不同化學(xué)形式三價(jià)鉻腸道吸收機(jī)理的研究.pdf

1、本課題組前期試驗(yàn)表明納米級(jí)硅酸鹽微粒吸附鉻(CrNano)能夠顯著改善肥育豬胴體品質(zhì)并大幅度提高鉻在心、肝、腎、背最長(zhǎng)肌中的沉積,預(yù)示CrNano可能具有特異的吸收機(jī)制和較高的生物可利用率。因此,本試驗(yàn)研究了CrNano、吡啶羧酸鉻(CrPic)和三氯化鉻(CrCl3)在Caco-2細(xì)胞體外吸收模型中的轉(zhuǎn)運(yùn)和攝取過(guò)程,并以Sprague-Dawley(SD)大鼠為試驗(yàn)對(duì)象,研究了CrNano、CrPic和CrCl3對(duì)SD大鼠生長(zhǎng)性能、胴

2、體組成、血清相關(guān)指標(biāo)以及組織鉻沉積的影響,旨在比較研究和探討CrNano、CrPic和CrCl3的吸收機(jī)理及其體內(nèi)生物學(xué)效應(yīng),為CrNano改善胴體品質(zhì)的作用效果提供科學(xué)依據(jù),同時(shí),促進(jìn)納米技術(shù)在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料科學(xué)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用。將Caco-2細(xì)胞接種于Snapwell細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)培養(yǎng)槽的聚碳酯微孔濾膜上,在37℃和5％CO2濃度培養(yǎng)條件下培養(yǎng)21 d,細(xì)胞跨膜電阻值高于620Ω·cm2;甘露醇透過(guò)率低于0.3%·h-1·cm-2;腸腔側(cè)

3、(AP)堿性磷酸酶活性顯著高于基底側(cè)(BL)酶活性。表明在本實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建的Caco-2細(xì)胞模型在形態(tài)上與小腸上皮細(xì)胞相似,細(xì)胞已產(chǎn)生極性,且細(xì)胞間已形成緊密連接,可作為小腸吸收的體外模型。CrNano、CrPic和CrCl3在Caco-2細(xì)胞模型中的轉(zhuǎn)運(yùn)和攝取試驗(yàn)分別從兩個(gè)方向進(jìn)行:腸腔側(cè)到基底側(cè)(AP-BL)和基底側(cè)到腸腔側(cè)(BL-AP),考察了濃度(0.2-20μmol/L)、時(shí)間(120 min)和溫度(37℃和4℃)對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)和攝取的

4、影響。結(jié)果表明:CrNano、CrPic和CrCl3從AP-BL和BL-AP兩個(gè)方向跨細(xì)胞單層轉(zhuǎn)運(yùn)都呈濃度和時(shí)間依賴型,且轉(zhuǎn)運(yùn)不受溫度影響。CrNano的表觀通透系數(shù)(Papp)為5.89-7.92×10-6 cm/s,CrPic的Papp為3.52-5.31×10-6cm/s, CrCl3的Papp為0.97-1.37×10-6cm/s。Caco-2細(xì)胞從AP-BL和BL-AP兩個(gè)方向?qū)rNano、CrPic和CrCl3的攝取都呈濃

5、度和時(shí)間依賴型。當(dāng)將孵育溫度從37℃降低到4℃時(shí),Caco-2細(xì)胞單層AP側(cè)對(duì)CrNano的攝取量顯著降低(P＜0.05),而對(duì)CrPic和CrCl3的攝取量沒(méi)有影響。37℃孵育條件下,CrNano、CrPic和CrCl3的轉(zhuǎn)運(yùn)率分別為15.83%±0.76%,9.08%±0.25%和2.11%±0.53%;攝取率分別為10.08%±0.76%,4.73%±0.60%和0.88%±0.08%。試驗(yàn)結(jié)果表明CrNano在Caco-2細(xì)胞中

6、可能主要是經(jīng)過(guò)跨細(xì)胞途徑被動(dòng)吸收,而CrPic和CrCl3可能主要是經(jīng)過(guò)細(xì)胞間途徑被動(dòng)吸收,CrNano在Caco-2細(xì)胞中的吸收率高于CrPic和CrCl3。將5μmol/L不同影響因素(維生素C、CuSO4、FeCl2、ZnCl2、蔗糖、EDTA、草酸鈉和檸檬酸鈉)與4μmol/L鉻(以CrNano、CrPic和CrCl3形式)共同孵育進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)試驗(yàn)。結(jié)果表明:維生素C、CuSO4、ZnCl2、EDTA、草酸鹽、檸檬酸鹽和蔗糖對(duì)CrN

