稀土元素的生物學(xué)功能及其在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

鄧蒙蒙 高 慧 劉建新 王迪銘*

(1.浙江大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院,奶業(yè)科學(xué)研究所,杭州 310058;2.浙江省畜牧技術(shù)推廣與種畜禽監(jiān)測(cè)總站,杭州 310021)

稀土元素位于元素周期表中ⅢB族,包括鑭系元素鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)以及鈧(Sc)、釔(Y),是這17種金屬元素的總稱。稀土元素的發(fā)現(xiàn)歷史悠久,首個(gè)稀土元素是在1788年由瑞典陸軍中尉Karl Axel Arrhenius發(fā)現(xiàn),他收集了黑色礦物釔礦,1794年芬蘭人Gadolin利用分級(jí)結(jié)晶法分離出釔,1947年美國(guó)人Marinsk等制得钷。據(jù)最新調(diào)查報(bào)告顯示,中國(guó)已成為全球稀土儲(chǔ)量最高的國(guó)家,約占全球稀土總儲(chǔ)量的33.8%[1]。同時(shí),我國(guó)也是對(duì)稀土開發(fā)利用最廣泛的國(guó)家之一。2006年,歐盟禁止在飼料中使用所有促進(jìn)生長(zhǎng)的抗生素,尋找安全、高效的新型飼料添加劑成為了從業(yè)者關(guān)注的重點(diǎn)。近年來(lái),由于稀土元素在提高畜禽生長(zhǎng)及生產(chǎn)性能方面的功效,被認(rèn)為是下一代具有功能的飼料添加劑。由于活潑的化學(xué)性質(zhì),稀土元素在哺乳動(dòng)物細(xì)胞生化代謝中發(fā)揮重要催化作用,因此通常以有機(jī)或無(wú)機(jī)形式作為家禽和豬的飼料添加劑[2]。研究顯示,有機(jī)稀土元素化合物(如檸檬酸稀土、氨基酸稀土螯合鹽等)可顯著提高非反芻動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率和生長(zhǎng)性能[3-6]。同時(shí),已有研究證實(shí),有機(jī)稀土元素化合物對(duì)反芻動(dòng)物瘤胃發(fā)酵活力也發(fā)揮積極調(diào)節(jié)作用[7-8]。前人綜述多集中在有機(jī)稀土元素化合物對(duì)畜禽生長(zhǎng)及生產(chǎn)性能的影響,而無(wú)機(jī)稀土元素在動(dòng)物生產(chǎn)中的表現(xiàn)少有提及。因此,本文綜述了稀土元素的理化性質(zhì)、生物學(xué)功能及其在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用,總結(jié)并討論了有機(jī)/無(wú)機(jī)稀土元素在動(dòng)物生產(chǎn)中應(yīng)用情況,以期為利用稀土元素作為新型飼料添加劑配制飼糧提供更為全面的參考,以及為飼糧補(bǔ)飼稀土元素在動(dòng)物實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用提供廣泛的實(shí)踐參考。

1 稀土元素的理化性質(zhì)

稀土元素在地殼中含量豐富[9],主要以稀土礦物形式存在,多為混合態(tài)。地殼中的稀土元素含量比銀(Ag)或汞(Hg)更高,其中以鈰含量最高,在地殼中的儲(chǔ)量與銅(Cu)相差無(wú)幾[10]。稀土化合物柔軟、延展性好,鑭系銅氧化物在超低溫下甚至?xí)憩F(xiàn)出超導(dǎo)性[11]。在自然界中,稀土元素主要以磷酸鹽形式存在,部分以氧化物、硅酸鹽、碳酸鹽和鹵素化合物等形式存在。稀土元素金屬的化學(xué)活性很強(qiáng),對(duì)氫、碳、氮、氧、硫、磷和鹵素具有極強(qiáng)的親和力[12],被廣泛應(yīng)用于催化反應(yīng)中。近年來(lái),稀土元素已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、工業(yè)和畜牧業(yè)等領(lǐng)域。Martin等[13]研究表明,由于鈰和鑭的原子半徑與鈣(Ca)或其他金屬離子的原子半徑相似,它們的第一電離能接近堿土金屬的電離能,可能在動(dòng)物的生長(zhǎng)與代謝中作為輔助因子取代鈣或其他金屬離子。

