微量元素钒的营养研究近况

时间:2006-04-18 主题:微量元素钒的营养研究近况点击：

　　动物科学与动物医学刘雨田1 廖忠群2 (1.江西农业大学动物科学技术学院，江西南昌 330045;2．江西石城县小松镇人民政府 342706) 中图分类号:S816.72 文献标识码:A 文章编号:1008-9381(2001)03-0042-03
　　 1975年，Char等在马骨骼肌中提取商品ATP时发现Na-K-ATP酶的抑制物，1997年Josephosn和Cantley证实该抑制物是钒酸盐，随后又成功地证明了钒酸盐是钠泵的强抑制剂。由于Na-K-ATP酶是广泛存在于真核生物体的重要酶，且维系细胞膜电势差及质膜钠离子浓度，因此这一发现极大地激发了人们研究钒(V)的兴趣。近二十年来，科研工作者对钒进行了一系列的检测和研究，并取得了一定的进展。
　　 1 钒的理化性质
　　钒(Vanadium)于1830年由瑞典科学家N.g.sefstrom发现。钒位于周期表第四周期和第VB族，原子量509.41，密度6.19g/cm3(20℃)，溶点19.9℃，沸点3400℃。自然界中V的同位素有两种，一种是50V，另一种为51V。钒是一种过渡金属，有多种价态，其中有生物学意义的有+2、+3、+4、+5。中性和碱性溶液的三价钒极易被氧化。四价钒在溶液中通常以氧钒离子(V02)形式存在。五价钒在溶液中以钒离子、正钒酸根离子、偏钒酸根离子、焦钒酸根离子等多种形式存在。在生理条件下，钒以多种氧化态形式存在，且各种氧化态还可发生氧化――还原反应。通常情况下，细胞外面的钒是以钒酸根(＋5)的形式存在，而细胞内是钒(＋4)。
　　２钒在动物体内的分布及含量钒以极低的浓度广泛存在于动物体内，主要分布于肺、肝、肾、脾、骨骼以及其他组织和器官中，其中骨中钒含量最高，肝、肾次之。鸡体内各组织中钒的浓度明显高于其他动物。动物各组织中钒含量一般为0.02～0.06mg/kg,猪、牛、鸡等部分动物各器官中钒含量见表１。
　　表１常见动物器官钒含量
动物　　器官　　钒的浓度μgf/g　动物　器官　钒的浓度μgf/g
猪　　　　骨　　　　　20～40　　　猪　　　牛肝　　 21～0
猪　　　骨髓　　　　　＜1 　　　　牛　　　脑　　　＜1～3
猪　　　脂肪　　　　＜1～2 　　　牛　　骨骼细胞　　＜1～14
鸡　　　干骨　　　　 370～760 　　鸡　　　心　　　　　 5～9　　
鸡　　　　肝　　　　　 38 　　　　鸡　　　蛋白　　　　＜1～2
鸡　　　　心　　　　　 5～9 　　　鸡　　　蛋黄　　　　 2～21
　　 3 钒在饲料中含量
　　据报道:一半以上的牧场草料试样钒含且为30～70μg/kg干重。燕麦谷料含钒为60μg/kg。Bery报道:玉米、大豆粗粉及鲜鱼粉中分别含钒50μg/kg、80μg/kg及2700μg/kg。植物中钒的含量与土壤中钒的含量有关，因此，不同种类、不同地区植物中钒含量不同。有资料表明:豆科植物比其它植物量高。而有关动物饲料中钒含量的材料有限。
　　 4 钒的吸收与代谢
　　 4.1 机的吸收钒主要通过呼吸道、皮肤和胃肠等途径进入动物体机有实验表明动物对钒的吸收比较快，给大鼠注射钒，发现钒在5～10分钟内进入血液，30分钟后在时、肾、肺、肌肉、骨酪、脑及心脏等组织内发现钒，在6小时以内钒的浓度达最高峰。
　　动物胃肠道对钒的吸收程度与其化合物的溶解度有关。一般说来，水溶性阳离子钒较容易吸收，吸收量可达摄人量的10%，而阴离子钒从胃肠道的吸收量只有摄人量的0.1%～1%。
　　 4.2　钒的中间代谢不管钒以何种形式给予动物，在动物血浆和体液中最终都转变为氧钒基――运铁蛋白和氧钒基――铁蛋乱体外试验表明：钒通过磷酸盐或其它阴离子传递系统以钒酸盐形式进入细胞。体外试验也表明钒酸盐在红细胞及脂肪细胞内被谷胱甘肽定量缓慢地还原成氧钒基。在红细胞内氧钒基与血红蛋白结合，而脂肪细胞内氧钒基则与谷胱甘肽构成复合物。
　　 4.3　钒的排泄经饮食摄取的钒主要由肠道排出，静脉注射的钒则主要由肾脏排出。据报道:经肠道排出的钒约为2mg/d尿内为0.0l5mg/d。当血浆中钒含量过高时，胆汁可促进钒在肠道的释放。在注射五价的钒6小时后:肾脏的排出量是胆汁排出量的5～10倍。
　　 5　钒的生理功能微量元素钒在动物体内的含量虽然不高，但在动物的生命活动中却起着非常复杂而又十分重要的作用。如:抑制胆固醇的合成、刺激造血功能、类胰岛素作用，以及钒对动物某些肿瘤具有治疗作用等等。