7、ano和CrPic的轉(zhuǎn)運(yùn)沒(méi)有顯著影響(P＞0.05),但FeCl3顯著降低了它們?cè)贑aco-2細(xì)胞單層中的轉(zhuǎn)運(yùn)量(P＜0.05)。維生素C和草酸鹽顯著增加了CrCl3的轉(zhuǎn)運(yùn)量(P＜0.05);FeCl3和蔗糖則顯著降低了CrCl3轉(zhuǎn)運(yùn)量(P＜0.05);而CuSO4、ZnCl2、EDTA和檸檬酸鹽不影響CrCl3轉(zhuǎn)運(yùn)量(P＞0.05)。以上結(jié)果說(shuō)明不同來(lái)源的鉻在吸收時(shí)所受的影響存在差異,無(wú)機(jī)CrCl3相對(duì)于CrNano和CrPic來(lái)說(shuō)較

8、易受到各種因素的干擾。將40只雄性SD大鼠隨機(jī)分成四組,第1組飼喂基礎(chǔ)日糧,第2、3、4組在基礎(chǔ)日糧中分別以CrCl3、CrPic和CrNano的形式添加300μg/kg的鉻,試驗(yàn)期間稱量體重并記錄飼料消耗,試驗(yàn)6周結(jié)束,測(cè)定體組成、血清指標(biāo)和組織鉻含量。結(jié)果表明:CrNano處理使日增重和飼料轉(zhuǎn)化效率分別提高了12.68%(P＜0.05)和25.59%(P＜0.05);CrPic和CrCl3對(duì)生長(zhǎng)性能沒(méi)有顯著影響(P＞0.05)。Cr

9、Nano使大鼠瘦體重增加了15.57%(P＜0.05),體脂含量下降了24.42%(P＜0.05);CrPic使大鼠瘦體重提高了14.82%(P＜0.05),對(duì)體脂含量沒(méi)有顯著影響(P＞0.05);CrCl3對(duì)體組成沒(méi)有顯著影響(P＞0.05)。CrNano使血清中胰島素樣生長(zhǎng)因子Ⅰ、總蛋白和高密度脂蛋白含量分別提高了78.57%(P＜0.05)、25.05%(P＜0.05)和23.07%(P＜0.05),使血清中胰島素、葡萄糖、甘油三

10、酯和尿素氮含量分別降低了45.38%(P＜0.05)、31.84%(P＜0.05)、46.67%(P＜0.05)和48.75%(P＜0.05)。CrPic使血清中胰島素樣生長(zhǎng)因子Ⅰ和高密度脂蛋白含量分別升高了38.46%(P＜0.05)和26.15%(P＜0.05),使血清葡萄糖、甘油三酯和尿素氮含量分別降低了15.05%(P＜0.05)、36.00%(P＜0.05)和57.62%(P＜0.05)。CrCl3對(duì)血清相關(guān)指標(biāo)沒(méi)有顯著影響(

11、P＞0.05)。同時(shí),CrNano處理組大鼠全血、肝臟、腎臟、空腸和后腿肌肉中的鉻含量顯著高于對(duì)照組、CrCl3組和CrPic組大鼠對(duì)應(yīng)器官中鉻含量。這些結(jié)果表明,CrNano相對(duì)于CrPic和CrCl3來(lái)說(shuō)在大鼠體內(nèi)具有較高的吸收率;CrNano生物利用率顯著高于CrCl3,也有高于CrPic的趨勢(shì)。將70只雄性SD大鼠隨機(jī)分為7個(gè)日糧處理組,第1組飼喂基礎(chǔ)日糧,第2-7組分別在基礎(chǔ)日糧中以CrNano形式添加75、150、300、4

12、50、600和1200μg/kg鉻。試驗(yàn)期6周,試驗(yàn)期間稱量體重并記錄日糧消耗,試驗(yàn)期末用雙能X光測(cè)定儀測(cè)定大鼠體組成,并收集組織樣品,測(cè)定組織鉻含量。結(jié)果如下:以CrNano形式添加75、150、300μg/kg鉻顯著提高了大鼠的平均日增重(P＜0.05);75、150、300、450μg/kg鉻顯著提高了飼料轉(zhuǎn)化效率(P＜0.05)。300和450μg/kg鉻顯著提高了大鼠瘦體重(P＜0.05),而150、300、450、600μg