付 帥，馬春陽，王 麗，史東輝，李文強

（遼寧醫(yī)學院畜牧獸醫(yī)學院，遼寧 錦州 121000）

鉛暴露對動物腸道營養(yǎng)物質吸收及生產(chǎn)性能的影響

付 帥，馬春陽，王 麗，史東輝?，李文強

（遼寧醫(yī)學院畜牧獸醫(yī)學院，遼寧 錦州 121000）

鉛是一種常見的灰黑色重金屬元素，在動物體內沒有任何生理作用。動物體原本不應該含有鉛，只是隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，含鉛產(chǎn)品的廣泛使用，以及環(huán)境污染的日趨嚴重使飼料原料中含鉛的機會越來越多。在畜禽生產(chǎn)中鉛污染還未受到重視，然而研究顯示較低劑量的鉛就可能造成動物腸道損傷，降低畜禽的生產(chǎn)性能和肉蛋品質。本文從鉛暴露對動物腸道吸收的影響的角度，分析鉛暴露是如何降低動物生產(chǎn)性能，寄予能為動物養(yǎng)殖提供有利借鑒。

鉛暴露；營養(yǎng)物質吸收；生產(chǎn)性能

鉛是具有多器官毒性的重金屬，當我們接觸鉛的機會越來越多，致使一部分鉛塵侵入機體，使我們的血液、組織中或多或少含有了鉛，學界將這一病理過程稱為“鉛暴露”或“鉛接觸”。鉛作為一種可循環(huán)利用的金屬材料，被廣泛應用于軍工、原子能技術、冶金、化工、輕工、農(nóng)藥等部門，其中鉛酸蓄電池制造是鉛消費最主要的領域。我國已成為全球最大的鉛酸蓄電池出口國之一，帶來經(jīng)濟利益的同時每年也面臨著將近50萬噸鉛酸蓄電池廢料的產(chǎn)生。鉛酸蓄電池的生產(chǎn)過程中使用了具有污染性的二氧化鉛和硫酸鉛，由于環(huán)境保護意識的缺失，鉛酸蓄電池回收過程中隨意拆解、廢舊電池中有毒廢酸液任意倒置等現(xiàn)象突出，使動物鉛暴露的機會越來越多。動物鉛暴露還有一部分來自含鉛量高的飼料原料。根據(jù)國家飼料衛(wèi)生標準豬、雞、羊等配合飼料中鉛的含量不得超過5 mg/kg。許多小型飼料企業(yè)為了降低成本對原料把關并不嚴謹，致使家畜采食了鉛含量較高的飼料原料或預混料。

1 鉛暴露的影響

1.1 鉛暴露對機體的損傷 科研工作者在職業(yè)性鉛暴露人群和鼠類等動物模型上對鉛暴露進行了大量的研究，認為鉛及其化合物侵入機體的主要途徑是消化道和呼吸道。鉛進入機體后首先與血液和血細胞結合引起血鉛升高，然后隨著血循環(huán)周游全身，并在大腦、腸道、生殖系統(tǒng)和肝腎等臟器沉積[1-2]。鉛化合物具有相對較大的離子半徑和很高的電負性，易與蛋白、核酸和脂類等大分子物質結合造成生物大分子損傷[3]，進而影響細胞功能造成機體損傷和功能障礙。研究表明，鉛可影響兒童的智力發(fā)育，成年人行為改變，并能促進阿爾茲海默病和帕金森氏病的發(fā)生與發(fā)展[4]。鉛不僅可通過改變腦血管內皮細胞的膜結構，使血腦屏障發(fā)生滲漏，而且鉛還可蓄積于血管內皮細胞內，當濃度達到一定程度時，就會損害未成熟大腦的血腦屏障，從而侵害動物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)[5]。

