賀紹君 丁金雪 李 靜 劉德義

(安徽科技學院動物科學學院，滁州 233100)

近年來，我國夏季“熱波”天氣頻現(xiàn)，平均氣溫屢創(chuàng)新高，嚴重危害人類和動物的健康。犬在多方面與人類生活密切相關，其健康科學飼養(yǎng)日益受到重視。從生理特點上講，犬全身幾乎無汗腺、散熱能力較差，對高溫的抵抗能力低于其他動物[1]。為適應高溫環(huán)境，犬通常通過改變自身營養(yǎng)物質代謝來更好地適應外部環(huán)境。然而，當超過機體抵抗熱環(huán)境的能力之后，犬只表現(xiàn)為生活質量、免疫力下降，甚至發(fā)生日射病或熱射病[2]。此外，工作犬在炎熱的野外或狹窄的空間執(zhí)行任務時也極易遭遇高溫的影響，降低工作能力。應激對機體產生的影響與應激時間、應激源類別和強度、機體敏感性等因素密切相關。其中，超短期應激時機體表現(xiàn)以一過性劇烈反應后迅速緩解為特征，而長期應激則以持續(xù)性機體全身適應性變化為特征。目前關于犬在高溫環(huán)境下體內多種物質代謝變化的研究已有相關報道，其相關研究主要集中于夏季長期慢性應激下或者急性超短期(<2 h)高溫環(huán)境下機體的相關變化，對于急性短期(>2 h)高溫環(huán)境下機體營養(yǎng)物質代謝發(fā)生適應性變化后，犬血常規(guī)、血液流變學及血清生化指標的變化規(guī)律仍不清楚[3-4]。血液是機體運輸生命營養(yǎng)物質、氣體和體液調節(jié)物質的承擔者，血常規(guī)、血液流變學及血清生化指標是綜合反映機體組織和器官代謝變化和生理功能的重要指標[5]。因此，本試驗通過系統(tǒng)研究急性短期高溫環(huán)境下機體營養(yǎng)物質適應性代謝改變后，犬血液學相關指標的變化，揭示急性短期高溫的具體影響，為臨床上采取針對性血液學營養(yǎng)改進措施防控高溫環(huán)境對犬的危害提供思路。

1 材料與方法

1.1 試驗動物及處理

選擇蚌埠地區(qū)健康[體溫=(39.26±0.10) ℃，脈搏=(105.17±8.40)次/min，呼吸數(shù)=(38.0±8.49)次/min]以及年齡、體重相近的中華田園犬6條，平均體重4.5 kg，年齡1.5～2.5歲，飼喂通用型犬糧(粗蛋白質≥26%；粗脂肪≥14%；粗纖維≤5.0%；粗灰分≤10%；賴氨酸≥1.0%；鈣≥1.3%；總磷≥1.0%；食鹽≤1.2%；水分≤10%)。

正式試驗前1周將試驗犬轉入犬舍，(28±1) ℃適應性飼養(yǎng)。整個試驗過程中試驗犬均飼喂通用型犬糧，單籠飼養(yǎng)，自由采食和飲水。采用工業(yè)暖風機(吉毅IFH04-30A)加熱犬舍。試驗在07：00開始，經15 min犬舍內溫度升至(35±1) ℃，持續(xù)16 h時，關閉暖風機，自然降溫16 h。整個試驗期間犬舍維持相對濕度60%～70%。

