定限度會降低動物的生產(chǎn)性能。當(dāng)食入過量鈣時,脂肪消化率下降,磷、鎂、鐵、錳和碘等代謝紊亂[8]。生長豬鈣量超過需要量的50%時,就會產(chǎn)生不良后果;磷過多,使血鈣降低。為了調(diào)節(jié)血鈣,刺激副甲狀腺分泌增多而引起副甲狀腺機能亢進,致使骨中磷大量分解,易產(chǎn)生跛行或長骨骨折。豬對于每千克日糧中鈣、磷的最大耐受量為1%和1.5%。超出其耐受量就會產(chǎn)生中毒現(xiàn)象。
4.1 鈣的排泄 由腸道排出的鈣約占鈣總排出量的80%,20%由腎排出。腸道排出的鈣主要是飼料和消化液中未被吸收的鈣,其排出量隨食入的鈣量和鈣的吸收狀況而變動。血漿鈣經(jīng)腎小球濾過。但其中絕大部分被腎小管重吸收,少部分隨尿排出。每日從尿排出的鈣量比較穩(wěn)定,受飼料的鈣量影響不大,但與血鈣水平有關(guān)。血鈣高則尿鈣排出增多,反之,血鈣下降則尿鈣排出減少。
4.2 磷的排泄 磷排泄與鈣相反,主要由腎排出,尿磷排出量占總排出量的60%~80%。由糞排出的約占總排出量的20%~40%。當(dāng)血磷濃度降低時,腎小管對磷的重吸收增強。由于磷主要由腎排出,故當(dāng)腎功能不全時,可引起高血磷。
每日鈣、磷的攝入量與排泄量取得動態(tài)平衡,血鈣、血磷水平維持相對穩(wěn)定,這有賴于3種激素的協(xié)同作用,即甲狀旁腺激素、降鈣素及1, 25-二羥膽鈣化醇[1, 25-(OH)2-D3]。
5.1 甲狀旁腺激素 (1)甲狀旁腺激素維持血鈣水平的機制,是調(diào)節(jié)血鈣水平的主要內(nèi)分泌素。切除甲狀旁腺后,血鈣很快下降,當(dāng)降至每100ml血漿7mg以下時,豬機體出現(xiàn)抽搐,嚴重時可導(dǎo)致死亡(由于呼吸肌痙攣而喪失肺通氣的能力)。若給豬注射甲狀旁腺激素,則血鈣上升。血鈣水平對甲狀旁腺激素的分泌起負反饋的調(diào)節(jié)作用,當(dāng)血鈣超過每100ml 12mg時,甲狀旁腺激素的分泌極少;反之,當(dāng)血鈣低于每100ml 4mg時,甲狀旁腺激素的分泌水平達到高峰。血鈣刺激甲狀旁腺激素的分泌是直接作用,無需其他激素的介入。甲狀旁腺激素通過對骨和腎的影響來實現(xiàn)對血鈣的調(diào)節(jié)。(2)甲狀旁腺激素對腎臟排磷的調(diào)節(jié)作用較對鈣重吸收的調(diào)節(jié)更明顯。甲狀旁腺激素刺激腎小管上皮細胞產(chǎn)生環(huán)腺苷酸(cAMP)。它增加鈣的重吸收,而抑制磷的重吸收,因此甲狀旁腺激素增加時可引起高血鈣與低血磷。
5.2 降鈣素 (1)甲狀腺的濾泡旁細胞 (C細胞)分泌一種可降低血鈣水平的激素,叫做降鈣素。用含高濃度鈣的溶液對甲狀腺-甲狀旁腺區(qū)進行局部灌流,導(dǎo)致外周血鈣水平降。血中降鈣素的濃度與血鈣水平密切相關(guān),當(dāng)血鈣水平在9.5mg每100mg以下時,用現(xiàn)有的方法測不出血中的降鈣素。當(dāng)血鈣水平界于13~21mg100mg之間時,降鈣素的分泌量與血鈣水平成正比關(guān)系,而甲狀旁腺激素與血鈣的關(guān)系恰與降鈣素相反。(2)降鈣素的生理作用是降低血鈣與血磷的水平,但對血鎂水平無影響。降鈣素直接抑制骨質(zhì)溶解,使釋放入血的骨鹽減少,同時骨骼仍繼續(xù)從血漿中攝取鈣,從而起到降低血鈣和血磷水平的作用。降鈣素可抑制腎小管對鈣、磷的重吸收,因而使尿鈣、尿磷增加,而使血鈣、血磷減少。降鈣素也可抑制腎臟中25-(OH)-D3-1-羥化酶的作用。因此,抑制25-(OH)-D3轉(zhuǎn)化成1, 25-(OH)2-D3,而后者能增加腸道對鈣的吸收,故降鈣素抑制腸道對鈣的吸收是間接的。
5.3 1, 25-二羥膽鈣化醇 體內(nèi)的維生素D3(膽鈣化醇)可來自食物,也可經(jīng)紫外線的作用將皮膚(哺乳動物)中的7-脫氫膽固醇轉(zhuǎn)變成D3。D3本身無代謝活性,只有在肝內(nèi)轉(zhuǎn)變成25-(OH)-D3,再在腎內(nèi)轉(zhuǎn)化成1, 25-二羥膽鈣化醇[1, 25-(OH)2-D3],才具有高的代謝活性。動物實驗表明,將D3,25-(OH)-D3及1,25-(OH)2-D3分別灌注到小腸內(nèi),小腸對鈣吸收的高峰分別在16,10及8h出現(xiàn),說明D3發(fā)揮作用需時間長。在活性強度上1, 25-(OH)2-D3較D3大8~10倍,25-(OH)-D3約大2倍。
鈣、磷在動物機體中起著重要作用。一方面是動物機體的組成成分,另一方面是參與機體內(nèi)很多重要的生化反應(yīng),如神經(jīng)興奮的傳導(dǎo),酶促反應(yīng)等。體內(nèi)過多或者缺少都會對機體造成不利的影響。因此,在日常的飼養(yǎng)管理中,了解動物體內(nèi)鈣、磷含量異常造成的病變以及選擇合理的補充制劑,并采取合理的補充方法顯得極為重要。
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(2020–07–17)
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