曹芹芹,岳 珂,林露茜,徐婷婷,張朝棟,鄭晶晶,孔安安,仝宗喜,黃淑成
(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院,河南 鄭州 450002)
福美雙是一種在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上廣泛使用的殺菌劑。研究表明,福美雙在飼料中的殘留會(huì)對(duì)家禽的生長發(fā)育造成不良影響, 尤其對(duì)骨骼發(fā)育的影響較為嚴(yán)重,可導(dǎo)致骨骼畸形或骨骼虛弱,引起家禽不同程度的跛行,嚴(yán)重威脅動(dòng)物福利,給家禽養(yǎng)殖業(yè)造成極大的經(jīng)濟(jì)損失[1-2]。
巴戟天多糖 (Morinda officinalis polysaccharide,MOP)是中藥巴戟天的主要活性成分之一,具有補(bǔ)腎陽、強(qiáng)壯骨骼、抗炎、鎮(zhèn)痛、抗氧化等多種功效[3-6]。賴滿香等[7]研究表明MOP 能提高堿性磷酸酶的活性并促進(jìn)骨骼礦化, 從而促進(jìn)成骨細(xì)胞的分化。 鑒于MOP 對(duì)動(dòng)物骨骼生長發(fā)育的作用,其在預(yù)防和治療肉雞骨骼生長發(fā)育疾病方面具有一定的潛力。
該試驗(yàn)以艾拔益加肉雞(AA 肉雞)為研究對(duì)象,采用股骨形態(tài)與指數(shù)評(píng)估、股骨灰分檢測(cè)、生化指標(biāo)檢測(cè)等方法, 通過考查股骨的強(qiáng)度和骨量以及鈣磷沉積代謝水平, 探究福美雙對(duì)肉雞骨骼生長發(fā)育的影響,并評(píng)價(jià)MOP 對(duì)由福美雙誘導(dǎo)的肉雞骨骼生長發(fā)育不良的保護(hù)效果, 為生產(chǎn)實(shí)踐中預(yù)防和治療由福美雙引起的禽類骨骼生長發(fā)育不良提供參考。
試驗(yàn)所用300 只1 日齡AA 肉雞購于河南省開封市興達(dá)禽業(yè)有限責(zé)任公司。
MOP(批號(hào):CY180812),購自楊凌慈緣生物技術(shù)有限公司;福美雙(二硫化四甲基秋蘭姆),購于上海麥克林生物化學(xué)有限公司; 鈣測(cè)試盒 (貨號(hào):C004-2-1)、無機(jī)磷測(cè)試盒(貨號(hào):C006-1-1),購自南京建成生物工程研究所; 研缽、 分光光度計(jì)、坩堝、電爐、數(shù)顯式肌肉嫩度儀。
將300 只AA 肉雞隨機(jī)分為5 組,包括:對(duì)照組,飼喂正常日糧;福美雙組,飼喂正常日糧+日糧中添加50 mg/kg 福美雙;低劑量MOP 組,飼喂正常日糧+日糧中添加50 mg/kg 福美雙+飲水中添加250 mg/L MOP;中劑量MOP 組,飼喂正常日糧+日糧中添加50 mg/kg 福美雙+飲水中添加500 mg/L MOP;高劑量MOP 組,飼喂正常日糧+日糧中添加50 mg/kg 福美雙+飲水中添加1 000 mg/L MOP,每組3 個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)20 只雞,試驗(yàn)周期為15 d。在試驗(yàn)第4~7 天,福美雙組和3 個(gè)MOP 組飼料中添加福美雙;3 個(gè)MOP 組試驗(yàn)全程 (第0~15 天)在飲水中添加MOP。
采用單籠立式飼養(yǎng),雞籠規(guī)格為60 cm×50 cm×50 cm;試驗(yàn)第1~2 天溫度保持在32~35 ℃,之后每周下降2~3 ℃;試驗(yàn)第1~3 天,每天光照24 h,便于雛雞采食和飲水,之后每天光照14 h;保持適宜濕度和通風(fēng),自由采食和飲水。
