砷鎘聯(lián)合暴露對蛋雞肝臟功能的影響及硫辛酸保護效應研究

秦衛(wèi)紅 王倩倩 陳大偉

摘要?[目的]研究砷鎘聯(lián)合暴露對蛋雞肝功能的影響以及α-硫辛酸的保護效應。[方法]將720只42周齡京粉2號商品代蛋雞隨機分為8組，采用200 mg/kg砷（As）、100 mg/kg鎘（Cd）單獨或聯(lián)合（As+Cd）拌料對蛋雞進行鎘砷聯(lián)合暴露，α-硫辛酸保護組在As、Cd 暴露的同時在飼料中添加400 mg/kg α-硫辛酸，于試驗第8周末測定血清中丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（ALT）、天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（AST）、血清堿性磷酸酶（ALP）活性及總蛋白（TP）、白蛋白（ALB）的含量。[結(jié)果]與對照組相比，As組ALT和 AST活性升高不顯著，Cd組ALT和AST活性顯著或極顯著升高（P<0.05或 P<0.01），As組、Cd組ALP 活性極顯著下降（P<0.01），Cd組TP 和ALB 含量顯著或極顯著下降（P<0.05或P<0.01），As組TP和ALB含量無顯著變化。與Cd組相比，As+Cd組ALT、AST和ALP活性顯著下降（P<0.05），TP含量顯著升高（P<0.05）;與相應染毒組相比，α-硫辛酸保護組蛋雞肝功能各項指標均有所恢復，部分指標具有統(tǒng)計學意義（P<0.05）。[結(jié)論]砷鎘聯(lián)合暴露對蛋雞肝功能影響呈拮抗效應，α-硫辛酸可在一定程度上降低As、Cd單獨或聯(lián)合暴露引起的蛋雞肝功能損傷。

關(guān)鍵詞?鎘砷聯(lián)合暴露;α-硫辛酸;蛋雞;肝臟

中圖分類號?S859.8文獻標識碼 A文章編號?0517-6611（2018）33-0058-03

砷（Arsenic，As）和鎘（Cadmium，Cd）是2種重要的重金屬污染物。其中，砷是一種分布廣泛的類金屬，人類主要通過水、空氣、土壤等途徑暴露[1]，其來源主要是人類活動，如農(nóng)藥使用、采礦等[2-3]。砷的毒性與砷化學形態(tài)有關(guān)，如三價砷的毒性要強于五價砷。鎘主要來自工業(yè)污染，如電池制造、顏料制造、金屬冶煉與精煉等以及垃圾焚燒的殘渣[4]。隨著環(huán)境污染的加劇，家禽重金屬中毒的幾率增加。家禽砷、鎘暴露主要途徑是飼料，常見的礦物質(zhì)添加劑硫酸銅和硫酸鋅等是飼料中砷、鎘的主要來源[5]，還有一部分砷來自魚粉等飼料原料。肝臟是重金屬毒性作用的重要靶器官[6]。但有關(guān)砷、鎘聯(lián)合暴露對家禽肝臟生化指標影響卻鮮有報道。

α-硫辛酸（α-lipoic acid，α-LA）是由線粒體生成的二硫酚化合物，廣泛存在于動植物體內(nèi)。它能夠直接清除眾多活性氧自由基（Reactive oxygen species，ROS），作為金屬螯合劑減輕重金屬離子對機體的氧化損傷，此外還能參與體內(nèi)其他抗氧化劑的再生，因而被譽為“萬能抗氧化劑”，且ALA及雙氫硫酸較好的水溶性和脂溶性使其在細胞內(nèi)外發(fā)揮抗氧化作用[7-8]。目前ALA較多被應用在人類慢性疾?。ㄈ缣悄虿〉龋┑妮o助治療方面[9]，但ALA對家禽重金屬中毒的保護效果尚未見報道。筆者探討了鎘、砷聯(lián)合暴露對蛋雞肝功能的損傷作用及α-硫辛酸的保護效應，旨在為探索砷鎘聯(lián)合暴露對家禽肝臟損傷診斷與解毒劑的研發(fā)提供一定的科學依據(jù)。

