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铜缺乏症奶牛神经损伤分子机理

作　者: 柴春彦
导　师: 石发庆
学　校: 东北农业大学
专　业: 临床兽医学
关键词: 奶牛铜缺乏自由基自身免疫抗体神经损伤
分类号: S858.23
类　型: 博士论文
年　份: 2000年
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内容摘要

为深入揭示铜缺乏奶牛神经损伤分子机理，本课题在系统分析引起该病的生物地球化学因子中关键致病因素、奶牛体内铜代谢障碍机制及生理生化指标变化的基础上，重点研究了与神经损伤有关的以下几个方面的内容：采用电子自旋共振（ESR）技术测试了奶牛体内自由基的含量；分离神经组织细胞膜并分析其亚单位组分及离子泵功能；首次用凝胶柱层析法分离并分析了铜缺乏奶牛神经组织中髓鞘碱性蛋白（MBP）、神经节苷脂（GM），并以高效薄层层析法检测神经组织细胞膜磷脂组分；首次建立ELISA法测试奶牛体液中抗髓鞘碱性蛋白及神经节苷脂自身特异性抗体；用聚丙烯酰胺凝胶电泳法分析脑脊液中寡克隆带蛋白（OCB）及几种重要同功酶活性；对病理组织进行了显微及超微结构观察。实验结果表明：1.水土食物链中的铜处于边缘性缺乏状态，饲料中钼含量过高是导致奶牛条件性铜缺乏的主要原因，而高氟低硒的自然地理因素对奶牛铜缺乏症的发生也有促进作用。铜缺乏引起肝脏铁的蓄积是诱发体内金属硫蛋白（MT）过量合成的重要原因，异常合成的金属硫蛋白促进了铜、锌、铁、锰等元素的异常代谢，出现多种微量元素平衡失调，同时影响神经系统的正常生理功能。铜缺乏奶牛体内生理生化指标的变化主要表现在肝脏功能、血清甲状腺素水平、脂类代谢及免疫功能的异常改变。2.临床亚临床铜缺乏奶牛体内抗氧化防御系统功能降低而自由基（氧自由基及氮自由基）含量相对过剩，诱发脂质过氧化攻击组织膜系统，导致膜流动性发生异常改变及离子泵（ATP酶）功能失调，同时也损伤神经轴突膜及髓鞘膜上的磷脂或神经节苷脂组分。3.神经系统的生理生化变化主要表现在以下几个方面：铜缺乏症奶牛脑脊液中存在寡克隆带蛋白且脑体金试验阳性；脑脊液中几种重要同功酶谱出现特征性的改变，且游离氨基酸组分、铁蛋白含量及免疫学指标也发生异常变化。4.神经组织膜磷脂、神经节苷脂及髓鞘碱性蛋白组分发生特征性改变，体液中抗髓鞘碱性蛋白及抗神经苷脂特异性自身抗体水平显著升高，神经递质酶及氧化还原酶的组化特征出现异常。5.神经系统的超微结构病理变化主要为，有髓神经纤维髓鞘板松解、脱落，部分神经元细胞及神经胶细胞变性坏死，有“嗜神经”现象及神经细胞或血管内皮细胞核中出现凋亡小体。综观实验结果，奶牛在铜缺乏情况下，神经组织特别是神经轴突膜及髓鞘膜受到自由基攻击而使其完整性受到损害，从而暴露磷脂、神经节苷脂成分或髓鞘碱性蛋白，并使其化学组分及空间结构发生改变，异常改变或脱落的成份可诱导抗神经组织特异性抗体的产生，由此介导的免疫反应加速髓鞘的病变过程，甚至出现脱失现象。铜缺乏导致的含铜酶及神经递质酶活性的改变使神经细胞的能量代谢及递质传导异常，髓鞘的再合成障碍及轴索对髓鞘的营养功能失调加重了髓鞘的损伤，从而导致临床铜缺乏奶牛出现以摇摆为特征的严重运动障碍症状。