1.2 鉛暴露引起氧化應激 研究人員探究鉛在靶細胞中引起的氧化應激分子機制時，發(fā)現(xiàn)鉛可以誘導活性氧生成，包括氫過氧化物、超氧陰離子和過氧化氫[6]。低水平的活性氧在信號通路中有重要作用，但高水平的活性氧則可引起脂質的氧化，損傷細胞的完整性，使細胞膜受體無法與酶結合。活性氧還可影響mRNA和蛋白的表達。首先是影響基因的轉錄，轉錄后又可影響染色質的新陳代謝和轉錄因子的活性。鉛介導的氧化應激，除了會造成腸道吸收表面積的損失，還會引起DNA的損傷和細胞程序性死亡。鉛也已被證明能夠提升或抑制超氧化物歧化酶SOD、過氧化氫（CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH）水平[7-8]。低水平的應激可以增加這些酶，而高水平和長時間應激則抑制。Roohol lah等[9]在小腸中建立了一個低水平的鉛應激模型，鉛介導的氧化應激使SOD和CAT的mRNA表達增加，這與過氧化氫不斷累積進而引起脂質過氧化作用的研究相一致[10]。

1.3 鉛暴露對腸道營養(yǎng)轉運蛋白的作用 動物飼料原料中相對分子質量較低和脂溶性較好的大多數(shù)營養(yǎng)物質經(jīng)被動擴散由腸道吸收，但是相對分子質量較大的水溶性物質則很難透過腸道的細胞膜，需要通過專屬性轉運蛋白來進行轉運，如多肽、氨基酸、糖、有機陽離子及陰離子和水溶性維生素等[11]。目前，在人體腸道內發(fā)現(xiàn)的營養(yǎng)物質運蛋白包括寡肽共轉運蛋白、葡萄糖轉運蛋白、有機離子轉運蛋白、氨基酸轉運蛋白和ATP-結合盒轉運蛋白等[12]。營養(yǎng)物質轉運蛋白對小腸起到必不可少的功能，其破壞會減少養(yǎng)分利用率和效益。動物體內的2種單糖轉運體，分別是GLUTs家族和SGLTs家族葡萄糖轉運蛋白。其中GLUT5通過促進擴散的方式促進果糖進入上皮細胞，GLUT2調節(jié)單糖脫離腸上皮細胞，SGLT1和SGLT4負責吸收單糖。鉛暴露減少單糖進入腸上皮細胞，是通過下調SGLT1和SGLT4，接著減少GLUT2基質的活動，進而減少GLUT2 mRNA的表達。Roohol lah等[9]報道鉛暴露在小腸中引起的應激可降低SGLT1、SGLT4 GLUT2、小肽轉運蛋白（PepT1）和興奮性氨基酸轉運蛋白3（EAAT3）mRNA的表達量，由此可以推測鉛降低雞的飼料利用率和生長性能，潛在的機制是下調主要小腸中營養(yǎng)轉運蛋白基因的表達。

1.4 鉛暴露與營養(yǎng)素的相互作用 鉛與鈣、鐵鋅和維生素等營養(yǎng)素之間存在著復雜的相互作用Crowe等[13]通過動物試驗對鐵和鉛的關系進行了研究，結果表明鐵缺乏的大鼠其血鉛濃度高于正常對照組，鐵不足會促進組織對鉛的吸收。鈣與鉛的相互作用關系比較復雜，鈣可拮抗鉛的毒性作用，而鉛又可與細胞內受體、轉移蛋白結合，甚至可替代鈣在細胞內起到第二信使的作用[14]。Tandon等[15]報道了補充鋅和賴氨酸可減少組織中鉛的積累，防治由鉛引起的一系列生化反應，研究還表明賴氨酸和鋅的協(xié)同作用可預防由鉛所引起的內源性鈣和鎂的耗竭。Kim等[16]研究結果表明，50 mg/kg的維生素B1和CaEDTA聯(lián)合治療可以降低腎臟和肝臟中鉛的含量。因此，進一步了解營養(yǎng)素與鉛之間的作用關系，對減輕鉛中毒對動物毒害作用就顯得尤為重要。

