犬木糖醇中毒機(jī)制研究進(jìn)展

蔡麗媛,何玉英,夏兆飛

(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院,北京 海淀 100193)

木糖醇是一種戊糖醇,甜度與蔗糖相近,廣泛的存在于自然界的果蔬中。隨著木糖醇被廣泛的用作甜味劑和寵物業(yè)的發(fā)展使犬接觸到的機(jī)會(huì)增多,導(dǎo)致犬中毒的幾率增加。據(jù)美國(guó)動(dòng)物中毒中心報(bào)道,在2004～2006年三年間,犬木糖醇中毒的病例逐年倍增[1],國(guó)內(nèi)此類病例也逐年增多。由于木糖醇引起犬的中毒往往是急性的,而且病情嚴(yán)重,急需解毒和判斷預(yù)后。只有在了解中毒機(jī)理的情況下才能進(jìn)行有效的救治,使犬恢復(fù)健康,也只有這樣才能準(zhǔn)確的判斷預(yù)后。本文主要結(jié)合現(xiàn)有的研究,對(duì)犬木糖醇中毒機(jī)制予以闡述。

1 木糖醇對(duì)犬血糖的影響

有報(bào)道稱:犬在攝入含木糖醇的口香糖后出現(xiàn)低血糖癥狀,如倦怠、沉郁、昏迷等。在試驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)犬?dāng)z入4.0 g/kg體重,劑量木糖醇20 min血糖下降,50 min血糖達(dá)最低值[2],并出現(xiàn)動(dòng)性下降、沉郁等臨床癥狀。這是由于木糖醇進(jìn)入犬體內(nèi)引起胰島素大量分泌造成低血糖。木糖醇是糖代謝的中間體,在動(dòng)物體內(nèi)通過糖醛酸途徑、磷酸戊糖途徑、糖酵解途徑分解供能,單位重量的木糖醇能量值為11.7～12.1 k J/g與葡萄糖產(chǎn)熱量相當(dāng)[3],但木糖醇在犬體內(nèi)的吸收率低,且分解供能所需的時(shí)間較葡萄糖長(zhǎng),所以在進(jìn)入體內(nèi)后不足以彌補(bǔ)葡萄糖的消耗,在葡萄糖被大量分解且沒有被及時(shí)補(bǔ)充的情況下導(dǎo)致了低血糖。木糖醇降低血糖的機(jī)制還可能與促進(jìn)肝糖原合成使血糖降低、增加胰島素受體敏感性,促進(jìn)葡萄糖在外周利用有關(guān)。

2 木糖醇對(duì)犬與胰島素和胰高血糖素分泌的影響

木糖醇在動(dòng)物體內(nèi)和體外試驗(yàn)中均可引起胰島素分泌[4],可使犬、奶牛、山羊體內(nèi)胰島素分泌激增,但不引起靈長(zhǎng)類胰島素大量分泌。木糖醇不僅對(duì)胰島素分泌的兩個(gè)階段都有促進(jìn)作用,而且可促進(jìn)胰島素的合成[5-6]。當(dāng)犬?dāng)z入較高劑量的木糖醇時(shí),血清胰島素濃度升高幅度較大且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。木糖醇刺激胰島的分泌作用強(qiáng)單糖,也強(qiáng)于其他戊糖醇,如多羥基的阿拉伯糖醇、山梨醇、甘露醇等[7],木糖醇刺激犬胰島素的分泌量是葡萄糖刺激分泌量的2.5～7.0倍[8]。

木糖醇進(jìn)入人或動(dòng)物體內(nèi)引起胰島素分泌的機(jī)制大致有3種:(1)磷酸戊糖途徑,即木糖醇進(jìn)入胰島細(xì)胞后,經(jīng)過磷酸戊糖途徑代謝,轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸葡萄糖,可刺激胰島素分泌和釋放,并在這一程度上使血糖降低,這一途徑可能與胰島素的分泌有著重要關(guān)系。(2)木糖醇在體內(nèi)代謝產(chǎn)生的6-磷酸葡萄糖對(duì)胰島素的分泌無(wú)促進(jìn)作用,而是代謝產(chǎn)生的其他糖類促進(jìn)了胰島素的分泌,這些糖與葡糖糖在機(jī)體內(nèi)代謝產(chǎn)生的產(chǎn)物和終產(chǎn)物相同[9]。(3)木糖醇通過葡萄糖醛酸-木酮糖途徑代謝產(chǎn)生了大量還原型輔酶Ⅱ(NADPH2),NADPH2刺激胰島β-細(xì)胞分泌大量胰島素[10]。Prote,Jun D等人的體內(nèi)試驗(yàn)[11-12]和Coore H G等人的體內(nèi)試驗(yàn)[13]證明,腎上腺素可阻礙由葡萄糖引起的胰島素分泌。在Montagug W等人[14]的試驗(yàn)中,腎上腺素也可阻礙木糖醇引起的胰島素分泌。這說明,木糖醇和葡萄糖是通過相似和相同的途徑引起胰島素分泌的,而這種途徑可被腎上腺素阻斷。