全文目录

中文摘要  5-6
英文摘要  6-8
前言  8-26
1．材料和方法  26-46
  1．1 实验动物的选择及补铜试验  26
  1．2 实验方法  26-46
    1．2．1 铜缺乏病区生物地球化学因子及奶牛体内铜状态检测  26-29
    1．2．2 神经生化及髓鞘亚单位组分分析  29-38
    1．2．3 自由基含量、抗氧化状态及组织细胞膜功能检测  38-40
    1．2．4 血液生理生化指标、免疫学指标及心电学分析  40-41
    1．2．5 病理组织显微及超微结构观察  41-46
2．实验结果  46-110
  2．1 铜缺症病区生物地球化学因子及奶牛体内铜状态检测结果  46-58
    2．1．1 病区奶牛水土食物链中矿物质元素含量检测结果  46-47
    2．1．2 奶牛体内矿物质元素含量检测结果  47-49
    2．1．3 奶牛含铜酶检测结果  49-52
    2．1．4 肝细胞浆金属硫蛋白检测结果  52-58
  2．2 神经生化及髓鞘亚单位组分分析结果  58-74
    2．2．1 髓鞘碱性蛋白提取、纯化及血清和脑脊液中抗髓鞘碱性蛋白抗体检测结果  58-62
    2．2．2 神经细胞膜磷脂、大脑神经节苷脂组分分析结果  62-65
    2．2．3 脑脊液生理生化指标检测结果  65-68
    2．2．4 脑脊液寡克隆蛋白SDS-PAGE检测结果  68-70
    2．2．5 脑脊液乳酸脱氢酶、胆碱酯酶、单胺氧化酶PAGE法检测结果  70-74
  2．3 奶牛体内自由基含量、抗氧化状态及细胞膜功能检测结果  74-90
    2．3．1 自由基含量检测结果  74-77
    2．3．2 奶牛血清抗氧化指标检测结果  77-78
    2．3．3 组织细胞浆及线粒体抗氧化指标检测结果  78-81
    2．3．4 奶牛体内微量元素与抗氧化指标之间关系  81-82
    2．3．5 红细胞膜及组织细胞膜离子泵功能检测结果  82-85
    2．3．6 红细胞膜及组织细胞膜脂质组分检测结果  85-90
  2．4 奶牛血液生化指标、免疫学指标及心电学检查结果  90-102
    2．4．1 血清矿物质元素含量检测结果  90
    2．4．2 血液常规生化指标检测结果  90-92
    2．4．3 肝功能检测结果  92-93
    2．4．4 甲状腺功能检测结果  93-95
    2．4．5 免疫功能检测结果  95-99
    2．4．6 心电图检查结果  99-102
  2．5 铜缺乏症奶牛病理学检查结果  102-110
    2．5．1 铜缺乏症奶牛剖检变化  102
    2．5．2 病理组织显微观察结果  102-104
    2．5．3 病理组织透射电镜观察结果  104-107
    2．5．4 病理组织琥珀酸脱氢酶、乙酸胆碱酯酶及细胞色素氧化酶组化特征  107-110
3．讨论  110-173
  3．1 奶牛铜缺乏病区生物地球化学因子及体内铜状态综合分析  110-113
    3．1．1 病区自然地理因素与奶牛铜缺乏症的关系  110-111
    3．1．2 金属硫蛋白在铜代谢中的作用  111-113
  3．2 铜缺乏对奶牛神经系经的损伤作用  113-124
    3．2．1 铜缺乏对髓鞘碱性蛋白组分的影响及自身免疫损伤机理  113-116
    3．2．2 铜缺乏对神经节苷脂的损伤作用  116-118
    3．2．3 铜缺乏对神经组织细胞膜磷脂组分的影响  118-119
    3．2．4 铜缺乏对神经递质酶组化特征的影响  119
    3．2．5 铜缺乏对脑脊液生化指标的影响  119-122
    3．2．6 铜缺乏对脑脊液乳酸脱氢酶、胆碱酯酶及单胺氧化酶同功酶活性的影响  122-124
  3．3 自由基代谢异常对奶牛神经系统及组织细胞膜功能的损伤机理  124-128
    3．3．1 铜缺乏对奶牛体内抗氧化酶活性的影响  124-125
    3．3．2 铜缺乏与自由基代谢紊乱的关系  125
    3．3．3 自由基对组织细胞膜离子泵功能的影响  125-126
    3．3．4 自由基对脂类代谢及膜流动性的影响  126-128
  3．4 铜缺乏对奶牛其它生理功能的影响  128-134
    3．4．1 铜缺乏对氧化还原酶组化特征的影响  128-130
    3．4．2 铜缺乏对血清矿物质元素状态的影响  130-131
    3．4．3 铜缺乏对血液学常规指标的影响  131
    3．4．4 铜缺乏对羟脯氨酸代谢的影响  131-132
    3．4．5 铜缺乏对甲状腺功能的影响  132-133
    3．4．6 铜缺乏对免疫功能的影响  133-134
  结论  134-136
  实验结果——附图  136-159
  参考文献  159-173
  致谢  173

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