1.5 鉛對動物生產(chǎn)性能的影響 鉛暴露可從以下幾個方面減少動物對飼料的利用率：①鉛可以與部分營養(yǎng)物質相互作用絡合形成難以吸收的復合物，這些復合物因不能被吸收隨糞便排出體外，間接減少了飼料中營養(yǎng)物質的含量；②鉛暴露還可使營養(yǎng)物質轉運蛋白在腸道內表達的下降，也就意味著養(yǎng)分的利用率隨之下降；③鉛暴露引起的氧化應激致使小腸吸收表面積減少都不同程度降低動物對營養(yǎng)物質的利用。此外，鉛暴露還可以通過調節(jié)激素水平降低動物生產(chǎn)性能，鉛應激可降低大腦5-羥色胺水平，上調5-HT2C受體使小鼠產(chǎn)生厭食和焦慮。Shafiqur等[17]研究發(fā)現(xiàn)，在肉仔雞的飲水中添加400 mg/kg醋酸鉛，可顯著降低肉仔雞的平均采食量和日增重，但對飼料轉換率無顯著影響。Bakal l i等[18]報道，在日糧中添加1 mg/kg鉛就可引起肉仔雞體重顯著下降，鉛添加量達到10 mg/kg可顯著降低肉仔雞的飼料轉化率。

2 鉛暴露的防治

要降低動物鉛暴露，必須嚴格控制原料質量，在飼料的生產(chǎn)、加工、運輸、貯存過程中盡量避免鉛污染。但有時即使飼料中的鉛含量符合衛(wèi)生標準，低劑量的鉛在家畜體內長期蓄積仍會導致鉛暴露。因此，通過控制飼料減少動物鉛暴露是保證動物制品安全的有效途徑。目前多采用在家畜飼料中添加一定量的吸附劑、營養(yǎng)素、中草藥提取物、益生菌等方法來降低鉛的毒性，其中以在飼料中適當補充鈣、鋅、鐵、硒、維生素C、維生素E等營養(yǎng)物質最為常見，對重金屬的殘留和毒性有一定的減控作用。維生素C可以有效降低血鉛濃度，有報道指出飼料添加維生素C能使動物體內氧化型的谷胱甘肽還原為還原性谷胱甘肽，后者硫基可與重金屬離子結合而排出體外，從而發(fā)揮解毒功能，減少鉛在血液中的殘留和危害[19]。此外，研究者還發(fā)現(xiàn)當豬飼料中的鈣含量從0.7%提高至1.1%時，可明顯降低組織中鉛的沉積量[20]。

3 結論

目前，由于鉛利用度的增加，動物在自然環(huán)境中接觸鉛的幾率逐漸增大，鉛暴露不僅會使家畜腸道紊亂，免疫力和生長性能降低，而且還會導致畜產(chǎn)品中鉛含量超過國家衛(wèi)生標準。我們在關注人鉛暴露的同時，更應關注在一些鉛高污染區(qū)的畜群因為人食用了鉛富集的奶制品、肉制品會給人類的健康帶來極大的危害。

[1]JOHNSON F.M.The genetic ef fects of environmental lead[J].Mutat Res,1998,410(2)∶123-140.

[2]MEYER-BARON M,SEEBER A.A meta-analysis for neurobehavioural resul ts due to occupational lead exposure with blood lead concent rations＜70 microg/100 mL[J].Arch Toxicol,2000,73（10/11）∶510-518.

[3]YANG P, MYINT KZ, TONG Q. Lead discovery, chemist ry optimization,and biological evaluation studies of novel biamide derivatives as CB2 receptor inverse agonists and osteoclast inhibitors[J]. J Med Chem, 2012, 55（22）∶9973-9987.

[4]JOHNSON FM.The genetic ef fects of environmental lead[J].MutatRes,1998,410（2）∶123-140.

[5]Mameli O,Caria MA,Mel is F,et al.Neurotoxic ef fect of lead at low concent rations[J]. Brain Res Bul l,2001,55(2)∶269-275.

[6]Franco R,Sanchez-Olea R,Reyes-Reyes E M, et al.“Environmental toxicity, oxidative st ress and apoptosis[J].Menage′a Trois,”Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis,2009,674(1)∶3-22.

[7]M. Chiba, A. Shinohara, K. Matsushita, et al.“Indices of lead-exposure in blood and urine of leadexposed workers and concentrations of major and t race elements and activities of SOD,GSH-Px and catalase in their blood,” The Tohoku Journal of Experimental Medicine,vol.178,no.1,pp.49-62,1996.