1?材料與方法

1.1?試驗動物

42周齡京粉2號商品代蛋雞720只，由農(nóng)業(yè)部家禽品質(zhì)監(jiān)督檢驗測試中心（揚州）家禽生產(chǎn)性能測定站提供。

1.2?主要試劑與儀器

α-硫辛酸購自北京索來寶科技有限公司;醋酸鎘（CdCl2）和三氧化二砷（As2O3）購自國藥集團試劑有限公司;全自動生化分析儀（AU480，美國貝克曼）。

1.3?動物分組與處理?將720只42周齡京粉2號商品代蛋雞隨機分為8組，每組設(shè)3個重復，每個重復30 羽。分別為對照組、α-硫辛酸組（α-LA 組）、鎘組（Cd 組）、鎘與α-硫辛酸共處理組（Cd + α-LA組）、砷組（As 組）、砷與α- 硫辛酸共處理組（As +α- LA 組）、砷與鎘共處理組（As + Cd 組）、砷鎘聯(lián)合與α-硫辛酸共處理組（As + Cd +α-LA 組），對照組飼喂基礎(chǔ)日糧，試驗基礎(chǔ)日糧營養(yǎng)成分水平如下：代謝能11.85 MJ/kg，粗蛋白19.11%，粗脂肪2.92%，鈣1.05%，有效磷0.39%，蛋氨酸0.30%，賴氨酸1.07%。試驗組在飼糧中添加相應的鎘、砷以及硫辛酸。試驗采用3層全階梯籠養(yǎng)，每個重復單獨給料，自由采食飲水，日常管理與免疫程序按常規(guī)進行，試驗時間為8周。不同組別染毒劑量設(shè)置見表1。

1.4?肝功能指標的測定

試驗第8周末翅靜脈采血，于37 ℃恒溫水浴鍋水浴2～3 h，3 500 r/min 離心10 min后取血清，使用全自動生化分析儀（型號為AU480）測定血清中丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（ALT）、天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（AST）、血清堿性磷酸酶（ALP）活性及總蛋白（TP）、白蛋白（ALB）的含量。

1.5?數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

使用SPSS 22.0統(tǒng)計軟件對試驗數(shù)據(jù)進行t檢驗和單因素方差（ANOVE）分析，P<0.05表示差異顯著，P<0.01表示差異極顯著。

2?結(jié)果與分析

2.1?砷鎘聯(lián)合暴露對蛋雞血清中ALT 活性的影響及α-硫辛酸的保護作用

由表2可知，與對照組相比，砷、鎘單獨暴露后蛋雞血清中ALT 活性均有所升高，且Cd組ALT活性顯著升高（P<0.05）;與Cd組相比，As +Cd組 ALT活性顯著降低（P<0.05）;As+Cd組ALT活性與As組差異不顯著（P>0.05）;與相應染毒組相比，α-硫辛酸保護組（As+α-LA組、Cd+α-LA 組、As+Cd+α-LA組）ALT活性均顯著下降（P<0.05）。

2.2?砷鎘聯(lián)合暴露對蛋雞血清中AST 活性的影響及α-硫辛酸的保護作用

由表2可知，與對照組相比，Cd組和As+Cd組蛋雞血清中AST活性極顯著升高（P<0.01），但As組蛋雞血清中AST 活性呈下降趨勢，但差異不顯著（P>0.05）;與Cd組相比，As+Cd組 AST活性極顯著降低（P<0.01）;與對應染毒組相比，Cd +α-LA組和As + Cd +α- LA 組 AST活性顯著降低（P<0.05）。

2.3?砷鎘聯(lián)合暴露對蛋雞血清中ALP 活性的影響及α-硫辛酸的保護作用

由表2可知，與對照組相比，除As組、Cd組和As+Cd組蛋雞血清中ALP 活性均極顯著降低（P< 0.01）;與As組、Cd組相比，As+Cd 組蛋雞血清中ALP活極性顯著降低 （P< 0.01）;與相應染毒組相比，As+α-LA組、Cd +α-LA組 ALP活性升高，As+Cd+α-LA組 ALP活性下降。

2.4?砷鎘聯(lián)合暴露對蛋雞血清中TP 含量的影響及α-硫辛酸的保護作用

由表2可知，與對照組相比，各染毒組蛋雞血清中TP 含量均呈下降趨勢，且Cd組和As+Cd組TP含量顯著下降（P< 0.05），As組與對照組無顯著差異（P>0.05）;與As組相比，As+Cd組TP含量無顯著差異（P>0.05）;與Cd組相比，As+Cd組TP含量顯著升高（P< 0.05）;與相應染毒組相比，各α-硫辛酸共同處理組TP 含量均有不同程度升高，且Cd+α-LA組TP含量顯著升高（P< 0.05）。

