纳米硒在动物生产中的应用研究进展

   日期:2020-03-26     来源:互联网    作者:admin    浏览:9    评论:0    
核心提示:河北农业大学动物科技学院/陈辉黄仁录*邸科前潘栋 摘要:纳米硒(Nano-Se)是以蛋白质为分散剂的单质硒纳米粒子。该文综述了纳米硒
河北农业大学动物科技学院/陈辉黄仁录*邸科前潘栋
摘要:纳米硒(Nano-Se)是以蛋白质为分散剂的单质硒纳米粒子。该文综述了纳米硒的生物学功能以及在动物生产中的应用研究进展。
关键词:纳米硒;动物生产;进展

1纳米技术
目前比较统一的对纳米技术的定义是:在1~100nm空间内,研究电子、原子和分子运动规律和特性的技术(Schoonman,2000)[1]。纳米技术是伴随纳米材料研究发展起来的。我们一般所说的纳米材料是指晶粒尺寸为纳米级(10-9米)的超细材料。早在1950年时,科学家们就曾预言,如果我们对物体微小规模上的排列方式加以控制,我们就能获得大量的异于物质本体的特性,从而使物质世界产生丰富的变化。扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)的应用,具有空前高的空间分辨率,不但可直接观察到物质表面的原子结构,还可以作为一种表面加工工具在纳米尺度上对各种表项进行刻蚀和修饰,实现纳米加工,甚至可以移动并定位单个原于、分子,使我们在介观领域更进一步的了解物质的特性。
2纳米元素硒
一般认为,零价元素硒,如灰和黑色元素硒,几乎无生物活性和毒性(WHOworkinggroup,1987)[2]。Nutta11(1985)[3]提出胶体状态红色元素硒具有或在特定环境下具有生物活性的假说,由于当时无试验证据,加上一些微生物中红色元素硒对微生物既无生物活性也无毒性,是作为代谢终端产物存在的概念,以及灰和黑色元素硒没有生物活性和毒性的概念,他的假说未得到研究证实。
纳米硒是以蛋白质为为核、红色元素硒为膜和以蛋白质为分散剂的红色元素硒的纳米粒子,粒径在80nm以内,是单质硒。这种纳米硒对热稳定.不转化形成灰或黑色元素硒。体外研究中观察到,蛋白质能够控制红色元素硒原子的聚合。从而形成以蛋白质为核、红色元素硒为膜和以蛋白质为分散剂的纳米粒子。这种纳米硒对热稳定,不转化形成灰或黑色元素硒。常规制备的是大颗粒、浑浊状态红色元素硒,而生物体形成的是纳米尺度、胶体状态红色元素硒。两种硒状态的明显不同,说明生物体内存在着能控制元素硒原子聚合的物质。目前,对于红色元素硒生物性质的认识是模糊的。一些微生物对无机硒有耐受性,原因是将无机硒转化形成为对这些微生物无毒性的处于胶体状态的红色元素硒(Garbisuetal.,1995;Tomeietal.,1995)[4,5]。
3纳米硒的生物学功能及在动物生产中的应用
3.1纳米硒的低毒性
高学云等(2000b,2000c)[6,7]研究了纳米硒的急性毒性、生物利用性以及对小鼠Lewis肺癌移植瘤的抗肿瘤功效,结果表明,纳米硒的急性毒性约为亚硒酸钠的1/7;纳米硒和亚硒酸钠都能被小鼠很好地利用,都能使血中谷肤甘肤过氧化物酶活性提高;纳米硒具有良好的抗Lewis肺癌移植瘤功效。Zhang等(2001)[8]体外研究证实,纳米硒与GSH的反应速率仅仅是Na2SeO3与GSH的反应速率的1/12.3,这可能是纳米硒毒性较低的机制之一。
3.2纳米硒的抗氧化功能
肉鸡缺硒(饲喂基础日粮)状态下机体主要抗氧化酶Gpx、SOD和CAT活性严重下降,导致机体活性氧自由基水平以及脂质过氧化终末代谢产物丙二醛(MDA)含量显著升高。Gpx、SOD和CAT是动物机体的主要抗氧化酶,它们的含量和活性影响机体内的活性氧自由基水平以及脂质过氧化终末代谢产物丙二醛(MDA)含量。T-AOC是衡量机体总抗氧化能力的指标,它的高低代表机体的总抗氧化能力。由于硒是Gpx的组成成分,并且位于Gpx的活性中心,缺硒直接导致Gpx合成量下降以及Gpx活性降低;虽然硒不是T-SOD和CAT的组成成分,但动物缺硒状态下组织合成各种抗氧化酶