1.2 樣本采集及指標測定

分別在急性短期高溫環(huán)境暴露0(開始時)、3(早期)、8(中期)、16(晚期)、降溫16 h(恢復期)頸靜脈采乙二胺四乙酸二鈉(EDTA-Na2)抗凝血0.5 mL用邁瑞B(yǎng)C-2800Vet血常規(guī)分析儀測定紅細胞、白細胞、血小板等血常規(guī)相關指標，采肝素鈉抗凝血4 mL用美醫(yī)林MEN-C90血流變分析儀測定血液黏度、紅細胞特性，另采2 mL非抗凝血于4 ℃冰箱放置12 h后3 000 r/min離心10 min，收集血清，用邁瑞B(yǎng)S-200生化分析儀測定血清中肌酸激酶(creatine kinase，CK)、谷草轉氨酶(aspartate aminotransferase，AST)、谷丙轉氨酶(alanine transaminase，ALT)、γ-谷氨酰轉移酶(γ-glutamyl-transferase，γ-GT)、堿性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)、乳酸脫氫酶(lactic dehydrogenase，LDH)的活性以及直接膽紅素、間接膽紅素、尿素、肌酐、尿酸的含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗結果采用PASW statistics 18.0軟件進行平均值、標準差以及單因素方差分析，以平均值±標準差表示試驗結果。各時間點試驗數(shù)據(jù)采用單因素重復測量方差分析方法進行多重比較。P<0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 急性短期高溫環(huán)境對犬血常規(guī)指標的影響

2.1.1 急性短期高溫環(huán)境對犬紅細胞相關指標的影響

從表1可以看出，整個試驗過程中紅細胞計數(shù)、紅細胞壓積、紅細胞分布寬度均未發(fā)生顯著變化(P>0.05)。與試驗開始(0 h)時相比，各試驗時間點犬血紅蛋白濃度顯著降低(P<0.05)，而各試驗時間點之間無顯著變化(P>0.05)。與試驗開始時相比，各試驗時間點平均紅細胞體積無顯著變化(P>0.05)，但暴露16 h、降溫16 h時比暴露3、8 h時顯著增加(P<0.05)。與試驗開始時相比，暴露16 h時平均紅細胞血紅蛋白量、平均紅細胞血紅蛋白濃度顯著降低(P<0.05)。

表1 急性短期高溫環(huán)境對犬紅細胞相關指標的影響

續(xù)表1項目 Items高溫環(huán)境暴露時間 Exposure time in high-temperature environment/h03 8 16 降溫16 h時Temperature reduction for 16 h參考區(qū)間 Reference intervals平均紅細胞血紅蛋白濃度MCHC/(g/L)330.17±3.07a328.50±5.14ab328.17±2.74ab325.67±2.57b 328.33±1.87ab310～340紅細胞分布寬度 RDW/%13.40±0.7314.58±0.6414.55±0.6913.50±0.5014.27±0.6512～21

同行數(shù)據(jù)肩標無字母或相同字母表示差異不顯著(P>0.05)，不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下表同。

In the same row, values with no letter or the same small letter superscripts mean no significant difference (P>0.05), while with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05). The same as below.

2.1.2 急性短期高溫環(huán)境對犬白細胞相關指標的影響

從表2可以看出，與試驗開始時相比，暴露8、16 h時白細胞計數(shù)顯著增加(P<0.05)，暴露3、8 h以及降溫16 h時淋巴細胞計數(shù)、單核細胞計數(shù)顯著降低(P<0.05)，各試驗時間點粒細胞計數(shù)均顯著升高(P<0.05)。各試驗時間點間比較發(fā)現(xiàn)，暴露3、8 h以及降溫16 h時白細胞計數(shù)、淋巴細胞計數(shù)、單核細胞計數(shù)、粒細胞計數(shù)均無顯著差異(P>0.05)。與試驗開始時相比，各試驗時間點淋巴細胞百分比及單核細胞百分比顯著降低(P<0.05)，粒細胞百分比顯著升高(P<0.05)。

表2 急性短期高溫環(huán)境對犬白細胞相關指標的影響

2.1.3 急性短期高溫環(huán)境對犬血小板相關指標的影響

從表3可以看出，與試驗開始時相比，暴露16 h時血小板計數(shù)顯著降低(P<0.05)，而平均血小板體積、血小板分布寬度以及血小板壓積3個指標未發(fā)生顯著變化(P>0.05)。各試驗時間點間比較發(fā)現(xiàn)，暴露3、8 h時血小板計數(shù)及血小板壓積顯著高于暴露16 h時(P<0.05)。