2 稀土元素的生物學(xué)功能

2.1 增強(qiáng)酶活性

酶是細(xì)胞內(nèi)部生化反應(yīng)加速的生物催化劑,是介導(dǎo)動(dòng)物機(jī)體新陳代謝的生命活性物質(zhì),負(fù)責(zé)催化體內(nèi)多種新陳代謝和能量轉(zhuǎn)換過(guò)程。稀土元素作為金屬活化劑,可以與酶結(jié)合,改變其構(gòu)象和催化活性,激活酶活反應(yīng)系統(tǒng),從而促進(jìn)酶的反應(yīng)速率,提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的代謝效率。Ou等[14]認(rèn)為,稀土元素可以誘導(dǎo)仔豬腸道消化酶分泌和提高腸道消化酶活性。Xun等[8]研究表明,有機(jī)檸檬酸稀土對(duì)反芻動(dòng)物消化道消化酶的調(diào)節(jié)是一種不依賴劑量的方式。有機(jī)稀土元素化合物還可以提高肉牛肝臟中脂蛋白酯酶(LPL)的活性,降低脂肪酸合成酶(FAS)和蘋果酸脫氫酶(MDH)的活性[15]。有機(jī)稀土殼聚糖螯合鹽可提高雞內(nèi)臟Na+-K+-ATP酶和Ca2+-Mg2+-ATP酶的活性[16]。這可能是由于稀土元素獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu),可與蛋白質(zhì)直接結(jié)合,從而影響酶的活性;同時(shí),低濃度的稀土金屬離子進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi),可促進(jìn)鈣離子內(nèi)流,激活Na+-K+-ATP酶的活性[17]。此外,無(wú)機(jī)稀土元素化合物三氧化二鑭(La2O3)納米顆粒和氯化鑭(LaCl3)也被證實(shí)可以增強(qiáng)過(guò)氧化氫酶(CAT)的活性[18]。研究發(fā)現(xiàn),有機(jī)稀土殼聚糖螯合鹽能影響蛋雞十二指腸中α-淀粉酶、脂肪酶和胰蛋白酶的活性[19],無(wú)機(jī)稀土元素化合物納米氧化鈰也能影響蛋雞腸道蛋白酶基因的表達(dá)以及胰蛋白酶的合成與分泌[20],這提示稀土元素對(duì)動(dòng)物機(jī)體消化酶的調(diào)節(jié)作用可能不依賴于殼聚糖等化合物。綜上所述,稀土元素可以通過(guò)影響動(dòng)物消化道或能量代謝相關(guān)酶的活性,從而影響動(dòng)物的生產(chǎn)性能。

2.2 增強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)素吸收

作為飼料添加劑的稀土元素,可以提高動(dòng)物對(duì)飼料中營(yíng)養(yǎng)成分的消化和吸收,促進(jìn)動(dòng)物的生長(zhǎng),從而提高動(dòng)物的生長(zhǎng)性能。稀土元素可通過(guò)提高蛋白質(zhì)代謝、與其他礦物元素協(xié)同或拮抗,從而提高營(yíng)養(yǎng)素的吸收率。研究表明,飼糧添加無(wú)機(jī)稀土混合物可能會(huì)影響反芻動(dòng)物消化道中消化液分泌以及其通透性,進(jìn)而影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收[7]。在豬飼糧中添加150 mg/kg無(wú)機(jī)稀土元素,其氮、碳水化合物的吸收以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率均得到了明顯提高[21]。上述結(jié)果表明無(wú)機(jī)形式稀土元素對(duì)反芻與非反芻動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化和吸收均有提高效果。Han等[22]研究表明,仔豬飼糧添加0.1%的有機(jī)稀土礦物酵母,可顯著提高干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、鈣、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的代謝率。Cai等[3]研究發(fā)現(xiàn),育肥豬飼糧中添加適量有機(jī)稀土礦物酵母,其總能和干物質(zhì)全消化道消化率升高,這與Han等[22]的研究結(jié)果一致。由于稀土金屬離子的性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)與鈣離子相似,在動(dòng)物的生長(zhǎng)和代謝中可作為輔助因子取代或干擾鈣離子,從而影響部分生理功能,如調(diào)控營(yíng)養(yǎng)素的吸收等。因此,根據(jù)不同階段畜禽消化酶活性的特異性,添加相應(yīng)的稀土元素可有效提升動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)素的利用效率。