2.5?砷鎘聯(lián)合暴露對蛋雞血清中ALB含量的影響及α-硫辛酸的保護作用

由表2可知，與對照組相比，各染毒組蛋雞血清中ALB含量均呈下降趨勢，Cd組和As+Cd組ALB含量均顯著下降（P<0.05），但As組ALB含量下降不顯著（P>0.05）;與As組、Cd組相比，As+Cd組 ALB含量無顯著差異（P>0.05）;與相應染毒組相比，除Cd+α-LA組ALB 含量顯著升高（P<0.05），其他α-硫辛酸共同處理組（α-LA 組、As+α-LA 組、As+Cd+α-LA組）均無顯著差異（P>0.05）。

3?討論

ALT主要存在于肝臟、心臟組織細胞中，整個肝臟內(nèi)轉(zhuǎn)氨酶含量約為血液中含量的100倍。肝細胞一旦受損，ALT就會大量釋放入血。AST主要分布在心肌，其次是肝臟、骨骼肌和腎臟等組織中。谷草轉(zhuǎn)氨酶活性的升高，提示有肝實質(zhì)損傷發(fā)生。該研究發(fā)現(xiàn)，鎘染毒組蛋雞ALT 活性顯著性升高，說明肝細胞已受到嚴重損傷。鎘染毒組和砷鎘聯(lián)合組AST活性均顯著升高，表明鎘對肝細胞線粒體造成了損傷。這與相關(guān)研究結(jié)果[10-11]基本一致。該研究中砷染毒組ALT和AST活性并未出現(xiàn)顯著變化，而砷鎘聯(lián)合暴露組ALT和AST活性顯著低于鎘組，因此砷和鎘可能存在一定的拮抗效應。

有關(guān)砷鎘暴露條件下ALP活性變化的報道并不多。該研究發(fā)現(xiàn)，對照組ALP活性最高，這可能與蛋雞處于產(chǎn)蛋后期，骨鈣動員較為活躍，來自肝、腎、骨等組織的ALP加和引起了對照組較高的活性[12]。硫辛酸和各染毒組ALP活性均呈現(xiàn)不同程度下降，這與申瑤等[13]的研究結(jié)果不一致。其具體原因有待進一步探討，但砷鎘聯(lián)合暴露組ALP活性較砷鎘單獨暴露組下降更多，仍然表現(xiàn)為拮抗效應。

TP 和ALB 均由肝臟合成，血清TP、ALB含量的下降在一定程度上反映了肝臟功能的損傷程度，在砷、鎘單獨或聯(lián)合染毒時，TP 和ALB的含量呈下降趨勢，說明對肝臟的合成功能有一定的損傷;同樣，砷鎘聯(lián)合組的TP和ALB含量均高于鎘單獨組，進一步表明砷鎘的拮抗效應。

洪峰等[14]研究發(fā)現(xiàn)砷、鎘對大鼠腎臟功能聯(lián)合作用主要為相加作用。鎘砷呈拮抗作用，且主要原因可能是鎘砷相互干擾影響了腸道中的吸收過程[15]。從后期對肝臟及腎臟中砷、鎘含量的測定結(jié)果發(fā)現(xiàn)，砷鎘聯(lián)合暴露組砷和鎘的含量低于鎘、砷單獨染毒組，蛋雞砷鎘同時暴露呈拮抗效應可能與此有關(guān)。綜合該試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與鎘單獨染毒組相比，砷鎘聯(lián)合組肝功能的損傷有所緩解，存在一定的拮抗作用。

近年來，硫辛酸在家禽上的應用研究報道越來越多。李杏等[16]研究發(fā)現(xiàn)硫辛酸在一定程度上提高了肉雞抗氧化能力，增強其免疫功能。盧敏等[17]研究發(fā)現(xiàn)硫辛酸可以提高氨氣應激下肉雞的生產(chǎn)性能，并且對肉品質(zhì)具有一定的改善作用。α-LA 作為“萬能氧化劑”，已被應用于臨床氧化應激相關(guān)疾病的治療。研究表明，α-LA可通過降低ALT和AST活性對肝功能起一定的保護作用[18-19]。

綜上所述，砷鎘聯(lián)合暴露對蛋雞肝臟損傷呈拮抗效應，α-LA能使肝功能標志酶ALT、AST和ALP活性以及TP、ALB含量的變化均有所恢復，表明α-LA對砷、鎘及其聯(lián)合引起的蛋雞肝功能損傷具有一定的保護效應。

參考文獻

[1] CHUNG J Y，YU S D，HONG Y S.Environmental source of arsenic exposure [J].J Prev Med Public Health，2014，47（5）：253-257.