[8]L.Pat rick.“Lead toxicity par tⅡ∶the role of f ree radical damage and the use of antioxidants in the pathology and treatment of lead toxicity,”Al ternative Medicine Review, vol.11,no.2,pp.114-127,2006.

[9]Roohol lah E,Mohammad F J,Juan B L.Ef fect of Dietary Lead on Intestinal Nut rient Transpor ters mRNA Expression in Broi ler Chickens[J].Bio Med Research International, 2014,9∶745.

[10]J.M.Mates,F.Sanchez-Jimenez.“Antioxidant enzymes and their impl ications in pathophysiologic processes,” Frontiers in Bioscience,vol.4,pp.339-345,1999.

[11]Said H M.Recent advances in car rier-mediated intestinal absorption of water-soluble vitamins[J]. Annu RevPhysiol, 2004, 66∶ 419-446.

[12]Sun D,Lennem as H,Welage L S,et a1.Comparison of human duodenum and Caco-2 gene expression profi les for 12 0 0 0 0 genes equences tags and cor relation with perme abi l ity of 26 drugs[J]. Pharm Res, 2002, 19∶1400-1416.

[13]Crowe A,Morgan E H.Interactions between tissue uptake of lead and iron in normal and hondeficient rats during development[J]. Boil Trace Elem Res,1996,52∶249-261.

[14]Coldstein C W.Evvvidence that lend acts as a calcium substitute in second messengermetabol ism[J].Neurotoxicology,1993,14∶97-101.

[15]Kim J S,Crichlow E C.The ef fects of thiamin on the neurophysi-ological al terations induced by lead[J].Vet Hum Toxicol,1990.

[16]Kim J S,Blakley B R.The ef fects of thiamin on the tissue dist ribution of lead[J]. JAppl Toxicol,1990,10∶93-97.a,32∶101-105.

[17]SHAFIQU R,JOSHI M V.Ef fect of lead toxicity on growth and per formance of broi lers [J].Journal of Veterinary and Animal Science,2009,5(2)∶59-62.

[18]Bakal l i R I,Pesti G M,Ragland W L.The magnitude of lead toxicity in broi ler chickens[J].Vet Human Toxicol,1995,37(1)∶15-23.

[19]殷積文，張偉東.維生素C臨床新用途[J].黑龍江醫(yī)藥，2003，16（4）：303.

[20]HSU F S,KROOK L,POND W G,et al.Interactions of dietary calcium with toxic levels of lead and zinc in pigs[J].The Journal of Nutrition,1975,105(1)∶112-118.

Effects of exposure to lead on intestinal nutritional absorption and productionperformance of animals

Fu Shuai,Ma Chunyang,Wang Li,Shi Donghui*,Li Wen qiang
（Col lege of Animal Husbandry&Veterinary Medicine,Liaoning Medical University,Liaoning Jinzhou 121001）

Lead is a common black heavy metal elements,with no physiological function in animal body.The animal body original ly should not contain lead,but with the development of modern indust rial products widely used in the lead,and lead to more serious environmental pol lution in feed more and more opportunities.Lead pol lution in l ivestock production has not received the attention,but research shows that low dose of lead may cause animal intestinal damage,reducing the quality of l ivestock and poul t ry production per formance and meat and eggs.Analyzing lead exposure is how to reduce animal production per formance,expected to provide a favorable reference for animal breeding,through the ef fects of lead exposure to the animal intestinal absorption

Lead exposure;Nutrient absorption;Production per formance

S816.72

1672-9692(2015)06-0025-04

2015-03-28

付帥（1992-），男，本科在讀，主要從事單胃動物營養(yǎng)研究。

史東輝（1970-），女，碩士，教授，主要從事動物營養(yǎng)與飼料研究。

遼寧省科學技術廳研究項目“優(yōu)質高效豬飼料體系開發(fā)、研究與集成”項目資助（2014214016）；橫向課題研究項目及遼寧醫(yī)學院奧鴻大學生科技活動基金項目“復方中草藥制劑對肉仔雞抗氧化功能的影響及作用機制的研究”項目資助（2013D04）。