運(yùn)輸應(yīng)激對(duì)動(dòng)物組織器官的影響研究進(jìn)展

胡 威，劉 犇,2,3*，鄭文亞，方滿新，彭瑞妮,2，李國生

（1.宜春學(xué)院生命科學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院，江西宜春 336000；2.江西綠科農(nóng)牧科技有限公司，江西宜春 336000；3.江西省高等學(xué)校硒農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，江西宜春 336000）

隨著當(dāng)代畜牧業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，為滿足各地區(qū)之間的畜禽生產(chǎn)需求，運(yùn)輸已儼然成為畜牧業(yè)生產(chǎn)過程中一個(gè)必不可少的重要環(huán)節(jié)[1]。運(yùn)輸過程中的擁擠、顛簸、震動(dòng)、噪音、溫度變化和禁食禁水等復(fù)合應(yīng)激源均可造成動(dòng)物機(jī)體生理紊亂、組織器官損傷、發(fā)病甚至死亡，同時(shí)降低肉品質(zhì)量和動(dòng)物福利，給畜牧業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失[2-3]。動(dòng)物在運(yùn)輸過程中受應(yīng)激源刺激所引起的應(yīng)激反應(yīng)統(tǒng)稱為運(yùn)輸應(yīng)激，關(guān)于運(yùn)輸應(yīng)激對(duì)動(dòng)物機(jī)體組織器官造成的損傷及對(duì)相關(guān)調(diào)控分子表達(dá)的影響已成為目前研究的熱點(diǎn)，尤其在豬、牛、羊和家禽等一些常見的經(jīng)濟(jì)動(dòng)物中所開展的相關(guān)研究最為普遍[4-7]。本文就運(yùn)輸應(yīng)激對(duì)動(dòng)物組織器官的影響進(jìn)行綜述，旨在為改善運(yùn)輸應(yīng)激對(duì)動(dòng)物造成的損傷和提高動(dòng)物福利的相關(guān)研究提供參考。

1 運(yùn)輸應(yīng)激研究概述

為應(yīng)對(duì)運(yùn)輸過程中各種應(yīng)激因素的影響，動(dòng)物機(jī)體的組織器官會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化[8-9]。運(yùn)輸持續(xù)時(shí)間、食物和飲水的攝取情況等均能引起動(dòng)物發(fā)生運(yùn)輸應(yīng)激反應(yīng)，路況以及駕駛員的駕駛技術(shù)也會(huì)有一定影響[10-12]。其中，運(yùn)輸時(shí)間是運(yùn)輸應(yīng)激的決定性因素，在較多研究中已得到驗(yàn)證[9,13]。動(dòng)物經(jīng)一段時(shí)間運(yùn)輸后，其身體機(jī)能會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，組織器官受到嚴(yán)重?fù)p傷，從而給畜牧業(yè)生產(chǎn)帶來嚴(yán)重的危害[4,6,9,14-17]。

運(yùn)輸應(yīng)激在動(dòng)物運(yùn)輸過程中普遍存在，不同動(dòng)物對(duì)應(yīng)激的耐受程度有差異[18-19]。每年因運(yùn)輸而引起的動(dòng)物死亡率均處于較高水平[20-22]。因此，探索如何減輕或避免動(dòng)物在運(yùn)輸過程中受運(yùn)輸應(yīng)激的損傷已經(jīng)當(dāng)務(wù)之急。早期人們注意到運(yùn)輸對(duì)動(dòng)物帶來的影響，關(guān)于運(yùn)輸應(yīng)激對(duì)動(dòng)物機(jī)體的影響研究已在早期開展[23-24]，但到目前為止，關(guān)于運(yùn)輸應(yīng)激對(duì)組織器官損傷過程中的具體調(diào)控機(jī)制仍沒有較為明確的報(bào)道，因此，開展該方面的研究具有重要意義。