[2] WHO.Arsenic in drinking-water.Background document for development of WHO guidelines for drinkingwater quality[R].Geneva，Switzerland：WHO，2011.

[3] DROBNA Z，STYBLO M，THOMAS D J.An overview of arsenic metabolism and toxicity[J].Curr Protoc Toxicol，2009，42（1）：4311-4316.

[4] DE ANGELIS C，GALDIERO M，PIVONELLO C，et al.The environment and male reproduction：The effect of cadmium exposure on reproductive function and its implication in fertility[J].Reprod Toxicol，2017，73：105-127.

[5] JARMAN T，F(xiàn)RIO A，LEARY A，et al.Heavy metal contamination in mineral sources for monogastric feed in Asia Pacific[C]//Proceedings of the 21st annual Australian poultry sciences sumposium. Sydney：New South Wales，2010：174-177.

[6] GODT J，SCHEIDIG F，GROSSESIESTRUP C，et al.The toxicity of cadmium and resultinghazards for human health[J].J Occup Med Toxicol，2006，1（1）：22.

[7] NAVARIIZZO F，QUARTACCI M F，SGHERRI C.Lipoic acid：A unique antioxidant in the detoxification of activated oxygen species[J].Plant PhysiolBiochem，2002，40（6）：463-470.

[8] OU P，TRITSCHLER H J，WOLLFF S P.Thioctic（lipoic）acid：A therapeutic metal-chelating antioxidant ？ [J]Biochem Pharmacol，1995，50（1）：123-126.

[9] 王秀麗.α-硫辛酸聯(lián)合甲鈷胺治療對糖尿病周圍神經(jīng)病變患者震動感覺閾值（VPT）的影響[J].中國衛(wèi)生標準管理，2018，9（6）：58-60.

[10] 吳小勝，魏帥，魏益民，等.亞慢性鎘暴露對五指山豬肝臟生化指標的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2012，45（3）：562-568.

[11] 袁桂萍，戴書俊，殷中瓊，等.亞慢性鉛鎘聯(lián)合染毒對SD 大鼠血液生理生化指標的影響[J].衛(wèi)生研究，2014，43（2）：259-264.

[12] 呂文亭，王鵬，劉春凌，等.肌肽鋅對低鈣性骨質(zhì)疏松籠養(yǎng)蛋雞AKP、BGP及E2的影響[J].動物醫(yī)學進展，2015，36（10）：64-68.

[13] 申瑤，韓濤，鄒輝，等.α-硫辛酸對大鼠肝臟慢性鎘中毒的保護作用[J].畜牧與獸醫(yī)，2016，48（11）：91-94.

[14] 洪峰，金泰廙，盧國棟.砷鎘聯(lián)合染毒大鼠腎毒性劑量效應分析[J].中國地方病學雜志，2005，24（6）：609-613.

[15] OLLSON C J，SMITH E，HERDE P，et al.Influence of co-contaminant exposure on the absorption of arsenic，cadmium and lead[J].Chemosphere，2017，168：658-666.

[16] 李杏，陳小連，朱麗慧，等.硫辛酸對黃羽肉雞生長性能、抗氧化能力和免疫功能的影響[J].動物營養(yǎng)學報，2012，24（3）：515-521.

[17] 盧敏，李杰，徐彬，等.日糧中添加硫辛酸對慢性氨應激下肉雞生產(chǎn)性能及肉品質(zhì)的影響[J].家畜生態(tài)學報，2017，38（4）：19-24.

[18] BUTLER J A，HAGEN T M，MOREAU R.Lipoic acid improves hypertriglyceridemia by stimulating triacylglycerol clearance and downregulating liver triacylglycerol secretion[J].Arch Biochem Biophys，2009，485（1）：63-71.

[19] KIM M S，PARK J Y，NAMKOONG C，et al.Anti-obesity effects of α-lipoic acid mediated by suppression of hypothalamic AMPactivated protein kinase[J].Nat Med，2004，10（7）：727-733.