2.3 抑制細(xì)菌生長(zhǎng)

與傳統(tǒng)抑菌金屬離子(如銀離子)相比,稀土金屬離子具有更好的抑菌性能,且光穩(wěn)定性好、毒性低。馮小強(qiáng)等[23]研究發(fā)現(xiàn),有機(jī)稀土殼糖胺螯合鹽可以抑制有害菌群生長(zhǎng),且稀土金屬離子與殼糖胺的摩爾比越高,抑菌效果越好。飼糧中添加稀土元素可以破壞感染性細(xì)菌。Zhang等[24]和Peng等[25]的體外試驗(yàn)均發(fā)現(xiàn),無(wú)論是有機(jī)稀土檸檬酸鹽鈰還是無(wú)機(jī)離子形式的鑭離子(La3+),均以劑量依賴的方式抑制幾種細(xì)菌的生長(zhǎng)。楊自芳等[26]也發(fā)現(xiàn),有機(jī)稀土殼糖胺螯合鹽可以顯著抑制大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的生長(zhǎng)。這可能是由于其可以破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜,在內(nèi)部抑制其分裂繁殖。無(wú)機(jī)形式的納米稀土化合物也可抑制金黃色葡萄球菌的生物膜活性,并降低微生物細(xì)胞活力[27]。此外,有機(jī)形式稀土元素的抑菌性能優(yōu)于無(wú)機(jī)形式稀土元素[28]。因此,進(jìn)一步開發(fā)具有關(guān)鍵致病菌靶向效力的稀土元素,將有效改善畜禽微生物源疾病的發(fā)生。

2.4 調(diào)節(jié)免疫功能

近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn),稀土元素在動(dòng)物機(jī)體免疫功能調(diào)控中發(fā)揮重要作用。稀土金屬離子具有類似腎上腺皮質(zhì)激素的作用,能夠促進(jìn)炎癥愈合。體外研究表明,無(wú)機(jī)離子形式的鈰離子(Ce3+)和La3+影響骨髓內(nèi)血細(xì)胞的產(chǎn)生,并以劑量依賴的方式降低白細(xì)胞的產(chǎn)生[12]。Durmu等[29]發(fā)現(xiàn),蛋雞飼糧中添加無(wú)機(jī)稀土元素化合物L(fēng)a2O3對(duì)其免疫反應(yīng)有積極影響,對(duì)血清超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GPx)活性無(wú)顯著影響,但顯著降低了血清丙二醛(MDA)含量。Cheng等[30]發(fā)現(xiàn),LaCl3、氯化鈰(CeCl3)和氯化釹(NdCl3)3種稀土元素氯化物可顯著抑制小鼠血清免疫球蛋白M(IgM)含量,表明稀土元素對(duì)體液免疫具有重要的調(diào)節(jié)作用。在肉雞飼糧中添加適量的有機(jī)稀土殼糖胺螯合鹽可提高其血清和肝臟中總抗氧化能力,增加血清和空腸中白細(xì)胞介素-2(IL-2)、白細(xì)胞介素-4(IL-4)含量,降低空腸中Toll樣受體4(TLR4)/核因子-κB(NF-κB)通路相關(guān)基因表達(dá),使空腸中IgM、分泌性免疫球蛋白A(sIgA)、免疫球蛋白G(IgG)的含量顯著提升,最終改善動(dòng)物的健康狀況[31]。眾多研究均表明,稀土元素具有提高免疫細(xì)胞活性、刺激免疫球蛋白、刺激吞噬細(xì)胞吞噬病原體等多種免疫調(diào)節(jié)功能。

