現代養豬雜誌社


世界華文養豬雜誌的領導者
友站連結

鋅對豬金屬硫蛋白(Metallothionein)基因表達的影響

戈定軍

    鋅是在對細胞的功能,和結構完整性的關鍵,並有助於一些包括基因表達的重要過程(Cousins,1996;O’Halloran,1993;Silva and Williams,1991)。用於為這些統合提供鋅的功能,是在由細胞質膜以及在細胞內位點轉置運轉(McMahon and Cousins,1998)調節。肝臟也是感染和氧化緊迫代謝反應的一個關鍵組成部分。出現金屬硫蛋白(MT),富含半胱氨酸的鋅結合蛋白,表達鏈接到這些代謝改變(Andrews,2000;Davis and Cousins,2000)。與人類受試者的實驗表明,當金屬硫蛋白的表現,是膳食鋅供給受到限制或補充被改變。紅血球細胞的金屬硫蛋白的蛋白質濃度,如通過酶聯免疫吸附試驗(ELISA)測定,一個滯後期之後6天,減少或升高,當這些受試者的飲食攝入鋅會相應調整(Grider等人,1990;Sullivan等人,1998)。從缺鋅的大鼠,都在紅血細胞中觀察到類似的變化(Robertson等人,1989)

        Imbra and Karin(1987)建議,金屬硫蛋白(MT),是低分子量的,高度可誘導的,重金屬結合蛋白,充當細胞內鋅的新陳代謝之調節。鋅的需求系統之間,是參與幾種酶對DNA的複製和修復。因此,在DNA合成活性的週期,有可能對鋅的需求增加,這可能是由升高的金屬硫蛋白合成得到滿足。

Kimball等人,(1995)報導,鋅的缺乏導致肝蛋白質合成率較低。蛋白質合成的減少率,是由於保留在肝,合成蛋白質的速率減少,在分泌蛋白的合成沒有明顯的變化。特定的基因產物的分析表達,評估在體外的總RNA,隨後通過二維凝膠分析的轉譯,表明由於缺鋅,只有很少改變mRNA的表現。

       RNA合成是基因表現的重要組成部分,和Zn2 +離子,是RNA聚合酶需要的催化活性(RNA核苷酸轉移酶這是鋅金屬酶)(Cousins,1998a)。

        鋅調控基因表達的機制。它影響染色質的結構,它的DNA,許多轉錄因子和RNA聚合酶的活性的模板函數。因此,它確定合成的mRNA轉錄物的兩個種類,和轉錄本身的速率(Falchuk1998)。

        Martinez等人,(2004)研究了在剛離乳仔豬日糧的鋅和植酸酶,相對於金屬硫蛋白的mRNA豐度和蛋白質濃度的效果。它們飼餵含鋅充足(150毫克的鋅/公斤)的飼料,或是藥理學濃度的鋅(1,000或2.000毫克的鋅/公斤),如氧化鋅,含或不含植酸酶(0,500植酸酶單位(FTU)/公斤,Natuphos,BASF)在以3 × 2複因子設計飼餵。他們報告說,肝和腎的相對的金屬硫蛋白之mRNA豐度和蛋白,均高於(P <0.05)在飼餵1000毫克的鋅/公斤與加植酸酶者,或2,000毫克的鋅/公斤的,具有或不具有植酸酶,相對於其他的處理。腸粘膜的金屬硫蛋白的mRNA豐度和蛋白,均高於(P <0.05)在飼餵2,000毫克的鋅/公斤與植酸酶,比單獨飼餵2,000毫克的鋅/公斤的,或1,000毫克的鋅/公斤與植酸酶。他們得出結論:餵食1,000毫克的鋅/公斤與植酸酶,增強的金屬硫蛋白的mRNA豐度,蛋白質和鋅的吸收,其與以2,000毫克的鋅/公斤,具有和不具有植酸酶者,則具相同的程度。

      Chang等人,(2005)報導,在大鼠缺鋅,提高食道癌細胞的增殖,導致基因表達的改變,並促進食道癌發生。補充鋅後,迅速誘導在食道上皮細胞凋亡,從而扭轉細胞的增殖和癌變。要確定負責這些分歧影響鋅的反應基因,他們確實基於陣列的基因表達分析寡核苷酸(oligonucleotide),在癌前缺鋅的食道和補充鋅處理後食道胃內鋅充足,與鋅充足之食道相比分析。三十三個基因(21個上調和12個下調)表達顯示鋅缺乏與鋅-足夠之食道上皮,在增生中2倍的變化。均明顯改變,參與細胞分裂,生存,黏附和腫瘤基因的表達。鋅-敏感基因金屬硫蛋白- 1(metallothionein -1上調7倍,結果缺鋅條件下,小腸和肝臟的相反。角蛋白(Keratin)14(KRT14,食道腫瘤的生物標誌物),碳酸酐酶II (CAII,酸鹼平衡的調節),以及細胞週期蛋白(cyclin)B分別上調> 4倍。免疫組織化學顯示,金屬硫蛋白和角蛋白14蛋白,在缺鋅食道中過度表達,以及在語言和食道鱗狀細胞癌,從致癌物處理的大鼠,強調在癌變中的作用。

        研究以調查對升高膳食氧化鋅水平的作用機制,在由Xilong等人(2006)加強離乳仔豬的腸的生長。一組飼餵含100毫克鋅/公斤飼料的基礎日糧。另一組飼餵基礎飼糧添加了氧化鋅,以提供3,000毫克的鋅/公斤的飼料。收集小腸粘膜用於分析IGF-I和IGF-I受體基因的表達。他們報告說,mRNA和蛋白質水平在小腸IGF-I和IGF-I受體,通過加入鋅的,升高的水平明顯增加(P <0.05)。

        Carlson等人(2007),將豬分配到四個飼糧處裡,包括與豬高或低日糧含銅(20或175 PPM),組合高或低膳食含鋅(100或2,500ppm)。他們認為淋巴細胞金屬硫蛋白(MT)的mRNA和腸粘膜金屬硫蛋白 mRNA的濃度,包括鋅狀態標記。他們觀察到,膳食鋅處理增加在血漿中的鋅濃度,以及在腸粘膜的鋅和金屬硫蛋白的mRNA濃度。淋巴球金屬硫蛋白 mRNA的濃度,並沒有反映在飲食中補充鋅的差異。

        (詳細內容請參閱2017年6月號現代養豬第87頁)