有機鉻：緊迫動物的一種新營養物質
集約化管理的家畜易處於或面臨大的緊迫。實際上，週期性緊迫是經常發生的現象。在分娩過程和泌乳初期，乳牛處於巨大生理、心理和代謝的緊迫下，反應為內分泌失調，增加疾病的感染性(如乳房炎、酮血症)，並且有可能降低生產和繁殖能力。特別是肉牛和肉用犢牛在斷奶、上市、運輸、混群和適應圍欄肥育時，由於心理、生理、營養、環境種種緊迫，使一個時期內攝食量及增重減少，對牛呼吸系統綜合症(BRD)或運輸熱(出血性敗血病)的感染性增加。儘管改進了防疫、營養及管理，BRD對大多數肥育牛場來說仍是主要疾病。
一、營養和緊迫
預防醫學正把更多的注意力轉移向營養學及其在減少緊迫和改進免疫能力或疫苗效力的作用上。最近的研究證明，各種營養物質對提高仔豬、仔牛和乳牛的免疫能力和對病原菌的抗病力有益(Nockels, 1991)。與抗氧化系統有關的營養物質(硒、維生素E、β─胡蘿蔔素、鋅、錳和銅)有助於減少乳房炎，可能是由於減少自由基對宿主吞噬細胞的損害(Weiss等，1991)。例如：剛併欄的豬要求較高的微量元素鋅和銅的水平，以提高生長性能和免疫反應。據報導，在上市運輸緊迫、禁食及IBR病毒感染影響下會增加尿中鋅和銅的排泄量(Orr等，1990)。對人和小老鼠的研究證明，各種緊迫因子(如：提高葡萄糖的攝入量、低蛋白日糧、感染、強度鍛鍊、外傷)都會提高尿中鉻的排泄量(Pekarek等，1975；Borel等，1984；Anderson等，1988)。過分的鉻損竭會使鍛鍊中的運動員遭受Cr耗盡的巨大危險。此外，補充鉻可以對因緊迫而損失某些微量元素(鋅、鐵、銅、錳)的小老鼠起保護作用(Schrauzer等，1986)。
病畜或緊迫仔豬對營養物質或日糧的需求與健康的狀況不大相同。但是，大多數營養標準是根據正常家畜制定的。關於營養物質對新併欄牲畜的相互作用已有不少綜述(Cole, 1982；Matheson,1992)。大多數緊迫和疾病造成攝食減少，引起日糧配方問題。
為使鉻(其它營養物質也一樣)對緊迫家畜發揮有益作用，很重要是使其在緊迫期之初或之前就餵給。在我們至今對緊迫犢牛的研究中，典型的做法是到達肥育場前的3~5天每頭每天餵鉻4mg，以後減少到0.5ppm(乾物質基礎)。
二、鉻是一種必需的營養物質
眾所皆知，鉻對人和實驗動物是一種必需的微量元素。大量綜述報導了鉻對人營養的作用(Anderson, 1987；Anderson, 1988；Offenbacher和Pi Sunyer, 1988)。Schwary和Mertz在1959年首次從啤酒酵母分離出葡萄糖耐量因子(GTF)，並確認鉻為其活性成分。儘管GTF的化學結構沒有被完全確認，但據認為是一種以菸鹼酸─三價鉻─菸鹼酸為軸心，以麩胺酸、甘胺酸和半胱胺酸為配位體的物質(Mertz等，1974)。鉻有多種生物學功能，包括在核蛋白與RNA合成中的作用，但其主要生理作用似乎是作為GTF的組成部分而強化胰島素活力(Anderson和Mertz,1977)。GTF提高葡萄糖耐量和胰島素作用的確切機制尚不清楚。但據認為GTF可以提高胰島素與其特異受體的結合力，可能是通過開闢胰島素與細胞膜間的二硫化物鍵(Mooradian和Morley, 1987)。
無機三價鉻的吸收率極低(0.4-3％)，並且其吸收率與日糧攝入量成反比(Anderson, 1988)。食物GTF中的鉻與無機鉻不同，它較易被吸收，具有較大的生物學活性。對某些動物來說，氯化鉻轉化成GTF的速度很慢或完全不能(Ranhotra和Gebroth,1986)。因此日糧中鉻的總含量與其有效生物學活性很少相關。據發現，一些合成的GTF化合物具有與天然GTF相似的化學和生物學性質(Mooradian和Morley, 1987)。但是最近，Evans和Pouchnik(1993)證明，鉻與菸鹼酸或倈啶甲酸共濟合成物在化學和生物學活性上有顯著差異。
