铜对人体及动物的生物学效应

铜对人体及动物的生物学效应

张录强(河北师范大学生物系石家庄050016)

铜是生物正常生长发育所必需的微量元素之一。1928年威斯康星大学哈特(Hart)的研究证明，由于喂饲乳汁而患贫血症的大白鼠饲料中添加铜和铁，对血红素的形成是必要的。

铜在生物体中的作用主要是参与构成体内具有特殊生理机能的物质，是多种酶系统的活化剂、辅因子或组织成分，参与和调节生物的多种生命活动过程。

1.动物对铜的吸收代谢

铜在动物饲料中多以难溶或不溶状态存在,饲料铜是以复合物的形式被小肠粘膜吸收,仅有极少部分以离子状态进入体内。研究资料表明，大部分铜是与肠粘膜内的含巯基金属蛋白和过氧化物歧化酶结合携带进入体内的，小部分铜与小分子的蛋白质和氨基酸结合转运入小肠粘膜细胞而被吸收到体内。

进入血液的铜存在于血清和血红细胞中，铜先与血清蛋白形成松散结合，在肝脏内铜再与a2-球蛋白形成牢固结合而合成铜蓝蛋白（约占成人血浆铜的95%）。血浆铜蓝蛋白与铜含量可以调节小肠粘膜对铜的吸收，二者含量的高低与存在于肠道食物中的铜维持着某种平衡关系。当血浆铜蓝蛋白和铜含量超过正常值时，肠道中的铜不吸入体内。如果这种平衡被打破，就会导致大量铜被吸收到体内，在机体蓄积产生危害。

动物体对铜的吸收还受饲料中的钼含量高低的影响。在落基山脉区域土壤中钼含量很高，水中钼含量也很高，在当地发生的一种病叫“羊缺铜症”，可通过皮下注射铜螯合物，如铜甘氨酸或日粮中含有8～11×10-7水平铜即可预防。钼干扰铜的吸收机理被认为是：钼干扰硫化物氧化酶，使动物体内硫化物增多，而导致硫化铜沉积，使铜不能为代谢所利用，造成铜缺乏。

铜在动物体内主要以结合态的形式存在，小部分呈游离态存在，机体中铜总量的50%～70%存在于肌肉与骨骼中，20%的铜贮存在肝脏中，5%～10%的铜分布于血液中，微量铜存在于酶分子中。在机体的各组织器官中，在肝、肾及脑铜浓度较高、肝组织中铜浓度最高，是铜最大的贮存器官，而且肝中铜的含量反映出对饲料铜的摄取情况，给予高铜饲料，肝中铜含量能增加数倍。

对于动物而言，食物中铜的吸收率是较低的，大约只有摄取量的5%～10%被吸收和存留，不被吸收的部分随粪排出，体内的铜又以胆汁的形式随粪排出，其他途径仅排出少量。

2.铜在动物体内的生理功能

2.1铜与铁代谢铜与铁代谢密切相关,它影响动物对铁的吸收、运输以及利用。在体内铜通过参与细胞色素氧化酶系统和血红蛋白的合成以及解除抑制铁吸收的因子，从而促进机体对铁的吸收。由肠粘膜进入血浆中的Fe2+不能直接与血浆中的运铁蛋白结合，需在铜蓝蛋白的氧化作用下由Fe2+→Fe3+后，再与运铁蛋白结合，并随运铁蛋白运送到骨髓、肝脏及全身组织。用于合成血红蛋白、肌红蛋白和含铁酶类，或在骨髓和肝脏内形成铁贮备。铜蓝蛋白还参与机体内贮存铁动员，使其迅速释放出来，并与血浆中的β1-球蛋白结合形成运铁蛋白,参与铁的运输和代谢。

铜还是血红蛋白的合成、红细胞的成熟与释放（即造血过程）的原料和调节因子，缺铜时，降低了铜对血红蛋白的催化作用，就可能导致贫血。

2.2铜参与超氧化物歧化酶和单胺氧化酶的系统的构成。主要催化弹性蛋白肽键中赖氨酸酰残基、氨基氧化脱氨为醛基，并与分子内或分子间的另一肽键的类似醇基或氨基进行醛醇缩合或醛氨缩合、而形成胶原纤维及弹性蛋白共价交联结构，使弹性纤维形成不溶性状态，从而使机体组织维持正常弹性和韧性。

2.3铜影响一些动物的生殖机能与生长发育将适量的铜盐注入孵化的鸡蛋内,雏鸡可

奇迹般地增加50%的重量。又如事先在发情的母猪子宫内注入适量的5%乙二胺四乙酸的铜复合物，一次输精与不注药物而重复输精的受胎率及胎产仔数相同。由此可见，铜复合物能消除过迟排卵。

2.4铜参与和维持骨组织的正常生长发育缺铜影响含铜酶的合成,如赖氨酰氧化酶,或胺氧化酶生成量减少,从而使骨胶的多胶键的交联不牢固,胶原的稳定性和强度均降低,导致骨质疏松易折,骨骼畸变、幼兽发生类似佝偻病的症状，成兽出现骨软化、骨折和骨关节肿大及其骨营养失调等症状。

2.5铜对动物的其他生物学效应缺铜可导致动物机体贫血、骨质疏松症、中枢神经系统的脱髓鞘作用，使新生仔兽运动失调、生长受阻、发育异常，繁殖机能障碍，胃肠功能失调，心力衰竭等。

给动物补铜，可喂给硫酸铜添加剂（拌于日粮中），也可将一定浓度的硫酸铜喷洒到饲草上投喂。

如果动物摄入过多的铜盐或铜含量正常而钼含量低的饲料都可以发生铜中毒。铜盐直接作用于胃肠道而患严重的胃炎、粪便呈绿蓝色粘液状。过量的铜吸收进入机体内，作用于全身各个器官系统，使肝、肾、神经和血液受侵害，肾功能衰竭、少尿、血尿、蛋白尿或葡萄糖尿、抑制中枢神经系统，休克直至死亡。