2 運(yùn)輸應(yīng)激對(duì)組織器官的影響

2.1 運(yùn)輸應(yīng)激對(duì)心臟的影響 哺乳動(dòng)物在受到應(yīng)激源刺激時(shí)，多數(shù)會(huì)通過釋放大量兒茶酚胺（腎上腺素、去甲腎上腺素和多巴胺）和糖皮質(zhì)激素（嚙齒類的皮質(zhì)酮和人的皮質(zhì)醇）來應(yīng)答[25]，機(jī)體在兒茶酚胺作用下會(huì)誘發(fā)應(yīng)激性心肌病[26]。有研究表明，大鼠經(jīng)模擬運(yùn)輸應(yīng)激會(huì)引起血清皮質(zhì)酮、血糖、肌酸激酶（Creatine Kinase，CK）和乳酸脫氫酶（Lactate Dehydrogenase，LDH）等濃度升高，Caspase 9 調(diào)節(jié)的線粒體凋亡通路被激活，進(jìn)而引起心肌損傷和細(xì)胞凋亡發(fā)生[27]。近期研究發(fā)現(xiàn)，贛西山羊經(jīng)2 h 或6 h 的道路運(yùn)輸后，心肌纖維會(huì)發(fā)生程度不一的彌漫性顆粒變性，細(xì)胞內(nèi)線粒體腫脹、破裂，間質(zhì)水腫、出血和炎性細(xì)胞浸潤，毛細(xì)血管擴(kuò)張、充血，幾種應(yīng)激相關(guān)的熱休克蛋白（Heat Shock Protein，HSP）HSP27、HSP70 和HSP90 的 表達(dá)均顯著升高[9]。運(yùn)輸應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致雛雞體內(nèi)K+、Ca2+和Mg2+穩(wěn)態(tài)遭到破壞，心內(nèi)三磷酸腺苷（Adenosine Triphosphate，ATP）酶活性受到抑制導(dǎo)致ATP 含量升高，進(jìn)而引起心內(nèi)ATP酶相關(guān)亞單位基因表達(dá)水平顯著下調(diào)，最終導(dǎo)致雛雞體重下降和心臟受到嚴(yán)重?fù)p傷[28]。此外，運(yùn)輸應(yīng)激還會(huì)引起雛雞體內(nèi)對(duì)細(xì)胞起保護(hù)作用的熱休克反應(yīng)（Heat Shock Response，HSR）受到抑制以及ΝO的產(chǎn)生增加，進(jìn)而對(duì)心臟造成嚴(yán)重的損傷[29]。也有研究表明，運(yùn)輸應(yīng)激對(duì)豬[30]和牛[31]的心臟也會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p傷。

2.2 運(yùn)輸應(yīng)激對(duì)肝臟的影響 肝臟是機(jī)體進(jìn)行代謝的重要場(chǎng)所，機(jī)體內(nèi)的各種毒素和有害物質(zhì)大部分都是在肝臟中代謝。對(duì)于火雞來說，道路運(yùn)輸是其生命中引起應(yīng)激反應(yīng)最強(qiáng)烈的誘因之一[32]。有研究表明，運(yùn)輸應(yīng)激會(huì)誘導(dǎo)火雞肝臟中急性期蛋白（Acute Phase Proteins，APP）的表達(dá)，以應(yīng)對(duì)應(yīng)激對(duì)肝臟的損傷[33]。同樣，運(yùn)輸應(yīng)激也能夠上調(diào)肉牛肝臟中急性期蛋白的表達(dá)水平[34]。近期研究表明，運(yùn)輸應(yīng)激會(huì)對(duì)贛西山羊肝臟造成嚴(yán)重?fù)p傷，肝細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)明顯的顆粒和水泡變性，部分細(xì)胞胞核染色質(zhì)會(huì)發(fā)生明顯的聚集現(xiàn)象，有的甚至?xí)l(fā)生核溶解，同時(shí)HSP27 和HSP70 的表達(dá)顯著上調(diào)[6]。鮑恩東[35]研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)輸應(yīng)激也會(huì)對(duì)豬的肝臟造成不同程度的損傷，肝細(xì)胞會(huì)發(fā)生顆粒變性和脂肪變性，且這種損傷程度隨著運(yùn)輸時(shí)間的延長而加劇。蛋雞經(jīng)運(yùn)輸應(yīng)激反應(yīng)作用后，其肝臟重量顯著降低，血液中白細(xì)胞比例明顯升高[36]。仔豬經(jīng)長時(shí)間運(yùn)輸后，其肝臟也會(huì)明顯損傷[37]。