1.5.1 肉雞臨床表現(xiàn)及股骨形態(tài)學(xué)的觀察 觀察各組肉雞臨床表現(xiàn)并拍照記錄。 在試驗(yàn)第7、11、15 天進(jìn)行樣品采集, 每組分別選取10 只體重接近平均值的肉雞進(jìn)行屠宰取樣, 所有試驗(yàn)用肉雞采取頸椎錯(cuò)位的方式處死, 然后立即取下肉雞大腿,對(duì)股骨的縱向肌群進(jìn)行剝離,暴露出沒有肌肉和脂肪附著的股骨,拍照對(duì)比。
1.5.2 股骨剪切力的測(cè)定 使用剪切力儀測(cè)定股骨剪切力,每個(gè)樣品重復(fù)3 次,取平均值。
1.5.3 股骨物理指標(biāo)的測(cè)定 暴露股骨后使用游標(biāo)卡尺測(cè)量股骨長度, 使用電子天平稱取股骨重量,利用阿基米德原理測(cè)定股骨密度和股骨體積。
1.5.4 股骨干物質(zhì)、 鈣磷含量和灰分的測(cè)定 分別于試驗(yàn)第7、11、15 天進(jìn)行股骨樣品采集。 用生理鹽水沖洗干凈股骨骨髓腔,用剪刀、鑷子把股骨剪碎放于研缽中,置105 ℃烘干箱烘干至恒重,記錄股骨干重,并計(jì)算干物質(zhì)含量[干物質(zhì)(%)=干重/鮮重×100%]。 之后,將股骨研磨成粉末狀在電爐上碳化至無煙,再將其放于馬弗爐(SX2)灰化[8],用乙二胺四乙酸銨鈉(EDTA)絡(luò)合滴定法和釩鉬黃比色法測(cè)定股骨鈣(Ca)和磷(P)的含量[9]。通過以下公式計(jì)算灰分及灰分密度[10]: 灰分(DM)(%)=灰分重/干物質(zhì)×100%;灰分(FM)(%)=灰分重/濕基×100%;灰分密度(asd)=灰分重/體積。
1.5.5 血漿鈣離子和無機(jī)磷含量的測(cè)定 于試驗(yàn)第7、11、15 天進(jìn)行樣品采集,抗凝管靜脈取血,3 500 r/min 離心15 min, 將血漿分裝于1.5 mL 離心管并于-20 ℃冰箱中保存。 分別以微板法、磷鉬酸法測(cè)定血漿中鈣離子含量和無機(jī)磷含量。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行單因素方差分析(One-Way ANOVA),組間出現(xiàn)顯著差異(P<0.05)時(shí),用Duncan 氏法進(jìn)行多重比較,P<0.05 表示差異顯著。 試驗(yàn)數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”的形式表示。
對(duì)照組肉雞形態(tài)正常,能夠正常行走站立,骨骼發(fā)育正常無畸變(見圖1a、圖1b);發(fā)病組肉雞常臥于籠內(nèi),不能正常行走,跛行,嚴(yán)重者無法站立,骨骼發(fā)育異常(見圖1c、圖1d)。 將試驗(yàn)第7 天不同處理組的股骨進(jìn)行臨床解剖, 拍照對(duì)比結(jié)果見圖1e。 由圖1e 可知,對(duì)照組肉雞的股骨長于其他組,說明福美雙處理后肉雞的股骨變形,股骨生長受到抑制。
圖1 試驗(yàn)第7 天不同處理組肉雞臨床表現(xiàn)及股骨解剖圖
在解剖過程中發(fā)現(xiàn), 經(jīng)過福美雙處理的肉雞股骨與正常肉雞相比更容易斷裂,因此,認(rèn)為股骨可能受到了福美雙毒性的損傷,導(dǎo)致強(qiáng)度減弱。通過測(cè)定試驗(yàn)第7 天各組肉雞的股骨剪切力發(fā)現(xiàn),福美雙組肉雞的股骨剪切力與對(duì)照組相比顯著(P<0.05)降低;與福美雙組相比,不同劑量MOP組的股骨剪切力差異不顯著(P>0.05)(見圖2)。
圖2 各組肉雞股骨剪切力的測(cè)定及比較結(jié)果
為了解福美雙對(duì)肉雞股骨指數(shù)的影響以及MOP 對(duì)福美雙誘導(dǎo)的股骨發(fā)育不良的保護(hù)效果,該試驗(yàn)測(cè)定并比較了各組肉雞的股骨重量、長度、體積、密度,結(jié)果見圖3。 由圖3 可知,在整個(gè)試驗(yàn)階段,福美雙組的股骨重量顯著(P<0.05)低于對(duì)照組; 除試驗(yàn)第11 天低劑量MOP 組的股骨重量顯著(P<0.05)高于福美雙組外,福美雙組和不同劑量MOP 組的股骨重量差異均不顯著(P>0.05)。
