張祺
1鎘元素及其化合物的化學特性
鎘位于周期系第ⅡB族,是一種灰色而有光澤的金屬,原子量為112.14,密度為8.642g/cm3,有延性和展性,可彎曲。鎘的熔點為321.03℃,沸點為765℃。鎘的化合價為2,常溫下鎘在空氣中會迅速失去光澤,表面上生成棕色氧化鎘,可防止鎘進一步氧化。鎘不溶于水,能溶于硝酸、醋酸,在稀鹽酸和稀硫酸中緩慢溶解,同時放出氫氣。
1.1我國農(nóng)業(yè)環(huán)境中鎘污染的現(xiàn)狀
我國大氣人為污染的主要來源為冶煉,煅燒等排放的工業(yè)廢氣以及煤,塑料等的燃燒。鎘以顆粒物散射形式分布空氣中,大部分排除后不久就沉降于地面。所以,一般非排放地區(qū)空氣中鎘濃度較低。
1.2鎘在動物體內(nèi)的代謝
鎘在動物體內(nèi)吸收的主要部位在十二指腸,盡管在空腸和回腸也有吸收,但十二指腸的吸收率為空腸和回腸的 2 倍。研究發(fā)現(xiàn),鎘一旦進入消化道,其吸收速度相當快,但在體內(nèi)的降解速度卻非常慢,它的半衰期很長,可長達半生。也有報道,動物攝入的鎘除了少量被吸收外,其余大部分(約 95%)經(jīng)由糞便排出體外。
1.3鎘的毒性與危害
動物鎘中毒時可在腎臟、肝臟、肺臟、骨骼、生殖系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、胃腸系統(tǒng)、胰臟中表現(xiàn)出明顯的病變。
對腎臟的影響腎臟是鎘最重要的蓄積部位和靶器官,腎損傷是慢性接觸鎘對人體的主要危害,一般認為鎘所致的腎損傷是不可逆的。鎘所致的腎損傷是由在肝臟形成的鎘 金屬硫蛋白(MT)復(fù)合物(CDMT)引起的。
動物的生殖系統(tǒng)也是鎘作用的主要部位,鎘中毒特別會對雄性動物的生殖系統(tǒng)造成嚴重的影響。鎘中毒還能使雌性動物的排卵過程受到抑制并引起暫時性不育。此外,鎘可通過影響母體內(nèi)鋅的分布而導致胚胎鋅缺乏,同時鎘可通過干擾胚胎的子宮胚胎血流量、內(nèi)分泌及各種代謝酶的功能,從而影響胚胎的正常發(fā)育,引起畸胎、死胎,并使生后子代生長率降低,甚至使生長停滯。
鎘中毒還可以引起骨骼損害。若長期攝入鎘,除了出現(xiàn)蛋白尿,氨基酸尿、和糖尿外,還使尿鈣和尿磷增加。由于體內(nèi)鈣不斷丟失,在外援性鈣補充不足的情況下,機體動員骨鈣以維持血鈣正常,因此而導致負鈣平衡,引起骨骼疏松癥。
鎘毒性作用概況隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展,鎘污染問題也日益嚴重。60年代于日本富山縣爆發(fā)的“骨痛病”,其罪魁禍首就是鎘。
2鎘對雞血清鈣磷含量的影響
機體維持鈣平衡主要受3種調(diào)鈣激素的調(diào)節(jié),即甲狀旁腺激素(PTH),降鈣激素(CT),維生素D活體形式1,25-(OH)2-D3。其中1,25-(OH)2-D3可促進腸道對鈣的吸收及腎小管對鈣的重吸收,使骨鈣重吸收增加。
鎘與鈣具有類似的原子半徑,故鎘可直接在質(zhì)膜,線粒體,微粒體膜等鈣離子轉(zhuǎn)運,貯存的特殊位置上(如腎上皮細胞膜上的鈣泵,CAM及各種CaBP的鈣離子結(jié)合位點)競爭性取代鈣離子。其中1,25-(OH)2-D3誘導的CaBP是腸鈣吸收的主要載體。因而鎘與鈣競爭性結(jié)合CaBP,減少了腸鈣的吸收,此外,鎘可降低1,25-(OH)2-D3水平,進而可能造成相應(yīng)的CaBP的誘導合成減少。隨著機體鎘負荷的增加,腸道對鈣的吸收率不斷下降和鈣的排出量增加。
試驗結(jié)果表明,由于鎘對雞腸粘膜的破壞作用以及雞體內(nèi)堿性磷酸酶活性的降低,使腸道組織磷酸物質(zhì)的消化、吸收、利用受阻。鎘中毒的雞因腸無機磷含量的下降,由腸粘膜進入血液的無機磷也就少了,這說明鎘中毒雞體內(nèi)的鈣、磷代謝發(fā)生障礙,這種鈣磷代謝障礙可能繼發(fā)于腎小管的損害,一是鎘引起腎小管重吸收功能障礙,鈣、磷大量由尿排出,血清中鈣、磷下降;二是鎘降低了1,25-(OH)2-D3的生成,對鈣、磷代謝產(chǎn)生一系列影響。
3鎘對雞血清鎂含量的影響
血清鎂含量略有升高,但三組差異不明顯,這可能是:①機體內(nèi)鎘導致某些必需元素失控。②體內(nèi)存在著許多種微量元素,已知它們之間或者有協(xié)同作用,或者有拮抗作用,只要有的元素平衡改變,就會直接或間接地影響其它元素之間的平衡狀態(tài)。③是否與鎘作業(yè)環(huán)境中雜有其它元素污染有關(guān),有待進一步觀測。
4鎘對雞血清鐵、銅含量的影響
本文觀察組的血清銅,鐵值低于對照組,表明鎘可以降低銅,鐵的水平。鎘抑制賴氨酰氧化酶活性,該酶是一種銅酶,在骨膠原成熟過程中起決定作用。此外生物體內(nèi)存在天然的銅金屬硫蛋白,當鎘進入機體時金屬與銅發(fā)生置換作用,生成鎘、銅、金屬硫蛋白,所以血清銅含量降低。銅在鐵的轉(zhuǎn)運中起重要作用,鎘降低了體內(nèi)可利用銅的水平,而影響機體對鐵的轉(zhuǎn)運和利用。另外,鐵主要以Fe+2的形式在十二指腸吸收,F(xiàn)e+2腸黏膜上皮細胞進入血漿后,氧化為Fe+3,并與鐵傳遞蛋白結(jié)合起來轉(zhuǎn)運,高濃度的鎘對鐵傳遞蛋白表現(xiàn)輕微的抑制作用,所以鎘影響了鐵的轉(zhuǎn)運和利用,血液的鐵含量也就少了。
5鎘對羥脯氨酸的影響
羥脯氨酸為膠原纖維所特有,膠原纖維的分解主要依賴膠原酶和其他蛋白酶的作用,羥脯氨酸含量依次降低,但各組差異不明顯,這可能與膠原纖維的降解情況有關(guān),鎘中毒影響了膠原纖維的降解,其分解產(chǎn)物羥脯氨酸含量下降。
(作者單位:150069 黑龍江省哈爾濱市家畜遺傳資源保護中心)