表3 急性短期高溫環(huán)境對犬血小板相關指標的影響

2.2 急性短期高溫環(huán)境對犬血液流變學指標的影響

2.2.1 急性短期高溫環(huán)境對犬全血黏度相關指標的影響

從表4可以看出，與試驗開始時相比，暴露8 h時低切、中切全血黏度顯著升高(P<0.05)，暴露16 h以及降溫16 h時低切、中切、高切全血黏度顯著降低(P<0.05)。各試驗時間點間比較發(fā)現(xiàn)，暴露16h以及降溫16h時低切、中切、高切全血黏度顯著低于暴露3、8 h時(P<0.05)。與試驗開始時相比，低切、中切、高切全血還原黏度在暴露3、8 h時均顯著升高(P<0.05)。各試驗時間點間比較發(fā)現(xiàn)，暴露3、8 h時低切、中切、高切全血還原黏度顯著高于暴露16 h和降溫16 h時(P<0.05)。從低切、中切、高切全血相對黏度結果來看，其變化規(guī)律與低切、中切、高切全血還原黏度變化規(guī)律相同。

表4 急性短期高溫環(huán)境對犬全血黏度相關指標的影響

續(xù)表4項目 Items高溫環(huán)境暴露時間 Exposure time in high-temperature environment/h03816降溫16 h時Temperature reduction for 16 h中切全血相對黏度 Medium shear whole blood relative viscosity3.07±0.79c3.64±0.51b4.16±0.76a3.34±0.70bc3.15±0.58c高切全血相對黏度 High shear whole blood relative viscosity2.63±0.68c3.15±0.40b3.50±0.51a2.80±0.51c2.63±0.40c

2.2.2 急性短期高溫環(huán)境對犬紅細胞物理特性的影響

從表5可以看出，與試驗開始時相比，暴露3、8、16 h時紅細胞剛性指數(shù)顯著增加(P<0.05)。暴露16 h和降溫16 h時紅細胞剛性指數(shù)顯著低于暴露3、8h時(P<0.05)。與試驗開始時相比，各試驗時間點紅細胞變形指數(shù)顯著增加(P<0.05)，同時暴露3、8 h時顯著高于暴露16 h和降溫16 h時(P<0.05)。與試驗開始時相比，各試驗時間點紅細胞電泳指數(shù)顯著增加(P<0.05)。整個試驗過程紅細胞聚集指數(shù)未發(fā)生顯著變化(P>0.05)。

表5 急性短期高溫環(huán)境對犬紅細胞物理特性的影響

2.3 急性短期高溫環(huán)境對犬血清生化指標的影響

從表6可以看以出，與試驗開始時相比，血清AST活性在暴露3、8 h時略有上升，但差異不顯著(P>0.05)。與暴露3、8 h時相比，暴露16 h和降溫16 h時血清AST活性顯著降低(P<0.05)。與試驗開始時相比，暴露16 h時血清γ-GT活性顯著降低(P<0.05)，暴露8、16 h時血清總膽紅素和直接膽紅素含量均顯著升高(P<0.05)，暴露8、16 h以及降溫16 h時血清ALP、CK活性顯著降低(P<0.05)，且暴露16 h和降溫16 h時血清CK活性還顯著低于暴露3、8 h時(P<0.05)。與試驗開始時相比，暴露16 h血清尿素含量顯著增加(P<0.05)，暴露16 h和降溫16 h時血清肌酐含量顯著降低(P<0.05)，暴露8、16 h以及降溫16 h時血清尿酸含量顯著降低(P<0.05)，暴露16 h和降溫16 h時血清LDH活性顯著降低(P<0.05)。此外，降溫16 h時血清尿素、尿酸含量以及LDH活性較暴露3、8 h時顯著降低(P<0.05)。