圖3 各組肉雞股骨物理指標(biāo)的測(cè)定及比較結(jié)果
測(cè)量股骨長度發(fā)現(xiàn),與對(duì)照組相比,試驗(yàn)第7天福美雙組和低劑量MOP 組的股骨長度顯著(P<0.05)降低,中劑量MOP 組和高劑量MOP 組的股骨長度變化不顯著(P>0.05);試驗(yàn)第11 天福美雙組和不同劑量MOP 組的股骨長度都顯著 (P<0.05) 降低; 試驗(yàn)第15 天福美雙組和不同劑量MOP 組的股骨長度顯著(P<0.05)降低,而低劑量MOP 組和中劑量MOP 組的股骨長度顯著 (P<0.05)大于福美雙組。
股骨體積測(cè)定結(jié)果顯示, 試驗(yàn)第7 天福美雙組的股骨體積顯著(P<0.05)低于對(duì)照組,而不同劑量MOP 組與福美雙組的股骨體積差異均不顯著(P>0.05);試驗(yàn)第11 天福美雙組的股骨體積顯著(P<0.05)低于對(duì)照組和低劑量MOP 組,而中劑量MOP 組和高劑量MOP 組的股骨體積與福美雙組相比差異不顯著(P>0.05);試驗(yàn)第15 天各組股骨體積均無顯著(P>0.05)差異。
股骨密度測(cè)定結(jié)果顯示, 試驗(yàn)第7 天福美雙組的股骨密度顯著(P<0.05)低于對(duì)照組,此外,福美雙組的股骨密度與不同劑量MOP 組相比差異均不顯著(P>0.05);試驗(yàn)第11 天和第15 天各組股骨密度均無顯著(P>0.05)差異。
由表1 可知,股骨干物質(zhì)含量檢測(cè)結(jié)果顯示:試驗(yàn)第7 天福美雙組的股骨干物質(zhì)含量與對(duì)照組相比無顯著(P>0.05)差異,而中劑量MOP 組的股骨干物質(zhì)含量與福美雙組和對(duì)照組相比顯著(P<0.05)減少;試驗(yàn)第11 天福美雙組的股骨干物質(zhì)含量顯著(P<0.05)低于對(duì)照組,高劑量MOP 組與福美雙組相比股骨干物質(zhì)含量顯著 (P<0.05)增加;試驗(yàn)第15 天各組股骨干物質(zhì)無顯著(P>0.05)差異。
表1 各組肉雞股骨干物質(zhì)含量、灰分與鈣磷含量的測(cè)定及比較結(jié)果
股骨灰分檢測(cè)結(jié)果顯示: 試驗(yàn)第7 天各組的股骨灰分(FM)無顯著(P>0.05)差異,福美雙組的股骨灰分(DM)與對(duì)照組相比變化不顯著(P>0.05),低劑量MOP 組與中劑量MOP 組的股骨灰分(DM)顯著(P<0.05)低于對(duì)照組,但與福美雙組相比差異不顯著(P>0.05);試驗(yàn)第11 天福美雙組和不同劑量MOP 組的股骨灰分(FM)顯著(P<0.05)低于對(duì)照組,福美雙組的股骨灰分(DM)與對(duì)照組相比變化不顯著(P>0.05);試驗(yàn)第15 天福美雙組的股骨灰分(FM)與灰分(DM)與對(duì)照組相比無顯著(P>0.05)變化,高劑量MOP 組的股骨灰分(FM)和低劑量MOP 組的股骨灰分(DM)顯著(P<0.05)低于對(duì)照組。
股骨灰分密度測(cè)定結(jié)果顯示: 試驗(yàn)第7 天福美雙組的股骨灰分密度與對(duì)照組相比無顯著(P>0.05)變化,中劑量MOP 組的股骨灰分密度顯著(P<0.05)低于對(duì)照組;試驗(yàn)第11 天福美雙組和不同劑量MOP 組的股骨灰分密度與對(duì)照組相比均顯著(P<0.05)減少;試驗(yàn)第15 天各組股骨灰分密度無顯著(P>0.05)差異。