2.3 運(yùn)輸應(yīng)激對(duì)腎臟的影響 腎臟是動(dòng)物機(jī)體內(nèi)重要的代謝器官，腎臟功能發(fā)生異常會(huì)對(duì)機(jī)體造成嚴(yán)重影響[38]。運(yùn)輸應(yīng)激會(huì)對(duì)仔豬腎臟造成一定損傷，腎臟實(shí)質(zhì)細(xì)胞呈顆粒樣或空泡樣變性[37]，經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)輸后，腎臟中HSP90 和HSP70 的表達(dá)量會(huì)呈快速下調(diào)的趨勢(shì)，可能是由于長時(shí)間的運(yùn)輸應(yīng)激引起腎臟衰竭[39]。研究表明，運(yùn)輸應(yīng)激會(huì)對(duì)贛西山羊的腎臟造成嚴(yán)重?fù)p傷，腎小管和集合小管的結(jié)構(gòu)崩解，腎小球有明顯充血腫脹，腎小囊腔變得狹窄，線粒體腫大變形，線粒體嵴斷裂或消失，部分線粒體因腫脹或空泡化導(dǎo)致膜發(fā)生裂解，隨著運(yùn)輸時(shí)間的延長，其損傷程度也會(huì)逐漸加深，HSP27、HSP70 和HSP90 的表達(dá)量顯著上調(diào)[6]。運(yùn)輸應(yīng)激還能夠引起新生雛雞腎臟組織內(nèi)MDA 與H2O2含量增加，總抗氧化能力（Total Antioxidant Capacity，T-AOC）水平降低，此外，總超氧化物岐化酶（Total superoxide dismutase，T-SOD）、谷胱甘肽S 轉(zhuǎn)移酶（Glutathione S-transferase，GST）和過氧化氫酶（Catalase，CAT）的活性也會(huì)明顯降低，進(jìn)而誘發(fā)氧化應(yīng)激，最終導(dǎo)致腎臟損傷[40]。

2.4 運(yùn)輸應(yīng)激對(duì)呼吸系統(tǒng)的影響 牛呼吸系統(tǒng)疾?。˙ovine Respiratory Disease，BRD）一直是養(yǎng)牛業(yè)中發(fā)病率和致死率最高的一類疾病，每年由于此類疾病的治療費(fèi)用不斷增加以及病牛體重顯著降低，經(jīng)濟(jì)損失不斷擴(kuò)大[41]。研究表明，牛經(jīng)過長時(shí)間的運(yùn)輸后，其血清中T-AOC 水平顯著降低，丙二醛（Malondialdehyde，MDA）濃度明顯升高，進(jìn)而促進(jìn)氧化應(yīng)激的發(fā)生，最終引起B(yǎng)RD 發(fā)生[42]。通過對(duì)小鼠進(jìn)行模擬運(yùn)輸應(yīng)激處理后，各小鼠肺葉上眼觀可見明顯的出血點(diǎn)或出血斑，光鏡觀察可見肺泡腔塌陷，部分肺泡壁之間相互靠近，有些肺泡之間甚至發(fā)生融合，肺泡隔有淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞浸潤，毛細(xì)血管擴(kuò)張充血，部分細(xì)支氣管上皮脫落，管腔中充滿脫落的上皮細(xì)胞和少量的紅細(xì)胞，部分上皮細(xì)胞胞核染色質(zhì)聚集，核濃縮，體積變小，且有部分內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴(kuò)張；HSP70表達(dá)量顯著上調(diào)，HSP90 表達(dá)量顯著下調(diào)，這可能與機(jī)體為降低肺損傷所進(jìn)行的相關(guān)調(diào)節(jié)存在一定關(guān)系[43]。

