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锌是动物机体必需的微量元素。除了参与生长发育、生殖和免疫等多种生理反应外,在骨骼代谢和相关功能基因表达方面也发挥重要作用。本课题研究了锌对SD大鼠骨骼代谢及相关功能基因表达的影响,旨在为进一步揭示锌在骨骼形成过程中的分子机理提供理论依据。
根据SD大鼠锌需要量,试验设四个组,分别为正常组(zinc adequate,ZA,46.39mg/kg,)、缺锌组(zinc deficient,ZD,3.20 mg/kg)、高锌组(zinc overloaded,ZO,234.39 mg/kg)和配饲组(paired-fed,PF,日粮锌水平同正常组,饲喂量同缺锌组),日粮根据AIN-93G实验动物纯合日粮配方配制。选用断奶后1周左右体重95±5g的雄性SD大鼠100只,每组25只,分笼饲养,每笼5只,于屏障系统中饲养5周,每周定期称重。主要研究结果如下:
日粮锌水平能显著影响SD大鼠生长发育。第5周时体重,ZD组比ZA组低36.2%(P<0.01),ZO组比ZA组提高9.3%(P<0.01),PF组比ZA组降低8.2%(P<0.01):ZD组比PF组降低30.5%(P<0.01)。
锌水平能影响骨骼的生长发育。股骨与体重比,ZD组、ZO组和PF组均比ZA组低18.9%(P<0.01),但ZD组与PF组无明显差异(P>0.05)。
锌能显著影响骨骼代谢。与ZA组相比:①ZD组股骨中Ca、P、Zn含量分别降低19.0%(P<0.01)、21.9%(P<0.01)、39.2%(P<0.1):血清中ALP活性及Ca含量分别降低30.9%(P<0.01)、18.2%(P<0.05),Zn、P含量差异不显著;肝脏中Zn水平无明显差异(P>0.05);Ca、P、Zn在机体的吸收率分别降低23.6%(P<0.01)、20.5%(P<0.01)和31.9%(P<0.01)。②ZO组肝脏中Zn提高了19.8%(P<0.05)。③PF组股骨Zn中含量降低17.3%(P<0.01);PF组Ca、P、Zn在机体的吸收率比ZA组分别高29.4%(P<0.01)、21.4%(P<0.)和18.8%(P<0.01)。
ZD组与PF组相比:血清中ALP活性及Ca含量分别降低了23.2%(P<0.01)和23.2%(P<0.5);股骨中Ca、P、Zn、含量分别降低了26.4%(P<0.01)、19.8%(P<0.1)、20.3%(P<0.01);肝脏中Zn含量差异不显著(P>0.05);Ca、P、Zn在机体吸收率分别降低41.0%(P<0.01)、34.5%(P<0.01)和42.7%(P<0.01)。
锌能调控碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)、碳酸酐酶(carbomcanhydrases,CA)、生长激素受体(growth hormone receptor,GHR)和胰岛素样生长因子-Ⅰ(insulin-like growth factor-Ⅰ,IGF-Ⅰ)等与骨骼代谢相关功能基因的转录水平:①ALP mRNA水平:与ZA组相比,ZD和PF组水平分别降低41.4%(P<0.01)和30.3%(P<0.01),ZO组无明显差异(P>0.05);ZD组与PF组之间差异也不显著(P>0.05)。②CA mRNA水平:与ZA组相比,ZD、PF和ZO组均差异不显著;ZD组与PF组之间差异也不显著。③GHR mRNA水平:与ZA组相比,ZD和PF组分别提高了23.5%(P<0.05)、33.9%(P<0.05),ZO组差异不显著(P>0.05);ZD组与PF组之间差异不显著(P>0.05)。④IGF-Ⅰ mRNA水平:与ZA组相比,ZD组降低了26.7%(P<0.05),ZO、PF组与ZA组差异均不显著(P>0.05);ZD组比PF组低28.9%(P<0.05)。