股骨鈣磷含量測(cè)定結(jié)果顯示: 試驗(yàn)第7 天福美雙組和高劑量MOP 組的股骨鈣含量顯著 (P<0.05)低于對(duì)照組,低劑量MOP 組和中劑量MOP組的股骨鈣含量與對(duì)照組和福美雙組相比差異不顯著(P>0.05),各組磷含量均無顯著(P>0.05)差異;試驗(yàn)第11 天福美雙組的股骨鈣磷含量與對(duì)照組相比無顯著(P>0.05)差異,中劑量MOP 組和高劑量MOP 組的股骨磷含量顯著(P<0.05)低于對(duì)照組和福美雙組;試驗(yàn)第15 天福美雙組和不同劑量MOP 組的股骨鈣磷含量與對(duì)照組相比均無顯著(P>0.05)差異。
由圖4Ⅰ可知,在整個(gè)試驗(yàn)期間,各組肉雞的血漿鈣離子含量無顯著(P>0.05)差異,但試驗(yàn)第7天低劑量MOP 組和中劑量MOP 組的血漿鈣離子含量與對(duì)照組和福美雙組相比有所提高, 并且第11 天不同劑量MOP 組的血漿鈣離子含量與對(duì)照組相比均有不同程度的提高。
由圖4Ⅱ可知,試驗(yàn)第7 天和第11 天各組肉雞的血漿無機(jī)磷含量無顯著(P>0.05)差異,但試驗(yàn)第7 天福美雙組的血漿無機(jī)磷含量低于對(duì)照組,同時(shí),不同劑量MOP 組的血漿無機(jī)磷含量顯示出高于對(duì)照組的趨勢(shì); 試驗(yàn)第15 天中劑量MOP 組的血漿無機(jī)磷含量與對(duì)照組相比顯著(P<0.05)升高。
圖4 各組肉雞血漿鈣離子和無機(jī)磷含量的測(cè)定及分析結(jié)果
福美雙是一種廣譜殺菌劑,在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。 研究表明,福美雙能誘發(fā)家禽腿?。?1]。該研究結(jié)果表明,在日糧中添加福美雙后,肉雞出現(xiàn)明顯的運(yùn)動(dòng)減少、 跛行甚至不能直立行走的現(xiàn)象,說明福美雙可誘發(fā)肉雞腿病,這與Rath 等[12]的研究結(jié)果一致。
骨骼在脊椎動(dòng)物中起到運(yùn)動(dòng)、 支持和保護(hù)機(jī)體的功能, 也是制造紅細(xì)胞和白細(xì)胞以及儲(chǔ)藏礦物質(zhì)的部位[13]。 之前關(guān)于福美雙的研究主要集中在其誘導(dǎo)肉雞發(fā)生脛骨軟骨發(fā)育不良, 進(jìn)而研究其發(fā)病機(jī)制[14]。 該研究在福美雙對(duì)肉雞的暴露過程中發(fā)現(xiàn),健康肉雞經(jīng)過福美雙處理,股骨的生長發(fā)育受到不同程度的影響。
在該試驗(yàn)收集肉雞股骨樣本的過程中, 發(fā)現(xiàn)經(jīng)過福美雙處理后股骨剝離時(shí)更容易斷裂, 進(jìn)一步測(cè)定股骨的剪切力顯示, 福美雙組股骨剪切力顯著(P<0.05)低于對(duì)照組,說明福美雙毒性會(huì)造成股骨強(qiáng)度降低, 進(jìn)而導(dǎo)致骨骼畸變和骨折風(fēng)險(xiǎn)增大。 MOP 能夠促進(jìn)成骨細(xì)胞分化,對(duì)骨骼發(fā)育具有保護(hù)作用[15]。該試驗(yàn)結(jié)果顯示,在給予不同劑量MOP 后, 肉雞的股骨剪切力有不同的變化,高劑量MOP 組的股骨剪切力與對(duì)照組接近,說明高劑量的MOP 對(duì)福美雙誘導(dǎo)的股骨損傷具有一定的積極作用,能夠減輕股骨損傷,從而起到一定的治療效果。
此外, 臨床解剖結(jié)果顯示對(duì)照組股骨發(fā)育優(yōu)于福美雙組。 為了進(jìn)一步研究福美雙毒性對(duì)股骨的影響,該試驗(yàn)測(cè)定了股骨的物理指標(biāo),如股骨長度、重量、密度等,用來比較各組肉雞的股骨發(fā)育情況。 家禽育成期內(nèi)腿骨重量和長度的絕對(duì)生長值與其體高和體重存在密切關(guān)系,其中,長骨的發(fā)育程度對(duì)雞只的體高又起著決定性作用。 在生長階段各組織與器官的良好發(fā)育, 以及產(chǎn)生合理的軀體結(jié)構(gòu)對(duì)生產(chǎn)性能潛力的發(fā)揮都會(huì)產(chǎn)生直接影響[16]。 