2.5 調(diào)節(jié)激素分泌

稀土元素對(duì)動(dòng)物體內(nèi)激素活性也有一定影響[5]。鑭和鈰已被證實(shí)可顯著降低豬血清中生長(zhǎng)抑制素并提高生長(zhǎng)激素水平,主要是由于其可以調(diào)控下丘腦-垂體軸,抑制下丘腦釋放生長(zhǎng)抑素,并促進(jìn)腦下垂體細(xì)胞分泌生長(zhǎng)激素[32]。有機(jī)稀土殼糖胺螯合鹽可以顯著提高胰島素樣生長(zhǎng)因子-Ⅰ(IGF-Ⅰ)mRNA在肝臟和卵巢中的表達(dá),提高蛋雞的生產(chǎn)性能[33]。Qin等[34]的體外試驗(yàn)表明,無(wú)機(jī)稀土氧化鈰納米顆粒通過(guò)調(diào)節(jié)小鼠睪丸間質(zhì)細(xì)胞的抗氧化能力和生物時(shí)鐘(Clock)基因表達(dá),保護(hù)睪丸的激素合成。Wang等[35]研究發(fā)現(xiàn),飼糧中添加100 mg/kg無(wú)機(jī)稀土化合物L(fēng)aCl3可提高育肥豬血清中生長(zhǎng)激素含量、峰值及基線水平。飼糧中添加無(wú)機(jī)稀土混合物可顯著增加仔豬血清中三碘甲狀腺原氨酸(T3)含量[36]。高艷榮等[37]研究表明,無(wú)機(jī)稀土硝酸釹和硝酸鈰灌胃可顯著提高大鼠血清三碘甲狀腺原氨酸、四碘甲狀腺原氨酸(T4)含量,從而對(duì)內(nèi)分泌系統(tǒng)產(chǎn)生影響。甲狀腺激素是生長(zhǎng)激素發(fā)揮作用的前提條件。由此可見(jiàn),稀土元素能夠通過(guò)提高動(dòng)物體內(nèi)相關(guān)激素的豐,從而改善動(dòng)物生長(zhǎng)性能。

2.6 調(diào)控胃腸道菌群

稀土元素在胃腸道內(nèi)發(fā)揮功能,與微生物群落相互作用,最終調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)攝取、消化和利用。前人研究表明,稀土元素通過(guò)促進(jìn)胃腸道菌群的發(fā)育來(lái)促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)[38]。許甲平等[39]研究表明,稀土元素鑭能與有害菌結(jié)合,影響其核酸酶活性和功能并且抑制其生長(zhǎng),從而使動(dòng)物腸道內(nèi)菌群保持平衡,提高免疫力。有機(jī)稀土殼糖胺螯合鹽能夠維持?jǐn)嗄套胸i腸道微生物平衡,提高其生長(zhǎng)性能和養(yǎng)分消化利用率[40]。Zhang等[41]在體外瘤胃發(fā)酵試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),添加無(wú)機(jī)稀土元素化合物L(fēng)aCl3可影響反芻動(dòng)物瘤胃微生物區(qū)系,降低產(chǎn)甲烷菌、原蟲的相對(duì)豐度,提高產(chǎn)琥珀酸絲狀桿菌的相對(duì)豐度。稀土元素能影響反芻動(dòng)物瘤胃微生物生態(tài)系統(tǒng),添加100～300 mg/kg的有機(jī)稀土檸檬酸鹽可降低綿羊瘤胃pH,并進(jìn)一步持續(xù)改善瘤胃微生物蛋白合成,提高瘤胃纖維素分解細(xì)菌的活性[8]。Zhao等[42]研究發(fā)現(xiàn),鈰離子濃度低于400 μg/mL時(shí)刺激大腸桿菌生長(zhǎng),大于等于400 μg/mL時(shí)抑制大腸桿菌生長(zhǎng)。由此可見(jiàn),低濃度的稀土元素對(duì)微生物生長(zhǎng)起促進(jìn)作用,而高濃度的稀土元素則有抑制作用。