2.5 運(yùn)輸應(yīng)激對(duì)免疫系統(tǒng)的影響 1971 年，Olinescu 等[23]就注意到運(yùn)輸應(yīng)激會(huì)對(duì)動(dòng)物的免疫應(yīng)答產(chǎn)生一定影響，并利用模擬運(yùn)輸應(yīng)激的小鼠對(duì)其猜想進(jìn)行了驗(yàn)證。了解運(yùn)輸應(yīng)激、嗜中性粒細(xì)胞功能和BRD 的關(guān)系，明確它們之間的相互調(diào)節(jié)對(duì)于提高肉牛的健康與福利至關(guān)重要[44]。在早期研究中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)肉牛BRD 的發(fā)生與機(jī)體免疫功能改變存在著緊密關(guān)系，而機(jī)體免疫功能的改變大都是由多種應(yīng)激源的刺激所引起[45]，尤其是運(yùn)輸應(yīng)激[46]。奶牛犢經(jīng)2 h 的短時(shí)運(yùn)輸后，其血清皮質(zhì)醇濃度顯著升高，釋放腫瘤壞死因子α（Tumor necrosis factorα，TΝF-α）和白介素17A（Ιnterleukin-17A，ΙL-17A），最終導(dǎo)致奶牛犢體重降低[47]。在蛋雞中的研究表明，運(yùn)輸應(yīng)激能夠引起脾臟和法氏囊重量增加，異嗜細(xì)胞百分率升高且淋巴細(xì)胞百分率降低，嚴(yán)重影響蛋雞的正常免疫功能[36]。AA 肉雞經(jīng)運(yùn)輸后，其胸腺和脾臟會(huì)發(fā)生明顯的病理改變，且隨著運(yùn)輸時(shí)間的延長，病變程度會(huì)明顯加重，運(yùn)輸5 h 后，胸腺和脾臟會(huì)出現(xiàn)明顯的功能衰竭現(xiàn)象[48]。李玉保等[49]研究發(fā)現(xiàn)，豬經(jīng)過長途運(yùn)輸應(yīng)激的作用后脾臟和淋巴結(jié)會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的急性病理性損傷變化，隨著運(yùn)輸時(shí)間的延長，HSP70 和HSP90 在這2 個(gè)免疫器官中的表達(dá)呈現(xiàn)出持續(xù)升高的趨勢(shì)。由此可見，HSP與組織損傷之間存在一定相關(guān)性。豬在經(jīng)過運(yùn)輸處理后，其腸系膜淋巴結(jié)、脾臟和胸腺中多種炎性細(xì)胞因子（ΙL-1β、ΙL-2、ΙL-4、ΙL-6、ΙL-10 和TΝF-α）均發(fā)生顯著變化，且在運(yùn)輸最大時(shí)長4 h 達(dá)到最大值，說明運(yùn)輸應(yīng)激對(duì)豬免疫機(jī)能的影響存在時(shí)間效應(yīng)[50]。

2.6 運(yùn)輸應(yīng)激對(duì)胃腸道的影響 胃腸道對(duì)各種物理性或化學(xué)性應(yīng)激源非常敏感，這些應(yīng)激源能夠誘導(dǎo)胃腸道發(fā)生氧化應(yīng)激或黏膜損傷[51]。模擬運(yùn)輸應(yīng)激大鼠的小腸形態(tài)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生顯著改變，腸上皮細(xì)胞發(fā)生凋亡，高達(dá)674 個(gè)基因的表達(dá)譜會(huì)發(fā)生顯著變化，這些變化可能與運(yùn)輸應(yīng)激引起的細(xì)胞凋亡、氧化還原反應(yīng)以及相關(guān)激素的失衡有關(guān)[27]。在模擬運(yùn)輸應(yīng)激的小鼠中同樣發(fā)現(xiàn)運(yùn)輸應(yīng)激會(huì)破壞腸道結(jié)構(gòu)的完整性，同時(shí)能夠誘導(dǎo)Bcl-2和Bax 蛋白表達(dá)升高，說明運(yùn)輸應(yīng)激對(duì)腸道的損傷作用與細(xì)胞凋亡途徑有關(guān)，并且可能是通過Bcl-2 和Bax 2種蛋白進(jìn)行調(diào)節(jié)的[52]。豬經(jīng)運(yùn)輸處理5 h 后，其空腸結(jié)構(gòu)的完整性受到嚴(yán)重破壞，腸黏膜嚴(yán)重?fù)p傷，同時(shí)誘發(fā)空腸組織細(xì)胞自噬及線粒體自噬的發(fā)生[4]。肉牛經(jīng)道路運(yùn)輸1 000 km 后，其瘤胃內(nèi)環(huán)境pH 明顯下調(diào)，同時(shí)微生物菌群也發(fā)生很大改變，經(jīng)RT-PCR 定量分析發(fā)現(xiàn)纖維分解菌、嗜酸性瘤胃球菌和普雷沃氏弧菌顯著上調(diào)，而溶糊精琥珀酸弧菌、布氏普雷沃氏菌、棲瘤胃普雷沃氏菌和解脂厭氧弧菌顯著下調(diào)，血液中皮質(zhì)醇和促腎上腺皮質(zhì)激素濃度發(fā)生顯著變化，從而對(duì)肉牛的食物消化能力產(chǎn)生較大影響[53]。對(duì)于反芻動(dòng)物來說，運(yùn)輸應(yīng)激能夠引起瘤胃微生物菌群組成的改變，進(jìn)而影響激素分泌的水平和相關(guān)免疫功能的發(fā)揮，對(duì)動(dòng)物造成不利影響[5]。近期研究表明，長時(shí)間的運(yùn)輸應(yīng)激會(huì)對(duì)山羊的腸黏膜結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重?fù)p傷，小腸上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞、杯狀細(xì)胞和肥大細(xì)胞數(shù)量會(huì)顯著增加，說明運(yùn)輸應(yīng)激能夠激活小腸黏膜內(nèi)的免疫機(jī)能[54]。

