大熊貓血液中鉬元素測定及差異分析

摘 要 鉬元素含量的穩(wěn)定對于動(dòng)物個(gè)體正常發(fā)育代謝具有重要作用。收集來自中國大熊貓保護(hù)研究中心雅安、臥龍和都江堰3個(gè)基地共108份健康大熊貓（Ailuropodamelanoleuca）的血液樣本用于測定血液中的鉬元素含量，其中亞成年個(gè)體樣本42份，成年個(gè)體樣本48份，老年個(gè)體樣本18份。結(jié)果顯示：鉬元素含量在大熊貓不同發(fā)育階段和性別之間均具有顯著差異（P lt; 0. 05），另外，3個(gè)基地大熊貓血液中的鉬元素含量也具有顯著差異（P lt; 0. 05），推測造成此情況的原因與生活環(huán)境，如土壤、水源及食物等相關(guān)。本研究編制了健康大熊貓血液中鉬元素的含量標(biāo)準(zhǔn)，可為大熊貓日常健康狀態(tài)評判、疾病預(yù)防及合理的飲食搭配提供數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：大熊貓；血液；鉬元素；年齡；地區(qū)

中圖分類號：S852

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：2310 - 1490（2024）- 04 - 0891 - 05

DOI：10.12375/ysdwxb.20240423

大熊貓（Ailuropoda melanoleuca）是我國特有的一級重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物［1］，被譽(yù)為“生物活化石”，是世界上備受關(guān)注的珍稀動(dòng)物。近年來由于保護(hù)工作的順利開展，大熊貓種群數(shù)量有所上升，截至2023年底，大熊貓野外種群數(shù)量已從20世紀(jì)80年代的約1 110只增至近1 900只，全球圈養(yǎng)數(shù)量達(dá)到728只［2］。研究表明，大熊貓的種群數(shù)量與疾病預(yù)防、營養(yǎng)配比以及繁殖育種等方面有關(guān)［3?5］。微量元素是動(dòng)物重要的微量營養(yǎng)素，必需微量元素的失衡可能引發(fā)一系列疾病，研究發(fā)現(xiàn)血液中鈣、鐵、鋅和銅等微量元素的含量與大熊貓的健康狀態(tài)存在一定的關(guān)聯(lián)［4，6］，說明必需微量元素含量的穩(wěn)定對于大熊貓的健康至關(guān)重要。

鉬是血液中的一種微量元素，對于維持個(gè)體健康和正常生理功能發(fā)揮重要作用。鉬具備多種酶活性作用，可激活亞硫酸鹽氧化酶、醛氧化酶和黃嘌呤氧化酶等，其參與了許多生命的生化過程，如維持細(xì)胞膜完整性、DNA 和RNA 復(fù)制以及細(xì)胞呼吸［7?8］。因此，鉬對于維持機(jī)體正常的新陳代謝、免疫功能和神經(jīng)系統(tǒng)功能非常重要。然而，鉬在自然界中含量較低，動(dòng)物通常通過飲食攝入來滿足個(gè)體的需求，鉬元素缺乏或過量均會(huì)導(dǎo)致一系列疾病，如過量的鉬元素會(huì)在大鼠的腎臟、肝臟、睪丸和其他組織中逐漸積累，最終導(dǎo)致機(jī)體免疫系統(tǒng)崩潰，使個(gè)體更容易受到外來病原的感染［7］；腫瘤患者血清中的鉬含量顯著低于健康人群，暗示鉬可能與腫瘤的發(fā)生存在某種聯(lián)系［9］。此外，鉬可能作為抗氧化劑發(fā)揮作用［10］，并發(fā)揮抗炎和神經(jīng)保護(hù)作用［11］。然而，目前還未有針對大熊貓血液中鉬元素測定的研究，因此，本研究對大熊貓血液中鉬元素水平進(jìn)行測定，探討鉬元素與大熊貓健康狀況的關(guān)系。通過深入研究大熊貓血液中鉬元素含量的變化規(guī)律，可以為大熊貓的保護(hù)和健康管理提供科學(xué)依據(jù)，進(jìn)一步增加對大熊貓的了解，促進(jìn)大熊貓保護(hù)工作的開展。

1 材料與方法

1. 1 材料

2023年9—11月，從3個(gè)大熊貓基地［雅安（16份）、都江堰（39 份）和臥龍（53 份）］采集健康大熊貓血液樣本共108 份，用于測定大熊貓血液中鉬元素含量。樣本包括亞成年個(gè)體（2 ～ lt;5歲）42份，成年個(gè)體（5 ～ lt;20歲）48份和老年個(gè)體（≥ 20歲）18份；其中，雄性44 份，雌性64 份，所有樣本均避開繁殖期（表1）。