3 討 論

3.1 急性短期高溫環(huán)境對犬血常規(guī)指標的影響

紅細胞是動物體內氧氣輸入和二氧化碳輸出的主要載體，紅細胞內的血紅蛋白在這一過程中發(fā)揮了重要作用。高溫環(huán)境下，犬體內營養(yǎng)物質代謝會發(fā)生顯著改變，進而影響到機體內環(huán)境。本試驗結果表明，急性短期高溫環(huán)境對犬血液中紅細胞計數(shù)與紅細胞壓積無顯著影響，但顯著降低了犬血液中血紅蛋白濃度，在高溫暴露3 h時血紅蛋白濃度下降至最低值。急性短期高溫環(huán)境對犬單位體積內紅細胞數(shù)量(即紅細胞計數(shù))無顯著影響主要是由于機體在短時間內通過動員代償能力維持了紅細胞生成、釋放、存貯與消亡的動態(tài)平衡[6]。本試驗中，犬血液中血紅蛋白濃度降低說明了急性短期高溫環(huán)境雖然對紅細胞計數(shù)和紅細胞壓積無顯著影響，但降低了紅細胞的質量，影響紅細胞正常攜氧能力的發(fā)揮。平均紅細胞體積在暴露3、8 h時顯著低于暴露16 h和降溫16 h時，說明急性短期高溫環(huán)境加劇了水分從口腔的蒸發(fā)，引起體內缺水，導致紅細胞有失水趨勢，引進平均紅細胞體積在暴露3 h時達到最小值；但在暴露16 h時，在渴欲中樞調節(jié)下，犬大量飲水，導致紅細胞吸水體積顯著增加[7]，表現(xiàn)為平均紅細胞體積在暴露16 h時達到最大值。整個試驗過程中紅細胞分布寬度未發(fā)生顯著變化，說明急性短期高溫環(huán)境對紅細胞大小的均勻度無顯著影響，非同質性紅細胞無顯著增加。本試驗還研究了自然降溫16 h后各紅細胞相關指標的變化，發(fā)現(xiàn)自然降溫對各紅細胞相關指標無顯著恢復作用。

表6 急性短期高溫環(huán)境對犬血清生化指標的影響

白細胞是體內主要起非特異防御保護作用的具有免疫功能的細胞。本試驗結果表明急性短期高溫環(huán)境顯著增加了犬血液中單位體積內白細胞和粒細胞的數(shù)量(即白細胞計數(shù)和粒細胞計數(shù))，在暴露16 h時達到最大值，此與犬抵御外界高溫環(huán)境刺激，啟動機體積極的非特異性防御反應有關[8]。本試驗結果還顯示急性短期高溫環(huán)境顯著降低了犬血液中單位體積內淋巴細胞和單核細胞的數(shù)量(即淋巴細胞計數(shù)和單核細胞計數(shù))，在暴露8 h時達到最小值，這些白細胞變化規(guī)律與機體在應激狀態(tài)下分泌大量的皮質激素密切相關[4,9]，但具體的作用機制需要進一步研究。自然降溫16 h時，粒細胞、淋巴細胞、單核細胞這3種細胞的百分比均有一定程度的恢復，說明發(fā)生急性短期高溫環(huán)境危害時，及時遠離或去除高溫應激原對恢復非特異性免疫功能有一定的作用。

血小板在體內主要發(fā)揮凝血功能。本試驗結果顯示急性短期高溫環(huán)境16 h時顯著降低了血液血小板含量和壓積，而血小板體積和分布寬度在這一急性高溫環(huán)境中未發(fā)生顯著變化。其降低的血小板數(shù)量和壓積與急性高溫環(huán)境下導致機體特別腸道表現(xiàn)出血性炎癥，而血小板通過聚集發(fā)揮凝血作用消耗，而此時對血小板本身的大小和均勻度無顯著影響。試驗結果還顯示，血小板含量和壓積在試驗開始第16 h時達到最低值，自然降溫16 h后這2個指標均有明顯的恢復，進一步提示及時去除高溫環(huán)境應激原對血液指標恢復有顯著的作用。