由于胰高血糖素是體內(nèi)糖代謝的另一重要激素并與胰島素的作用拮抗,在糖代謝過程中兩種激素相互作用。在體外試驗(yàn)中,當(dāng)木糖醇進(jìn)入胰島中不僅會(huì)引起β-細(xì)胞的分泌還會(huì)引起胰島中其他細(xì)胞的分泌,如引起胰島α-細(xì)胞分泌胰高血糖素。木糖醇在體內(nèi)也可能對(duì)胰島其他細(xì)胞激素的分泌具有促進(jìn)作用。

3 木糖醇對(duì)犬肝臟的影響

犬在木糖醇中毒后會(huì)發(fā)生急性肝臟損傷,一些相關(guān)生化指標(biāo)發(fā)生變化。有試驗(yàn)表明[2],谷氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)活性在中毒后的4 h內(nèi)可升高10倍;天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)對(duì)肝臟疾病更具有特異性,犬在木糖醇中毒后AS T的含量在4 h內(nèi)達(dá)到峰值,其含量相當(dāng)于中毒前的10倍;目前,沒有犬木糖醇中毒后堿性磷酸酶(A LP)含量變化的報(bào)道,但是由于肝臟疾病可能會(huì)造成ALP的升高,因此在犬木糖醇中毒時(shí)不排除會(huì)產(chǎn)生ALP含量的變化;肝膽系統(tǒng)是γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶(GGT)的主要來(lái)源,可對(duì)肝臟的特異性高,但敏感性低,通常在ALT升高后的2～3 d才變化,木糖醇中毒后GG T含量會(huì)輕微上升。

犬?dāng)z入木糖醇后,胰島素大量分泌引起了犬體內(nèi)原有的葡萄糖大量分解,而進(jìn)入體內(nèi)的木糖醇因異生緩慢不足以補(bǔ)充消耗的葡萄糖,這樣使得利用葡萄糖無(wú)氧酵解功能的紅細(xì)胞的不到充足的養(yǎng)料而受到破壞。紅細(xì)胞破壞后,其中的血紅素釋放入血,使直接膽紅素含量增加。由于肝臟受到損傷,排泄膽紅素的能力下降,使得原本過量產(chǎn)生的膽紅素得不到有效代謝,從而使試驗(yàn)組血清直接膽紅素和總膽紅素含量增加。由于血清總膽汁酸可以同時(shí)反映肝臟分泌狀態(tài)、生成攝取、肝細(xì)胞損傷程度三個(gè)方面的血清總指標(biāo)[16]據(jù)推測(cè)在木糖醇中毒時(shí)犬血清總膽汁酸(TBA)含量也會(huì)出現(xiàn)一定程度的升高。可通過膽汁酸酸排泄試驗(yàn)來(lái)判斷是否引起肝臟實(shí)質(zhì)的損傷和損傷程度。即通過測(cè)定犬在禁食12 h(餐前)和進(jìn)食后2 h(餐后)血清中的總膽汁酸,以確定是否發(fā)生肝臟損傷。