的机能下降,其依赖于硒的Gpx活性降低,Gpx活性的降低直接影响H2O2的降解,使细胞内H2O2的水平增高,继之蓄积的H2O2可使T-SOD活性下降,致使02-蓄积,又连锁性地引起Gpx和CAT失活,T-AOC相应的降低。这种过程造成恶性循环,使组织内产生的。02-和H2O2不能及时清除,导致脂质过氧化增强,机体活性氧自由基水平和MDA含量显著升高(高铭宇等,2001)[9]。纳米硒能显著地提高Gpx活性,机体组织清除自由基、脂质过氧化物的能力增强,相应地机体内自由基水平和丙二醛(MDA)含量降低。纳米硒在高剂量硒水平下所表现出的抗氧化能力强于硒代蛋氨酸和亚硒酸钠的机理尽管不是很清楚,但是有一点可以肯定的是,纳米硒所具有的表面及界面效应、催化特异性、低毒性是造成这一结果的主要原因。
张劲松等(2000)[10]采用D-半乳糖小鼠衰老和黑腹果蝇生存模型,评价纳米硒的抗氧化和延长生存时间作用,结果表明,纳米硒能显著降低小鼠全血丙二醛含量和提高小鼠全血谷肤甘肤过氧化物酶活性,显著延长黑腹果蝇生存时间,说明适当剂量的纳米硒具有延缓衰老保健作用。杨陟华等(1999)[11]研究了纳米硒对用D-半乳糖造成的小鼠免疫失衡和氧化损伤的保护作用,结果表明,纳米硒不但可以降低由于连续注射D-半乳糖引起的体内自由基的升高,而且可以抑制由于连续注射D-半乳糖引起的小鼠免疫功能的失衡,从而证实纳米硒有一定的生物利用率和生物功效。
3.3纳米硒的免疫调节功能
纳米硒的体液免疫效能高于硒代蛋氨酸和亚硒酸钠,并且纳米硒免疫效能的Weinberg剂量-效应的最适剂量范围更宽,可能源于纳米粒子奇异性质在生物体内的表现,与纳米硒独特的生物学效应有关。纳米硒在提高小鼠免疫功能的作用机理上与硒代蛋氨酸和亚硒酸钠可能存在不同之处,其增强机体免疫机能的机理有待于进一步探讨,推测与其抗氧化作用有关。可以明确的是,在高剂量硒水平下,纳米硒的抗氧化作用强于硒代蛋氨酸和亚硒酸钠,机体中合成免疫球蛋白的能力高于硒代蛋氨酸和亚硒酸钠,从而导致高剂量硒水平下纳米硒组肉鸡的体液免疫机能高于硒代蛋氨酸组和亚硒酸钠组。高学云等(2000a)[12]采用动物试验研究纳米硒对免疫功能的调节作用,结果表明,与对照组比,纳米硒与亚硒酸纳各剂量组的小鼠脏器重量及其指数无明显变化;纳米硒中,高剂量组小鼠的细胞免疫功能、体液免疫功能和巨噬细胞吞噬功能明显升高,而亚硒酸钠各剂量组的上述免疫指标无明显变化,说明纳米硒对小鼠免疫功能有明显的调节作用。
4结语
纳米技术的发展使越来越多的微量矿物质的纳米化成为可能,例如己经利用纳米技术制备了一部分纳米态微量元素:纳米铜、纳米铁、纳米锌等,对这些纳米态添加剂的生物学效应研究会使动物营养学的研究从宏观、微观领域向介观领域拓展,从而为纳米科技在动物生产中的应用奠定坚实的理论基础。

参考文献
[1]SchoonmanJ.Nanostructuredmaterialinsolidstateionics.SolidStateIonics,2000,135(1-4):5~19
[2]WHOWorkinggroup.Selenium.Environmentalhealthcriteria,1987,58:306~307
[3]NuttallKL.1985,Elementalseleniumandglutathionereductase.MedHypotheses,16(2):155~158
[4]GarbisuC,GonzalezS,YangWH,etal.physiologicalmechanismsregulatingtheconversionofselenitetoelementalseleniumbybac

illussubtilis.Biofactors,1995,5(1):29~37
[5]TomeiEA,BartonLL,SemanskiCL,etal.Transformationofselenateandselenitetoelementalseleniumbydesulfovibriodesulfuricans.JournalofIndustrialMicrobiology,1995,14(3-4):329~336
[6]高学云,张劲松,张立德.纳米红色元素硒对小鼠的免疫功能的调节作用[J].中国公共卫生,2000,16(5):421~422
[7]高学云,张劲松,张立德.纳米红色元素硒的急性毒性和生物利用性[J].卫生研究.2000,29(1):57~58
[8]ZhangJS,GaoXY,ZhangLD,BaoYp.Biologicaleffectsofananoredelementalselenium[J].BioFactors,2001,15:27~38
[9]高铭宇,杨鹰等.硒和上互作用及对肉用鸡胰腺抗氧化功能的影响[J].中国兽医科技,2001,31(4):23~26
[10]张劲松,高学云,张立德等.蛋白质分散的纳米红色元素硒的延缓衰老作用[J].营养学报,2000,22(3):219~222
[11]杨陟华,朱茂祥,龚治芬等.纳米硒对D-半乳糖造成小鼠免疫失衡和氧化损伤的保护作用[J].微量元素与健康研究,1999,16(1):4~7
[12]高学云,张劲松,张立德等.纳米红色元素硒对C57小鼠Lewis肺癌移植瘤形成与转移的影响[J].中国公共卫生,2000,16(2):109~110

 
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