3.2 急性短期高溫環(huán)境對犬血液流變學指標的影響

血液流變學是通過血液流動性、凝滯性和黏度的變化，推測機體血液循環(huán)狀態(tài)及可能引起這一變化的血液成分。本試驗中，急性短期高溫環(huán)境下暴露8 h時全血黏度、還原黏度及相對黏度的高切、中切、低切值均比試驗開始時顯著增加，而暴露16 h時比暴露8 h時顯著降低。試驗早期(暴露3 h時)全血黏度增加主要是因為機體早期以積極適應性為主，以改變機體的代謝為主，同時機體存在失水，表現(xiàn)為全血黏度增加。試驗后期(暴露16 h時)由于高溫環(huán)境刺激動物飲水增加，攝入的水分進入血液循環(huán)后稀釋血液，表現(xiàn)為全血黏度下降。全血黏度降低有利于更好地滿足組織灌注量，增加血液循環(huán)的有效性，充盈體表微循環(huán)，提高暴露在急性短期高溫環(huán)境下機體的散熱能力[10-11]。此外，與試驗開始時相比，全血黏度、還原黏度、相對黏度分別在暴露8、3 h時顯著升高，推測急性短期高溫環(huán)境可能通過影響紅細胞的特性和血漿成分影響全血黏度。

衡量紅細胞膜柔韌度的指標之一是紅細胞剛性指數(shù)，其值越大，紅細胞變性能力越小，在血液高切變率下全血黏度升高越顯著。紅細胞在外界作用下自身形態(tài)改變稱為紅細胞變形性。本試驗結果表明，急性短期高溫環(huán)境顯著增加了紅細胞剛性指數(shù)，盡管紅細胞變形指數(shù)顯著增加在一定程度上緩解了由于紅細胞剛性指數(shù)增加引起的全血黏度增加，但兩者的凈效應表明急性短期高溫環(huán)境可以通過增加紅細胞的剛性來升高全血黏度[12]。急性短期高溫環(huán)境下，犬紅細胞電泳指數(shù)、紅細胞聚集指數(shù)在試驗持續(xù)8 h以后無顯著變化，說明急性短期高溫環(huán)境導致全血黏度增加并不單純由紅細胞表面所帶負電荷多少決定[13]。值得提出的是，上述各指標在暴露8 h時達到最大值，但自然降溫16 h后，各指標并未發(fā)生明顯的恢復，說明急性短期高溫環(huán)境對犬血液流變學指標的影響相對比較持久。

3.3 急性短期高溫環(huán)境對犬血清生化指標的影響

急性短期高溫環(huán)境使動物機體進入應激狀態(tài)，造成機體組織器官細胞的功能發(fā)生改變[14]。血清生化指標可以反映機體相應組織器官營養(yǎng)代謝功能情況。正常情況下，細胞內酶受細胞膜屏障的保護作用存于細胞內部，血清中僅含有因細胞衰老裂解后釋放進入血液的少量的酶。損傷的機體細胞膜通透性增大，其細胞內含有的包括酶類的物質釋放入血液，引起血清酶活性上升。本試驗結果表明，急性短期高溫環(huán)境暴露3、8 h對血清AST、ALT、γ-GT活性均未產生顯著影響，說明急性短期高溫環(huán)境對動物肝臟功能無顯著影響；血清中總膽紅素和直接膽紅素含量均顯著升高，且整個試驗過程中直/總膽紅素的值無顯著變化，表明本試驗條件下急性短期高溫環(huán)境對肝實質細胞的功能有顯著影響，但對肝臟細胞的破壞仍然處于一個較低的水平，此結果與秦海斌等[3]的報道不同，其原因可能與熱暴露的時間和程度相關。與試驗開始時相比，暴露16 h時血清AST和γ-GT活性顯著降低，其原因主要是由于急性短期高溫環(huán)境下犬血清中乳酸含量升高，大量消耗煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)，影響AST、γ-GT的活性[15]。此外，暴露16 h時，在急性短期高溫環(huán)境下犬已經由積極應對期進入了疲勞應對期，結合血清ALP、LDH活性變化規(guī)律說明此時機體的全身活動包括肝臟細胞的活動都處在低水平，犬通過降低活動適應外界環(huán)境。通過自然降溫16 h后，這些指標雖有一定的恢復，但變化均不顯著，提示這些指標的恢復需要更多的時間才能完成。