日糧食物缺鉻通常導致與成年型糖尿病和(或)心血管病相聯繫的症狀(Anderson, 1988)。適宜於成人的鉻的安全日攝食量是50-200μg。但是，美國和其他國家的大多數可靠報告指出，女性和男性的鉻消耗大約僅為最低推薦量的40％和60％(Anderson, 1988)。鉻中毒只出現於工業部門，並且是由六價鉻造成的，而鉻缺乏則是普遍的，所涉及的是三價鉻。
在鉻對人的功用方面，資料累積較快，但關於鉻對家畜作用的研究則剛剛開始。大多數動物營養學家沒有考慮到這種元素。但是，可以設想，當緊迫使身體中的鉻貯備耗盡時，鉻的缺乏就會出現。緊迫通常導致葡萄糖代謝加強，從而需要增加鉻的動員。鉻一旦被動員，不會被重新吸收，而是由尿中排泄(Anderson, 1988)。因此，日糧是否能足夠提供多的生物活性鉻，關鍵是緊迫。
三、鉻對動物的益處
自1989年以來，我們對從仔牛拍賣市場獲得的剛斷奶肉犢牛進行了四次大規模鉻試驗。最初兩年的研究是用經過長距離運輸的犢牛(從薩斯喀溫到安大略)。在後兩年用當地(安大略)犢牛，所有犢牛餵飼玉米青貯日糧，加或不加有機鉻(高鉻酵母或螫合鉻)，其結果是穩定而顯著的(Chang 和Mowat, 1992；Moonsie-Shageer和Mowat, 1993；Mowat等，1993)。四次試驗平均，到肥育場最初21~28天，補飼鉻提高增重(或阻止降重)達24％。最大的效果(82％)是對於最差的三分之一試驗牛(增重最慢，緊迫嚴重，圖1)。到了後來的生長和催肥階段，緊迫基本消除，補充鉻就不再影響增重(Chang 和 Mowat, 1992)。
補充鉻的最大益處可能在於大大降低BRD發病率。在一次實驗中最有效的鉻源(螫合物)使試驗組的發病率比對照組減少三分之一以上(Mowat 等，1993)。為使補充鉻產生最大效益，必須在緊迫初期給予有機鉻。理想的做法是在犢牛斷奶前和到肥育場之初進行補充鉻。
補充鉻能顯著地降低BRD的發病率，意味著減少用於預防和治療的抗生素的需要量，我們發現了鉻和抗生素的相互影響。初期的研究中(Chang 和 Mowat, 1992)，到肥育場後28天內補鉻組和注射長效土黴素組增重不相上下。實際上，與不經抗生素預防和治療處理的犢牛相比，補充鉻可提高增重達52％。在Mowat等(1993)的研究中，螫合鉻使得最初21天增重提高43％，其主要原因是大大減少了病畜數目。但是，到場後第21~35天時期，病牛或抗生素處理過的牛還會有大的補償性增重。Klasing和Roura(1991)指出，小雞在接受抗生素處理以減輕免疫緊迫後也會進入一個補償生長期。根據鉻在抗生素存在時缺乏累加效應這一點可以推論，抗生素可以通過降低免疫緊迫或免疫反應而減少犢牛的需鉻量。Klasing和Roura(1991)證明，骯髒環境中給小雞以抗生素可通過降低血漿中白血球間素-1水平而減輕免疫緊迫並且促進生長，因此，抗生素會減輕犢牛的環境緊迫或傳染病緊迫，從而減少鉻的損失。
關於補充鉻對高產乳牛的影響只有初步數據，在我們初期實驗中，補鉻會增加初產乳牛的產乳量，但對經產乳牛無影響(Subiyatno等，1993a)。補充鉻可減少經產乳牛產後配種時間，但對初產乳牛無影響。在實驗期間(由產前6週到產後16週)，補充鉻降低了體骨評分，特別是對初產乳牛。有些試驗證明，經產乳牛補充鉻可減少臨床酮血症。