1. 2 方法

采集經(jīng)愛心培訓(xùn)（在非麻醉狀態(tài)下，飼養(yǎng)師通過飼喂大熊貓喜歡吃的食物來分散其注意力，進(jìn)行采血脫敏訓(xùn)練，最終大熊貓能主動(dòng)伸出前肢握住采血架，獸醫(yī)達(dá)到順利采血目的的培訓(xùn)）的大熊貓前肢靜脈血獲得血液樣本。血液樣本在24 h內(nèi)送至成都艾迪康醫(yī)學(xué)檢測實(shí)驗(yàn)中心，使用Agilent 7850電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（Agilent，美國）運(yùn)用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（inductively coupled plasma mass spec?trometry，ICP-MS）進(jìn)行血液中鉬元素含量的測定。使用SPSS 22. 0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以xˉ ± SD對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對大熊貓基地、年齡和性別間鉬元素的差異進(jìn)行單因素方差分析，以P lt; 0. 05作為差異顯著閾值，差異顯著的再使用LSD進(jìn)行多重比較。采用Graph?Pad Prism 8繪制圖像，以xˉ ± 1. 96SD得出95%的置信區(qū)間作為血液中鉬元素的參考值范圍。

2 結(jié)果與分析

2. 1 大熊貓血液中鉬元素含量與年齡和性別的關(guān)系

根據(jù)收集的大熊貓不同年齡段的血液樣本，繪制2 ～ 32歲每個(gè)年齡血液中鉬的含量（未收集到26歲和31歲的樣本），發(fā)現(xiàn)當(dāng)大熊貓步入成年后，血液中的鉬的含量有所下降，隨后在10 ～ 12歲血液中鉬的含量大幅上升（圖1A）。另外，不同年齡段大熊貓血液中的鉬元素含量存在顯著差異（P lt; 0. 05），其中，亞成年大熊貓血液中的鉬元素含量顯著高于成年（P lt; 0. 05），極顯著高于老年（P lt; 0. 01）（圖1B）。

鉬元素含量在不同性別大熊貓間也存在顯著差異（P lt; 0. 05），其中，雄性亞成年大熊貓血液中的鉬元素含量極顯著高于雄性成年和老年大熊貓（P lt;0. 01），而雌性亞成年大熊貓血液中的鉬元素含量顯著高于雌性老年大熊貓（P lt; 0. 05）（圖1B）。

2. 2 大熊貓血液中鉬元素含量與大熊貓基地的關(guān)系

大熊貓血液中鉬元素含量在雅安與都江堰基地之間差異顯著（P lt; 0. 05），在都江堰與臥龍基地之間差異顯著（P lt; 0. 05），在雅安與臥龍基地之間差異極顯著（P lt; 0. 01）。在性別方面，雄性大熊貓?jiān)谘虐不氐你f元素含量極顯著高于臥龍和都江堰兩個(gè)基地（P lt; 0. 01），而雌性大熊貓?jiān)谂P龍基地的鉬元素含量顯著低于雅安和都江堰兩個(gè)基地（P lt; 0. 05）（圖1C）。此外，本研究編制了不同年齡和不同性別間大熊貓血液中鉬元素含量的參考范圍（表2）。

3 討論

不同物種每日所需的鉬元素含量有所差異，攝入適量的鉬元素有利于提高個(gè)體免疫力，而攝入過量的鉬元素會(huì)產(chǎn)生中毒癥狀，人體如果食用或長時(shí)間暴露于高濃度的鉬環(huán)境中可能導(dǎo)致貧血、厭食癥、嚴(yán)重腹瀉、痛風(fēng)和性活動(dòng)減少等癥狀，而小鼠過量食用鉬則可能導(dǎo)致胚胎發(fā)育明顯變緩，體外培養(yǎng)囊胚質(zhì)量也將受到影響，主要表現(xiàn)為囊胚變性發(fā)生率顯著增加［12］。研究表明，過量的鉬可誘導(dǎo)氧化損傷，降低抗氧化酶活性，引發(fā)細(xì)胞凋亡、線粒體自噬等一系列問題［13］。高水平的鉬會(huì)阻礙其與動(dòng)物體內(nèi)鐵和鋅等其他微量元素的相互作用，降低體內(nèi)鋅和鐵的含量水平，影響炎癥反應(yīng)和免疫反應(yīng)過程［14］。研究發(fā)現(xiàn)，鉬對綿羊具有較強(qiáng)的免疫毒性，過量的鉬會(huì)降低線粒體膜電位（mitochondrial membrane potential，MMP），從而引發(fā)淋巴細(xì)胞凋亡，并進(jìn)一步減少外周血中的淋巴細(xì)胞數(shù)量，同時(shí)，外周血中紅細(xì)胞的數(shù)量和血紅蛋白濃度也會(huì)因過量的鉬而降低［15］。在對普氏原羚（Procapra przewalskii）的一項(xiàng)調(diào)查研究中發(fā)現(xiàn)，鉬中毒會(huì)導(dǎo)致其抗氧化能力下降，其血液中的鉬元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2. 41 μg/g［16］，對比普氏原羚血液中的鉬元素含量，大熊貓血液中的鉬元素含量較低，是其1/70 ～ 1/13，這可能是大熊貓對鉬元素代謝較慢，對鉬元素的耐受力低于普氏原羚，進(jìn)一步說明了鉬元素在大熊貓?bào)w內(nèi)可能具有重要作用。