血清中ALP主要存在于機體骨骼、腸道、肝臟等組織中。本試驗結果表明，35 ℃高溫環(huán)境能引起血清ALP活性顯著降低。血清ALP活性降低會導致機體鈣吸收障礙，骨組織鈣化不全，引起動物骨骼發(fā)育異常，易發(fā)生骨折。CK是動物心臟、肌肉及腦等組織的細胞漿和線粒體中的酶，是負責細胞內能量運轉、肌肉收縮、ATP再生的重要激酶。本試驗結果表明，急性短期高溫環(huán)境下，犬血清CK活性在暴露8 h后顯著下降，結合血清AST、LDH活性以及肌酐含量變化情況，這一方面說明急性短期高溫環(huán)境并未嚴重破壞心肌、肌肉細胞的完整性，另一方面表明急性短期高溫環(huán)境使疲勞應對期細胞的代謝活性降低，這與肝臟功能狀態(tài)的變化一致。

蛋白質在機體內代謝后在肝臟通過鳥氨酸循環(huán)合成尿素的形式排出體外，排泄路徑以腎臟為主。本試驗結果表明，急性短期高溫環(huán)境下暴露8 h時血清尿素含量顯著升高，其主要原因是急性高溫環(huán)境下機體加強了蛋白質的分解代謝，此時雖然肝臟鳥氨酸循環(huán)合成能力較低，但此時腎臟的排泄功能降低，最終導致血清中尿素含量升高[3]。通過自然降溫16 h后，血清尿素含量即發(fā)生顯著改善，說明急性短期高溫環(huán)境對蛋白質代謝的影響恢復相對較快。急性短期高溫環(huán)境下犬血清尿酸含量逐漸降低，其原因：一方面，熱應激環(huán)境下犬肝臟功能發(fā)生改變，導致機體內嘌呤氧化酶的活性降低，嘌呤氧化成尿酸數(shù)量降低，進而引起血液中尿酸含量降低；另一方面，腎臟功能損傷導致尿酸排泄異常也可引起血清尿酸含量的變化[16-17]。

上述各指標中，血清直接膽紅素和尿素含量在暴露8 h時達到最大值，而血清ALP、CK、LDH活性和尿酸含量等指標在暴露16 h時達到最小值，且自然降溫16 h僅對血清γ-GT活性及膽紅素、尿素含量等少數(shù)指標有顯著的恢復作用，這反映了急性短期高溫環(huán)境對犬機體各器官或組織的影響程度并不一致，且各器官組織在熱應激后的恢復能力也不盡相同。

4 結 論

① 急性短期高溫環(huán)境下犬血液中紅細胞、白細胞及血小板部分相關指標發(fā)生了顯著變化，其中包括血紅蛋白濃度、淋巴細胞計數(shù)及血小板計數(shù)，上述3個指標分別在暴露3、8、16 h時下降至最低值，表明急性短期高溫環(huán)境降低了犬紅細胞運輸氧氣、白細胞非特異性免疫及血小板凝血等方面的功能。

② 急性短期高溫環(huán)境增加了犬全血黏度，改變了紅細胞的物理特性，各血液流變學指標均在暴露8 h時達到最大值，自然恢復16 h后各指標均未完全恢復至正常水平，影響了血液在體內的循環(huán)流動性。

③ 急性短期高溫環(huán)境改變了犬血清中部分酶的活性及血清尿酸、尿素、肌酐等物質的含量，其中血清ALP、CK、LDH活性在暴露16 h時達到最低值，且自然恢復16 h后部分指標并未完全恢復至正常水平，表明急性短期高溫環(huán)境影響了犬肝臟、腎臟、心臟等重要器官的功能。

④ 整個試驗過程中除白細胞計數(shù)、粒細胞計數(shù)、血清直接膽紅素含量變化超過了正常生理指標范圍外，其余指標均在生理值區(qū)間內波動，說明機體對急性短期高溫環(huán)境有一定的適應和抵抗能力。

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