補充鉻對免疫體構成的影響需要進一步弄清，但正在受到高度重視，特別是在豬的方面。Page等(1993)發現對生長肥育豬以倈啶甲基𠐟鉻(非氯化鉻)的形式補充鉻可增加腰眼面積和精肉百分比並且減少第10肋骨厚。相反，在瑞士發現改善瑞士蘭德瑞斯小母豬肥育階段生長率和飼料效率方面，氯化鉻的作用與鉻酵母或倈啶甲基𠐟鉻相當或更好。鉻酵母可使背最長肌面積增加8.7％(Gerber和Wenk)。早期用倈啶甲基𠐟鉻對人進行的研究也有類似結果(Evans, 1989)。最近，Evans和Pouchnik指出，倈啶甲基𠐟鉻可加快鍛鍊者的肌肉發展。如前所述，Subiyatno等(1993)觀察到，餵螫合鉻會降低妊娠後期／哺乳前期乳牛的體骨評分。必須強調的是，鉻是一種營養物質，並非治療劑或藥物。
四、鉻對免疫和內分泌系統的影響
圭爾夫大學首先科學地報告了鉻具有改變免疫作用的能力，包括對免疫的反應。這對人和動物的預防醫學有深遠的影響。在我們的初期研究中(Chang和Mowat, 1992)，在玉米青貯加大豆粕的基礎上補充鉻，可提高生長期動物血清中免疫球蛋白水平。Moonsie-Shageer和Mowat(1992)指出，補充鉻可降低緊迫期的直腸溫度(0.5℃)，並且提高對注入的人紅血球的抗體濃度。Chirase等(1991)指出，補餵蛋胺酸鋅的犢牛在緊迫期中直腸溫度也較低。最近發現，餵飼鉻的肉犢牛在用傳染性牛鼻氣管炎弱毒疫苗進行免疫後表現了增高的抗體濃度(Burton等，1993a)。泌乳初期乳牛補餵螫合鉻後也對種種測試抗原有較高的抗體反應，並且在用T-細胞分裂素進行體外刺激後產生很好的細胞介導免疫(Burton等，1993b)。顯然有機複合鉻對牛來說是特異免疫反應有力的免疫調節劑。
Mowat的初期研究證明，補飼高鉻酵母降低了生長閹牛的血清皮質醇(Chang和Mowat，1992)，據知許多緊迫因子會提高血清皮質醇，糖皮質激素通常被認為是抑制生長的類固醇，糖皮質激素還會抑制免疫系統(Munck等，1984)。補飼鉻和大豆粕的閹牛之所以有較高的免疫球蛋白水平，可能是由於皮質醇的下降。在以後的研究中發現補充鉻會引起血清皮質醇在轉群後第28天直線下降(Moonsie-Shangeer和Mowat, 1993)。但是使鉻對皮質醇產生影響是需要時間的，在第7~14天無影響，第21天後開始出現發生影響的趨勢。
因補充鉻而引起的血清皮質醇下降對於高產(代謝上的緊迫)乳牛有特別的意義。據報導，皮質醇對於產乳有抗結作用(Sartin等，1988)。胰島素不足可能限制卵巢活力，從而影響產後的初期排卵(Butler和Canfield, 1989)生理緊迫引起的皮質醇濃度增高可能對高產乳牛的發情週期有負作用(Vighio和Liptrap, 1990)。最近，Subilyatno(1993b)發現，對產前初產牛與產後成母牛補鉻會降低血清皮質醇水平。在以後的研究中發現，對產後初產牛補充鉻可使注入的葡萄糖較快地清除，這可能是增加牛乳產量的部分原因。
五、總結
不久的將來，鉻很可能成為動物營養家常用的一種微量元素，至少是在緊迫情況下。在北美，補充鉻源很容易從當地的保健食品店買到。
對緊迫仔牛(生產小牛肉的犢牛和乳犢牛)補充鉻的最大價值在於降低BRD發病率(提高疫苗效力)，從而減少對抗生素的需要。保持健康和防止感染比花錢買藥、增加勞動、降低生產力和擔心抗生素殘留要好。營養不良(銅、鋅、硒、維生素E等)對家畜免疫力的影響現在才開始被認識，進一步的研究將弄清乳牛補充鉻後產乳量的增加幅度，繁殖力的改善情況和是否可能減少某些代謝病，也要弄清對緊迫豬和禽的效益。
飼料營養雜誌(p.37∼42)─佑生公司．九五年第十期
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