2.7 運(yùn)輸應(yīng)激的其他影響 運(yùn)輸應(yīng)激能夠?qū)?dòng)物肉品質(zhì)以及后期行為等產(chǎn)生諸多影響。肉雞經(jīng)過道路運(yùn)輸后，其肌肉中乳酸和MDA 含量會(huì)顯著上升，而肌肉pH、糖原含量以及T-SOD 活性會(huì)顯著降低[55]。育肥豬經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)輸后，其背腰最長肌受到的影響最為顯著，肌肉失水率明顯增加，pH 顯著降低[56]。此外，運(yùn)輸應(yīng)激對(duì)動(dòng)物的行為影響也較為顯著。馬在草食動(dòng)物中其平衡性較為突出，經(jīng)長時(shí)間運(yùn)輸后，馬保持平衡的能力會(huì)嚴(yán)重降低，甚至失去平衡，表明該行為與運(yùn)輸引起的胃潰瘍的嚴(yán)重程度和肌酶的升高呈正相關(guān)，并且在運(yùn)輸后其心率和直腸溫度也發(fā)生顯著升高，這些都會(huì)對(duì)馬的健康和福利產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p害[57]。除了以上影響外，運(yùn)輸應(yīng)激對(duì)動(dòng)物的分娩行為也會(huì)產(chǎn)生一定影響[58]。有研究表明，妊娠母馬在臨產(chǎn)前經(jīng)過3 h 的道路運(yùn)輸后，與未經(jīng)過道路運(yùn)輸?shù)膶?duì)照組妊娠母馬相比，多項(xiàng)指標(biāo)均有差異，其中道路運(yùn)輸組母馬的相對(duì)產(chǎn)駒時(shí)間（即初乳pH 降為6.5至分娩的時(shí)間）明顯縮短，皮質(zhì)醇濃度顯著升高，但產(chǎn)駒后母馬心率及其變異性并無差異性變化；運(yùn)輸應(yīng)激組馬駒完整的腕/跗骨骨化率顯著低于對(duì)照組[59]。

3 小結(jié)與展望

綜上所述，運(yùn)輸應(yīng)激能夠?qū)?dòng)物各組織器官結(jié)構(gòu)的完整性造成嚴(yán)重?fù)p傷，引起細(xì)胞凋亡，有些器官甚至?xí)霈F(xiàn)衰竭的現(xiàn)象，不利于動(dòng)物在運(yùn)輸后期正常生理功能的恢復(fù)和發(fā)揮。此外，運(yùn)輸應(yīng)激還會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物肉品質(zhì)的降低以及對(duì)動(dòng)物的分娩情況造成一定影響，給當(dāng)代畜牧業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p害。目前，關(guān)于運(yùn)輸應(yīng)激對(duì)組織器官損害的研究已在較多物種中展開，但關(guān)于具體調(diào)控機(jī)理的深入研究還較少，這對(duì)于抗運(yùn)輸應(yīng)激新藥物的開發(fā)是不利的。因此，應(yīng)就運(yùn)輸應(yīng)激對(duì)動(dòng)物組織器官損害的具體機(jī)制在不同物種間開展較為深入研究，為提高動(dòng)物福利和降低運(yùn)輸應(yīng)激對(duì)動(dòng)物的損害提供更為可靠的理論依據(jù)。