3 稀土元素在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

稀土元素已被證明可以有效改善肉雞的體增重(BWG)和飼料轉(zhuǎn)化率(FCR)[12],且少量補(bǔ)充可增加蛋雞的產(chǎn)蛋量[43-44]。Lu等[19]研究表明,飼糧中添加有機(jī)稀土殼糖胺螯合鹽顯著提高了蛋雞的平均日采食量(ADFI)和平均日產(chǎn)蛋量,并且在一定劑量范圍內(nèi),十二指腸中α-淀粉酶、脂肪酶和胰蛋白酶的活性也有所提高。在肉雞飼糧中補(bǔ)充適量有機(jī)稀土殼糖胺螯合鹽也可提高平均日增重并降低料重比,對(duì)其生長(zhǎng)性能、免疫功能和抗氧化能力具有有益的影響[31]。有機(jī)稀土元素化合物在肉雞生產(chǎn)中還有降低硫化氫氣體釋放量,改善肉品質(zhì)的效果[45]。飼糧中添加無(wú)機(jī)稀土元素化合物氧化鈰后,蛋雞血清鈣、磷含量顯著升高,SOD活性和MDA含量顯著降低[46]。無(wú)機(jī)稀土元素化合物納米氧化鈰作為催化劑,已被應(yīng)用在家禽糞便處理中[47]。Li等[48]研究表明,在產(chǎn)蛋后期蛋雞飼糧中添加有機(jī)稀土元素化合物會(huì)顯著降低蛋雞的蛋殼厚度,并且在高劑量添加時(shí)顯著降低梭桿菌門和梭桿菌屬的相對(duì)豐度,同時(shí)顯著增加瘤胃球菌屬和亞顆粒球菌屬的相對(duì)豐度,對(duì)卵子質(zhì)量和腸道形態(tài)產(chǎn)生負(fù)面影響,并改變腸道微生物群的多樣性和組成。Eleraky等[49]的研究表明,補(bǔ)飼有機(jī)稀土元素對(duì)日本鵪鶉的生長(zhǎng)性能有顯著影響,可增加體重,提高飼料轉(zhuǎn)化率以及蛋白質(zhì)和能量利用效率。綜上所述,補(bǔ)飼稀土元素可有效減少家禽機(jī)體的應(yīng)激水平,優(yōu)化菌群結(jié)構(gòu),最終改善其生產(chǎn)性能。