年齡是個(gè)體間血液中鉬元素含量差異的主要原因。本研究發(fā)現(xiàn)，年齡對大熊貓血液中的鉬元素含量影響較大。隨著年齡的增長，大熊貓血液中的鉬元素含量逐漸降低，而在人體血液中鉬元素含量在幼年時(shí)較高，然后降低，步入老年后又逐漸升高［17］。本研究發(fā)現(xiàn)亞成年大熊貓血液中的鉬元素含量高于成年和老年，猜測可能是亞成年大熊貓的生長速度較快，對鉬元素的代謝能力較強(qiáng)?？紤]到老年樣本在整體樣本數(shù)量中僅占16. 7%（18/108），因此可能與實(shí)際參考值有偏差。性別是導(dǎo)致血液中微量元素產(chǎn)生差異的重要因素，研究發(fā)現(xiàn)，40歲左右的女性血液中鉬元素含量極顯著高于男性，而在其他年齡段以及整體水平上性別間無差異［17?18］。在本研究中，亞成年雄性和雌性大熊貓血液中的鉬元素含量均顯著高于老年大熊貓，隨著年齡的增長，鉬元素很可能在大熊貓?bào)w內(nèi)起到了復(fù)雜的酶代謝作用，暗示不同性別成年和老年大熊貓?bào)w內(nèi)的鉬元素代謝異于人類，鉬元素在大熊貓?bào)w內(nèi)發(fā)揮的功能還需進(jìn)一步研究。

鉬元素?zé)o法由機(jī)體自身產(chǎn)生，只能從食物中獲取。本研究發(fā)現(xiàn)3個(gè)基地大熊貓血液中的鉬元素含量具有顯著差異，究其原因，可能與3個(gè)基地大熊貓主食竹子的來源地不同有關(guān)，以及與3個(gè)基地圈舍環(huán)境，特別是土壤、水源等不同有關(guān)。另外，3個(gè)基地職能、研究和管理需要不同，以及各基地大熊貓年齡分布不均，均有可能導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)偏差，在后續(xù)的研究中應(yīng)將持續(xù)收集血液樣本，擴(kuò)大樣本庫，開展不同地理梯度理化性質(zhì)相關(guān)的鉬元素差異性研究，以探明不同區(qū)域大熊貓血液中鉬元素差異的微妙聯(lián)系。本研究主要對大熊貓血液中鉬元素含量進(jìn)行了差異分析，制定了健康大熊貓血液中鉬元素含量的參考范圍，可為大熊貓的健康發(fā)育及相應(yīng)的飲食營養(yǎng)配比提供數(shù)據(jù)參考。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 國家林業(yè)和草原局， 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部. 國家重點(diǎn)保護(hù)野生動(dòng)物名錄（2021 年2 月1 日修訂）［J］. 野生動(dòng)物學(xué)報(bào)， 2021， 42（2）：605-640.

National Forestry and Grassland Administration， Ministry of Agri?culture and Rural Affairs. List of national key protected wild ani?mals（ revised on February 1， 2021）［J］. Chinese Journal of Wild?life， 2021， 42（2）： 605-640.

［2］ 胡璐. 大熊貓野外種群總量增長到近1900只［N］. 新華每日電訊， 2024-01-26（3）.

HU L. The total population of giant pandas in the wild increases tonearly 1，900［N］. Xinhua Daily Telegraph， 2024-01-26（3）.

［3］ 馬銳. 圈養(yǎng)幼年大熊貓口腔微生物發(fā)育模式及多組學(xué)致齲機(jī)制研究［D］. 雅安： 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2022.

MA R. Study on oral microbial development pattern and multi-omicscariogenic mechanism of captive giant panda cubs［D］. Ya’an：Sichuan Agricultural University， 2022.

［4］ 王天珍. 四川圈養(yǎng)大熊貓微量元素背景值的調(diào)查分析［D］. 雅安： 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)， 2018.

WANG T Z. Investigation and analysis of trace elements in giantpandas in Sichuan Province［D］. Ya’an： Sichuan AgriculturalUniversity， 2018.

