纳米氧化铜在鸡体内吸收和转运机制的研究

铜是动物必需的微量元素，饲料中常添加硫酸铜，但由于其利用率较低，严重污染环境，探索新型铜源饲料添加剂具有重要的经济、社会、生态意义。课题组前期研究证明，纳米氧化铜的表观消化利用率、生物学活性均显著高于硫酸铜，但其吸收和转运机制并不清楚。本项目通过体外人工胃液试验和DMEM培养基培养试验，研究纳米氧化铜在消化道和血液（体液）中的稳定性；建立Caco-2 细胞上皮模型，研究纳米氧化铜在人造上皮的吸收和转运特性；应用分子生物学技术和蛋白质印迹技术，研究纳米氧化铜、微米氧化铜和硫酸铜对家禽消化道、肝脏和Caco-2细胞的hCTR1、ATP7A和DMT1 等铜转运蛋白mRNA和蛋白表达量的影响；应用透射电镜技术或激光共聚焦显微技术，研究纳米氧化铜颗粒在消化道不同部位、肝脏组织中或Caco-2细胞中的分布状态。在细胞和分子水平上揭示纳米氧化铜在鸡体内吸收和转运机制，为纳米氧化铜开发应用奠定理论基础。

在Caco-2细胞培养基质中添加不同水平的纳米氧化铜、硫酸铜和微米氧化铜，探讨纳米氧化铜的吸收转运机制。结果发现，与硫酸铜和微米氧化铜比较，纳米氧化铜上调Caco-2细胞Ctr1、ATP7A、ATP7B和MT mRNA表达水平，提高Caco-2细胞MT含量、Cu-ATP酶活性，降低Caco-2细胞的相对成活率；在Caco-2细胞上皮模型上，纳米氧化铜的Papp值、转运量和转运率高于硫酸铜，硫酸铜高于微米氧化铜。试验表明纳米氧化铜比硫酸铜更容易被吸收转运，微米氧化铜吸收转运率相对低下。与纳米氧化铜相比，硫酸铜上调DMT1 mRNA表达量和提高Caco-2细胞DMT1含量，表明纳米氧化铜在Caco-2细胞吸收转运路径与硫酸铜有较大差异，可能是以Cu+形式主动吸收和以纳米粒子形式跨膜吸收。