4 木糖醇中毒機(jī)制研究展望

犬木糖醇中毒機(jī)制是復(fù)雜的,目前對(duì)這一機(jī)制的研究極少,現(xiàn)有報(bào)道多數(shù)以中毒后產(chǎn)生的臨床癥狀為主,少數(shù)也只對(duì)中毒后犬的某些生理生化指標(biāo)進(jìn)行了檢測(cè)?？偟恼f來(lái),這一機(jī)制的研究還處于起步階段。在今后對(duì)犬木糖醇中毒機(jī)制的研究可從以下幾方面開展:(1)從糖代謝的角度研究,研究木糖醇對(duì)犬正常糖代謝途徑的影響,特別是對(duì)糖代謝中間體在犬中毒后的變化進(jìn)行研究,并與人攝入木糖醇后體內(nèi)糖代謝的變化進(jìn)行對(duì)比研究。(2)影響糖代謝的激素,如胰島素、胰高血糖素、糖皮質(zhì)激素等,可以從離子通道水平對(duì)其釋放進(jìn)行研究。(3)對(duì)中毒后犬內(nèi)源性抗氧化機(jī)制進(jìn)行研究。

隨著對(duì)這一中毒機(jī)制研究的深入,可以為臨床解毒提供更好方案,可對(duì)中毒犬進(jìn)行更有效的救治。

[1]Eric K Dunayer,Sh aron M Gw altney-Brant.Acu te Hepatic Failure and Coagulopathy Associated w ithXylitol Ingestion in Eigh t Dogs[J].JAVMA,2006,229:1113-1117.

[2]Xia Z,He Y,Yu J.Experim en talacu te toxicity of xylitolin dogs[J].Journal of Veterinary Pharm acology and Th erapeutics,2009,32(5):465-469.

[3]馮根寶,王竹蘭,胡蘭萍,等.木糖醇治療非胰島素依賴型糖尿病121例[J].天津醫(yī)藥,1995,3(8):151-157.

[4]Kuzuya T,Kanazaw a Y,Kosaka K.Stimulation of Insulin Secretion by Xylitol in Dogs[J].Endocrinology,1969,84(2):200-207.

[5]Asano T,Greenb erg B Z,Wittmers R V,et al.Xylitol,a Partial Hom ologu e of-D-Glu copyranose:Potent Stimu lator of Insulin Release in Dogs[J].Endocrinology,1977,100(2):339-345.

[6]T akeshi Kuzuy a,Yasu nori Kanazaw a,Kino ri Kosaka.Stimulation of Insu lin Secretion by Xylitolin Dogs[J].Endocrin ology,1969,84:20-200.

[7]Montague W,How ellS L,Taylor K W.On the Accum ulation of Allox an in the Pan creaticβ-cells[J].Diabetologia,1967,3(3):340-345.

[8]Montague W,How ell S L,Taylor K W.Pen titols and The Mechanism of Insulin Release[J].Natu re,1967,215(5105):1088-1089.

[9]Grodsky G M,Batts A A,Bennett L L,etal.Effects of Carbohydrates on S ecretion of In sulin from Isolated Rat Pancreas[J].Amer J.Physiol,1963,5:638-644.

[10]Yukimasa Hirata,Masaji Fu jisaw a,Hachiro Sato,et a l.Effects of Intravenous Injection of Xy litol in Blood S ugar,Blood Pyruvic Acid and Plasma Insu lin Level in the Dog[J].Zeitschriftfür die gesamte experimentelle Medizin,1968,145:111-119.

[11]Porte Jr D,William s R H.Inhibition of Insulin Release by Norepineph rine in Man[J].Science,1966,152:1248.

[12]T akeshi Kuzuy a,Yasunori Kanazaw a.Studies on Mechanism of Xy litol-in duced Insu lin Secretion in Dog s[J].Diabetologia,1969,5:248-251.

[13]Coore H G,Randle P J.Regu lation of Insu lin Secretion studied Studied with Pieces of Rabbit Pancreas Incu bate in Vitro[J].Biochem,1964,93:66-78.

[14]Montague W,How ell S L,Tay lor K L.Pentitols and the Mechanism of In sulin Release[J].Bioch emisty,1967,215:1088-1089.

[15]Jeffrey M Todd,Lisa L.Xylitol intoxication associated with fulminant hepatic failure in a dog[J].Jou rnalof Veterinary E-mergency and C ritical Care,2007,17(3):286-289.

[16]劉愛玲.80例肝硬化患者血清總膽汁酸測(cè)定分析[J].檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)與臨床,2010,17:1857-1858.

[17]Baynes J W.Role of Oxidative Stress in Development of Complications of Diabetes[J].Diabetes,1991,40(4):405-412.

[18]Brow nlee M.Biochemistry and Molecular Cell Biology of Diabetic Complication s[J].Nature,2001,414(6865):813-820.