［5］ 周世強(qiáng)， 羅波， 宋仕賢， 等. 圈養(yǎng)繁殖大熊貓生存力的影響因素分析： 基于大熊貓譜系數(shù)據(jù)［J］. 四川動(dòng)物， 2021， 40（3）：275-284.

ZHOU S Q， LUO B， SONG S X， et al. Analysis of factors influ?encing the viability of captive-bred pandas： based on the data of2019 international studbook for giant panda［J］. Sichuan Journalof Zoology， 2021， 40（3）： 275-284.

［6］ 曾敏， 周宇， 明珠， 等. 大熊貓血液微量元素、血常規(guī)及生理生化指標(biāo)測定及分析［J］. 野生動(dòng)物學(xué)報(bào)， 2021， 42（1）：44-55.

ZENG M， ZHOU Y， MING Z， et al. Determination and analysisof trace elements， clinicalindicators， and physiological-biochemicalblood indices of captive giant panda［J］. Chinese Journal ofWildlife， 2021， 42（1）： 44-55.

［7］ FOSTER J R， BILLIMORIA K， DEL CASTILLO BUSTO M E， etal. Accumulation of molybdenum in major organs following re?peated oral administration of bis-choline tetrathiomolybdate in theSprague Dawley rat［J］. Journal of Applied Toxicology， 2022， 42（11）： 1807-1821.

［8］ LV Y B， WEI Y， ZHOU J H， et al. Human biomonitoring of toxicand essential metals in younger elderly， octogenarians， nonage?narians and centenarians： analysis of the healthy ageing and bio?markers cohort study （HABCS） in China［J］. Environment Inter?national， 2021， 156： 106717.

［9］ WACH S， WEIGELT K， MICHALKE B， et al. Diagnostic poten?tial of major and trace elements in the serum of bladder cancer pa?tients［J］. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology，2018， 46： 150-155.

［10］ NI D L， JIANG D W， KUTYREFF C J， et al. Molybdenumbasednanoclusters act as antioxidants and ameliorate acute kid?ney injury in mice［J］. Nature Communications， 2018， 9： 5421.

［11］ SUN G D， YANG S X， CAI H H， et al. Molybdenum disulfidenanoflowers mediated anti-inflammation macrophage modulationfor spinal cord injury treatment［J］. Journal of Colloid and Inter?face Science， 2019， 549： 50-62.

［12］ BI C M， ZHANG Y L， LIU F J， et al. The effect of molybdenumon the in vitro development of mouse preimplantation embryos［J］. Systems Biology in Reproductive Medicine， 2013， 59（2）：69-73.

［13］ ZHUANG Y， LIU P， WANG L Q， et al. Mitochondrial oxidativestress-induced hepatocyte apoptosis reflects increased molybde?num intake in caprine［J］. Biological Trace Element Research，2016， 170（1）： 106-114.

［14］ CUI T， JIANG W J， YANG F， et al. Molybdenum and cadmiumco-induce hypothalamus toxicity in ducks via disturbing Nrf2-me?diated defense response and triggering mitophagy［J］. Ecotoxicol?ogy and Environmental Safety， 2021， 228： 113022.

［15］ CUI S G， ZHANG Y L， GUO H W， et al. Molybdenum-inducedapoptosis of splenocytes and thymocytes and changes of periph?eral blood in sheep［J］. Biological Trace Element Research，2023， 201（9）： 4389-4399.

［16］ SHEN X Y， ZHAO K， MO B T. Effects of molybdenosis on anti?oxidant capacity in endangered Przewalski’s gazelles in the Qing?hai Lake National Nature Reserve in the northwestern China［J］.Biological Trace Element Research， 2023， 201（8）： 3804-3811.

［17］ 曲洋明. 吉林省部分地區(qū)人群九種元素監(jiān)測分析［D］. 長春：吉林大學(xué)， 2019.

QU Y M. Monitoring and analysis of nine elements in some areasof Jilin Province［D］. Changchun： Jilin University， 2019.

［18］ 孟昭偉， 雷佩玉， 丁勇， 等. 陜西省部分地區(qū)一般人群全血和尿液中錳、鈷、硒、鉬的內(nèi)暴露水平分析［J］. 衛(wèi)生研究，2020， 49（5）： 763-768.

MENG Z W， LEI P Y， DING Y， et al. Analysis of internal expo?sure levels of manganese， cobalt， selenium and molybdenum inblood and urine among general population in parts of ShaanxiProvince［J］. Journal of Hygiene Research， 2020， 49（5）：763-768.

基金項(xiàng)目：中國青少年發(fā)展基金會(huì)梅賽德斯-奔馳星愿基金項(xiàng)目；中國大熊貓保護(hù)研究中心自籌資金項(xiàng)目（CCRCGP222315，CCRCGP222304）