3.2 在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

在豬生產(chǎn)中,稀土元素作為飼料添加劑的應(yīng)用研究較多。早期研究表明,補(bǔ)充較高劑量的無(wú)機(jī)稀土元素化合物(LaCl3、CeCl3等)可所提高仔豬的生長(zhǎng)性能[35-36]。補(bǔ)充較高劑量的有機(jī)檸檬酸稀土混合物則會(huì)降低仔豬的采食量,降低血清三碘甲狀腺原氨酸含量[4]。Cai等[3]研究表明,育肥豬的ADG和FCR隨飼糧中有機(jī)稀土礦物酵母水平的增加呈線性增加,這與Kraatz等[50]的研究結(jié)果不一致。Kraatz等[50]研究發(fā)現(xiàn),在斷奶仔豬飼糧中添加200 mg/kg的有機(jī)檸檬酸稀土,對(duì)其生長(zhǎng)性能、糞重比和糞便微生物群沒(méi)有顯著影響。這提示,稀土元素的不同添加形式、飼喂動(dòng)物的不同生理階段都有可能影響稀土元素飼料添加劑的作用效果。此外,研究發(fā)現(xiàn),添加稀土元素3個(gè)月對(duì)豬的肌肉、肝臟和腎臟沒(méi)有殘留影響[36]。添加有機(jī)稀土元素化合物還可以減少圍產(chǎn)母豬飼糧中蛋白質(zhì)的用量[51]。除稀土元素混合物外,在飼糧中單獨(dú)添加100 mg/kg無(wú)機(jī)形式的鑭可使豬的ADG和FCR分別提高12.95%和6.78%[35]。在Han等[22]的試驗(yàn)中,飼喂斷奶仔豬添加了抗生素、氧化鋅和有機(jī)稀土礦物酵母的3種飼糧后,添加有機(jī)稀土礦物酵母組仔豬的干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、鈣、磷、組氨酸、賴氨酸、蘇氨酸和纈氨酸的消化率和總能均顯著高于添加氧化鋅組,添加抗生素組豬的養(yǎng)分消化率往往介于添加有機(jī)稀土礦物酵母組和添加氧化鋅組之間,而生長(zhǎng)性能卻沒(méi)有顯著差異,表明有機(jī)稀土礦物酵母可以作為保育豬飼糧中的生長(zhǎng)促進(jìn)劑。在生產(chǎn)實(shí)踐中,有機(jī)形式與無(wú)機(jī)形式的稀土元素飼料添加劑可能會(huì)因其稀土元素含量不同可能造成生產(chǎn)表現(xiàn)差異,這提示需要進(jìn)一步確定添加劑中稀土元素的最佳含量,從而補(bǔ)飼合適劑量的稀土元素,提高豬生長(zhǎng)相關(guān)激素水平,提高其免疫能力及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率,最終提高豬的生產(chǎn)性能。

3.3 在反芻動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

與單胃動(dòng)物相比,稀土元素飼料添加劑還未廣泛應(yīng)用在反芻動(dòng)物生產(chǎn)中。前人研究表明,添加無(wú)機(jī)形式的稀土氧化物和稀土硝酸鹽可以提高育肥牛的日增重和奶牛的產(chǎn)奶量[12]。稀土元素在改善反芻動(dòng)物瘤胃微生物區(qū)系、提高飼料利用率方面也有顯著成效。在反芻動(dòng)物飼糧中添加無(wú)機(jī)稀土元素化合物可顯著提高瘤胃對(duì)中性洗滌纖維(NDF)的利用度[52],增加揮發(fā)性脂肪酸(VFA)含量[7]。在肉牛飼糧中添加無(wú)機(jī)稀土元素化合物L(fēng)aCl3,隨著添加量的增加,瘤胃中總揮發(fā)性脂肪酸(VFA)和丙酸含量呈線性和二次增長(zhǎng),表明飼糧中添加LaCl3改善了肉牛的瘤胃發(fā)酵[52]。Adu等[53]研究發(fā)現(xiàn),添加無(wú)機(jī)稀土元素化合物L(fēng)a2O3使西非矮羊體重增加,但其血清和血液學(xué)指標(biāo)沒(méi)有顯著變化。Xu等[15]研究表明,飼糧中添加檸檬酸稀土對(duì)肉牛的生長(zhǎng)性能和胃腸道消化率有積極反應(yīng),400 mg/kg組的ADFI最大,ADG最佳,料重比最小,且檸檬酸稀土的添加可以有效地調(diào)節(jié)瘤胃微生物群,促進(jìn)瘤胃纖維的消化率,抑制脂質(zhì)沉積,提高肌肉粗蛋白質(zhì)含量[54]。李浩等[55]的研究也表明,飼糧中添加有機(jī)稀土殼糖胺螯合鹽對(duì)水牛犢牛的生長(zhǎng)性能和養(yǎng)分表觀消化率有提高作用,且能夠調(diào)節(jié)瘤胃菌群結(jié)構(gòu),以0.06%添加水平效果較佳。Renner等[56]發(fā)現(xiàn),在公牛飼糧中補(bǔ)充適量檸檬酸稀土?xí)r,外周血單核細(xì)胞的增殖明顯增高,表明稀土元素可能在增強(qiáng)牛免疫系統(tǒng)方面發(fā)揮潛在作用。綜上所述,給反芻動(dòng)物補(bǔ)飼一定劑量的稀土元素可以改善瘤胃環(huán)境,提高飼糧中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率,進(jìn)而提高其乳品質(zhì)、肉品質(zhì)等生產(chǎn)性能以及生長(zhǎng)性能。