　　 5.1　影响胆固醇代谢不少试验表明:钒可明显地抑制肝脏内胆固醇的合成，并降低肝脏内磷脂和胆固醇的含量。家兔饲料中添加100μg/g的五氧化二钒后，肝内胆固醇和磷含量有所下降，但血浆中胆固醇含量变化不大。当钒的含量改为50μg/g(饲料)，即使饲料中含有1%的胆固醇，血浆胆固醇含量也不升高，肝脏内磷脂含量明显降低。
　　 5.2　刺激造血功能当动物食用葡萄糖酸钒后，可使动物的网织红细胞和红细胞的数量明显增多。每天给家兔饲喂0,3～0.5μg/g钒，40天后发现网织红细胞和红细胞明显增多，停用以后网织红细胞迅速恢复正常，而红细胞仍缓慢增加。钒对血红蛋自的影响较小。临床实践表明，用钒对出血性贫血，败血病患者进行治疗后，红细胞数目增多，而对再生障碍性贫血就没什么效果。机理可能是由于钒阻碍体内氧化一还原系统，引起缺氧，从而刺激骨髓的造血作用。
　　 5.3　对心血管系统的作用钒有类似强心甙的作用，较高浓度的钒酸盐能通过NADH一V03一氧化一还原酶的调节对心肌的收缩产生影响。钒酸钠(50～1000μmol/l)能使高体心脏的心室收缩力增强，从而使心房收缩力有所降低。1912年Tackson证明钒酸盐对血管有收缩作用，能增加各种血管床的阻力;动物静脉内灌注钒酸盐，发现肺、肾、冠状动脉阻力增加，动物血压明显升高。
　　 5.4　类胰岛素作用 1985年Herliger在I型和II型糖尿病动物模型中证明了钒的类胰岛素作用。许多实验表明钒酸盐不能刺激糖尿病动物胰岛素分泌增加，却能引起正常动物胰岛素分泌减少。目前认为钒酸盐的胰岛素样作用可能是通过受体后水平实现的。
　　 5.5　其它动物实验表明:饲料中缺钒动物骨骼发育不正常、生长缓慢、生殖功能受损，并使小动物死亡率上升。另外由于动物摄人的钒主要由尿液排出，且钒元素在肾小管细胞内有积累作用，因此钒酸盐对肾脏有一定的不良影响。
　　 6 钒的缺乏及过量
　　 6.1　钒的缺乏症鸡:生长抑制，繁殖机能降低及脂肪代谢紊乱。当小鸡日粮中钒的食量低于0.01μg/g时，鸡翅膀和尾巴的羽毛生长明显减缓;当日粮中钒的含量达到了3μg/g，鸡增重明显加快。反刍家畜，母畜怀孕率下降，流产率显著增加。山羊在缺钒时，其产乳量显著减少量寿命也明显缩短，出生后大约有50%小山羊在泌乳期间死亡。另外，缺钒时，山羊生长发育受阻，死亡率增加，脾肿大，蛋白质代谢紊乱，红血球的渗透脆性增加。
　　 6.2　钒的过量有实验表明:30μg/g的钒就能导致小鸡的生长速度明显降低，200μg/g对鸡的死亡率大大增加。饲喂高钒日粮时可使鸡增重减缓，体重和产蛋量下降，严重影响鸡的生产性能和生长发育。有学者指出:为了维持家禽的正常生长，某日粮钒的供给量在0.05～0.5mg/kg为宜。
　　据报道:绵羊饲料中添加80Omg/kg体重的亚钒酸盐后，绵羊停止采食，而且饲喂1天后有腹泻症状。当给绵羊喂以含钒酸铵4Omg/kg体重的日粮，80小时后死亡，屠宰时发现肾、肝、骨、肺和肌肉中的钒含量增加。在羔羊饲料中添加2OOmg/kg体重的钒酸铵时，脊椎骨和骨灰分中钒含量都增加。据报道:反刍动物对钒的最高耐受量为5Omg/kg。
　　由此可见。钒是一种毒性较大的微量元素。对急性钒中毒的动物可用大剂量的维生素C和依地酸二钠钙加高渗葡萄糖静脉滴注，抗感染及对症治疗，同时用NH4Cl酸化尿液促进钒的排出。
　　 7　钒与其它营养伤质的关系对钒的代谢影响最大的是铬。钒酸盐和铬酸盐的阴离子间有相互拮抗作用。高剂量钒导致鸡蛋哈夫单位降低，但在添加钒时同时添加铬，则未发现此现象。另外，由于谷胱甘肽、抗坏血酸、NADH、亚甲蓝、丙眯嗪胺能将V03－还原为活性较低的VO+2，所以这些物质都能影响钒的生物学作用。有学者研究表明，钒可促进铁的作用，能抑制Na引起细胞潴留，可与钙竞争使钙呈游离状态。钒还可能与元素钻、铜、锰有协同作用促进造血。还有报道:用20%的棉籽饼代替日粮中大豆饼能防止由于钒含量过高而引起产蛋量和体重下降，加4倍或8倍于钒浓度的EDTA对钒毒性没有拮抗性影响。
　　 8　结语与Se元素一样钒元素也对机体具有二重性，一方面属环境污染的公害元素可引起动物机体中毒;另一方面属动物机体必需的微量元素，应从动物饮食中得到保证。钒作为一种新的必需微量元素在动物的营养和治疗中的作用是巨大的，但由于研究刚刚起步，钒尚未真正用于生产和临床治疗上，故还需建立完整的研究体系。特别是钒在机体内的生物学作用及其机理、钒的中毒机制、动物对钒的营养需要量、钒与其它营养物质间的相互作用等方面还需作进一步的探讨，以便更好地服务人类健康和畜牧业的发展。

　　

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