該研究結(jié)果表明,日糧中添加福美雙后,肉雞的股骨長度、重量、體積都明顯低于健康肉雞,說明福美雙能降低股骨的長度、 抑制股骨重量的增長,從而進(jìn)一步抑制肉雞身高體重的增長,這會(huì)導(dǎo)致肉雞體型小、生長發(fā)育慢。骨密度全稱是骨骼礦物質(zhì)密度,是衡量骨骼強(qiáng)度的一個(gè)重要指標(biāo)[17],骨密度過低會(huì)導(dǎo)致骨質(zhì)疏松和骨折風(fēng)險(xiǎn)增加。 該研究結(jié)果表明,日糧中添加福美雙后,肉雞的股骨密度明顯降低,而在低劑量MOP 的作用下,股骨密度有一定程度的回升。結(jié)合股骨剪切力結(jié)果提示,福美雙對(duì)肉雞股骨強(qiáng)度造成明顯損傷, 使股骨脆性增加,強(qiáng)度降低,容易斷裂,從而引起腿病。 而MOP 對(duì)福美雙毒性具有一定的拮抗作用, 能夠改善股骨密度,有利于股骨生長發(fā)育,減少腿病發(fā)生。
骨骼中灰分以及鈣和磷含量等是衡量骨骼質(zhì)量的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)[18-19]。 灰分是指某種物質(zhì)在高溫時(shí),發(fā)生一系列物理和化學(xué)變化,最后有機(jī)成分揮發(fā)、逸散,殘留下來的無機(jī)物?;曳趾吭礁撸趋乐兴臒o機(jī)礦物質(zhì)含量越高,骨骼密度越高,骨骼抗壓能力越強(qiáng)[20]。該研究結(jié)果顯示,在試驗(yàn)第11 天福美雙組的股骨干物質(zhì)含量及灰分(FM)顯著(P<0.05)低于對(duì)照組;而在其他發(fā)育時(shí)間段,福美雙組的股骨干物質(zhì)含量及灰分(FM)和灰分(DM)呈不顯著(P>0.05)變化,但有降低的趨勢(shì),而不同劑量MOP 組有一定的升高。 由此可知,福美雙會(huì)引起肉雞股骨干物質(zhì)含量和灰分降低。 骨骼的抗壓程度和堅(jiān)硬度依賴礦物基質(zhì)的主要成分羥基磷灰石,而鈣鹽構(gòu)成了骨架的主要無機(jī)部分,是羥基磷灰石晶體的主要組成部分[21]。 骨礦化是指鈣磷等無機(jī)鹽在骨組織中的沉積過程。該研究結(jié)果表明,福美雙暴露組肉雞的股骨鈣含量顯著(P<0.05)低于健康肉雞,磷含量變化不顯著(P>0.05);肉雞攝入MOP 后,股骨鈣的含量有一定程度的增加。 這說明福美雙毒性會(huì)減少股骨鈣沉積, 從而影響股骨發(fā)育,而MOP 能夠促進(jìn)骨鈣沉積,從而改善福美雙造成的股骨損傷;另外,研究發(fā)現(xiàn)骨鈣與骨磷相比對(duì)福美雙暴露更為敏感, 故推測(cè)福美雙發(fā)揮其毒性作用主要與骨鈣代謝有關(guān)。
除了骨骼鈣磷含量, 血漿中的鈣磷離子含量也能反映機(jī)體的鈣磷代謝功能[22]。 血漿鈣磷離子含量與動(dòng)物的骨骼代謝密切相關(guān), 血液中的鈣能轉(zhuǎn)移到骨骼中形成鈣鹽, 為新骨的形成提供必要條件[23]。正常情況下,機(jī)體內(nèi)血漿鈣磷離子含量是穩(wěn)定的,但在機(jī)體鈣磷離子代謝發(fā)生明顯異常時(shí),血漿鈣磷離子含量會(huì)升高或降低[24]。 該研究結(jié)果表明, 福美雙在肉雞發(fā)育早期會(huì)使血漿鈣磷離子含量減少,而添加MOP 后血漿鈣磷水平表現(xiàn)出升高趨勢(shì), 說明福美雙暴露可能會(huì)在肉雞發(fā)育早期影響血漿鈣磷水平。因此,推測(cè)福美雙可能通過擾亂鈣磷代謝平衡影響股骨發(fā)育,而MOP 能夠?qū)υ摲N代謝紊亂起到一定程度的改善作用。
福美雙通過抑制肉雞股骨生長發(fā)育, 降低股骨強(qiáng)度和鈣磷沉積, 進(jìn)而對(duì)股骨生長發(fā)育產(chǎn)生毒性作用,致使股骨出現(xiàn)損傷,而MOP 在一定程度上有保護(hù)和緩解效果。