3.4 在其他動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

研究表明,飼料中添加300 mg/kg有機(jī)稀土殼糖胺螯合鹽時(shí),大菱鲆的生長(zhǎng)性能、血清中細(xì)菌吞噬指數(shù)及SOD活性均得到提高;但超過(guò)一定劑量時(shí),會(huì)使魚體蛋白質(zhì)組分、脂類含量降低,免疫能力降低,血清中SOD活性和MDA含量降低[57]。給大鼠靜脈注射無(wú)機(jī)稀土元素化合物L(fēng)a2O3納米顆粒對(duì)其無(wú)不良影響[58]。Nikitchenko等[59]研究發(fā)現(xiàn),無(wú)機(jī)稀土基原釩酸鹽納米顆粒(OV NPs)對(duì)Wistar大鼠肝臟和血液中的氧化/抗氧化平衡具有與年齡相關(guān)的有益作用;進(jìn)一步研究表明,OV NPs不僅具有直接的抗氧化作用,而且對(duì)生物能量過(guò)程的輕微抑制以及對(duì)谷胱甘肽依賴性抗氧化系統(tǒng)的觸發(fā)可能是它們對(duì)衰老生物體有益影響的主要機(jī)制[60]。Ladipo等[61]研究發(fā)現(xiàn),飼糧中添加無(wú)機(jī)稀土元素化合物氧化鈰可顯著改善兔的ADFI、BWG和FCR,并且對(duì)血清生化指標(biāo)和血液學(xué)指標(biāo)無(wú)顯著影響。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn),無(wú)機(jī)稀土元素化合物四氟化釔鈉(NaYF4)納米顆粒在未改變小鼠代謝活動(dòng)的情況下,通過(guò)提高肝臟羧酸酯酶(Ces2h)表達(dá),降低了肝臟甘油三酯和膽固醇含量,即減少了中性脂質(zhì)的積累,減輕了體重和肝臟脂肪變性[62],這對(duì)調(diào)節(jié)遺傳性肥胖及高脂飲食引起的肥胖和脂肪肝疾病具有重要意義。因此,在未來(lái),新形式的稀土元素可能會(huì)被更加廣泛地研究并且應(yīng)用到動(dòng)物生產(chǎn)實(shí)踐中去。

4 小結(jié)與展望

綜上所述,稀土元素具有獨(dú)特的理化性質(zhì),在動(dòng)物體內(nèi)可參與多種代謝過(guò)程,并在畜禽高效生產(chǎn)和健康維持方面發(fā)揮重要作用[63]。目前,大部分研究主要聚焦于稀土元素化合物或混合物在動(dòng)物生產(chǎn)上的應(yīng)用,而單個(gè)稀土元素在動(dòng)物生產(chǎn)方面的應(yīng)用研究有待進(jìn)一步探索。在前人研究基礎(chǔ)上,今后應(yīng)進(jìn)一步挖掘稀土元素在酶活性調(diào)節(jié)、營(yíng)養(yǎng)素吸收代謝、致病微生物殺滅、免疫功能調(diào)節(jié)、激素分泌調(diào)控等方面的功能,可為進(jìn)一步優(yōu)化動(dòng)物生長(zhǎng)表型和提升牧場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益提供新的思路;進(jìn)一步探究不同形式稀土元素對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)的不同影響,可為新形式稀土元素的應(yīng)用及高效安全飼料添加劑的開發(fā)提供參考;進(jìn)一步研究稀土元素劑量效應(yīng),并針對(duì)動(dòng)物種類、生理狀態(tài)等因素開展系統(tǒng)試驗(yàn),明確稀土元素最佳添加量,可為稀土元素在動(dòng)物飼糧中的推廣和動(dòng)物生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用提供更多、更權(quán)威的數(shù)據(jù)。