砷镉联合暴露对蛋鸡肝脏功能的影响及硫辛酸保护效应研究

秦卫红 王倩倩 陈大伟

摘要 [目的]研究砷镉联合暴露对蛋鸡肝功能的影响以及α-硫辛酸的保护效应。[方法]将720只42周龄京粉2号商品代蛋鸡随机分为8组，采用200 mg/kg砷（As）、100 mg/kg镉（Cd）单独或联合（As+Cd）拌料对蛋鸡进行镉砷联合暴露，α-硫辛酸保护组在As、Cd 暴露的同时在饲料中添加400 mg/kg α-硫辛酸，于试验第8周末测定血清中丙氨酸氨基转移酶（ALT）、天门冬氨酸氨基转移酶（AST）、血清碱性磷酸酶（ALP）活性及总蛋白（TP）、白蛋白（ALB）的含量。[结果]与对照组相比，As组ALT和 AST活性升高不显著，Cd组ALT和AST活性显著或极显著升高（P<0.05或 P<0.01），As组、Cd组ALP 活性极显著下降（P<0.01），Cd组TP 和ALB 含量显著或极显著下降（P<0.05或P<0.01），As组TP和ALB含量无显著变化。与Cd组相比，As+Cd组ALT、AST和ALP活性显著下降（P<0.05），TP含量显著升高（P<0.05）;与相应染毒组相比，α-硫辛酸保护组蛋鸡肝功能各项指标均有所恢复，部分指标具有统计学意义（P<0.05）。[结论]砷镉联合暴露对蛋鸡肝功能影响呈拮抗效应，α-硫辛酸可在一定程度上降低As、Cd单独或联合暴露引起的蛋鸡肝功能损伤。

关键词 镉砷联合暴露;α-硫辛酸;蛋鸡;肝脏

中图分类号 S859.8文献标识码 A文章编号 0517-6611（2018）33-0058-03

砷（Arsenic，As）和镉（Cadmium，Cd）是2种重要的重金属污染物。其中，砷是一种分布广泛的类金属，人类主要通过水、空气、土壤等途径暴露[1]，其来源主要是人类活动，如农药使用、采矿等[2-3]。砷的毒性与砷化学形态有关，如三价砷的毒性要强于五价砷。镉主要来自工业污染，如电池制造、颜料制造、金属冶炼与精炼等以及垃圾焚烧的残渣[4]。随着环境污染的加剧，家禽重金属中毒的几率增加。家禽砷、镉暴露主要途径是饲料，常见的矿物质添加剂硫酸铜和硫酸锌等是饲料中砷、镉的主要来源[5]，还有一部分砷来自鱼粉等饲料原料。肝脏是重金属毒性作用的重要靶器官[6]。但有关砷、镉联合暴露对家禽肝脏生化指标影响却鲜有报道。

α-硫辛酸（α-lipoic acid，α-LA）是由线粒体生成的二硫酚化合物，广泛存在于动植物体内。它能够直接清除众多活性氧自由基（Reactive oxygen species，ROS），作为金属螯合剂减轻重金属离子对机体的氧化损伤，此外还能参与体内其他抗氧化剂的再生，因而被誉为“万能抗氧化剂”，且ALA及双氢硫酸较好的水溶性和脂溶性使其在细胞内外发挥抗氧化作用[7-8]。目前ALA较多被应用在人类慢性疾病（如糖尿病等）的辅助治疗方面[9]，但ALA对家禽重金属中毒的保护效果尚未见报道。笔者探讨了镉、砷联合暴露对蛋鸡肝功能的损伤作用及α-硫辛酸的保护效应，旨在为探索砷镉联合暴露对家禽肝脏损伤诊断与解毒剂的研发提供一定的科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验动物

42周龄京粉2号商品代蛋鸡720只，由农业部家禽品质监督检验测试中心（扬州）家禽生产性能测定站提供。

1.2 主要试剂与仪器

α-硫辛酸购自北京索来宝科技有限公司;醋酸镉（CdCl2）和三氧化二砷（As2O3）购自国药集团试剂有限公司;全自动生化分析仪（AU480，美国贝克曼）。

1.3 动物分组与处理 将720只42周龄京粉2号商品代蛋鸡随机分为8组，每组设3个重复，每个重复30 羽。分别为对照组、α-硫辛酸组（α-LA 组）、镉组（Cd 组）、镉与α-硫辛酸共处理组（Cd + α-LA组）、砷组（As 组）、砷与α- 硫辛酸共处理组（As +α- LA 组）、砷与镉共处理组（As + Cd 组）、砷镉联合与α-硫辛酸共处理组（As + Cd +α-LA 组），对照组饲喂基础日粮，试验基础日粮营养成分水平如下：代谢能11.85 MJ/kg，粗蛋白19.11%，粗脂肪2.92%，钙1.05%，有效磷0.39%，蛋氨酸0.30%，赖氨酸1.07%。试验组在饲粮中添加相应的镉、砷以及硫辛酸。試验采用3层全阶梯笼养，每个重复单独给料，自由采食饮水，日常管理与免疫程序按常规进行，试验时间为8周。不同组别染毒剂量设置见表1。

1.4 肝功能指标的测定

试验第8周末翅静脉采血，于37 ℃恒温水浴锅水浴2～3 h，3 500 r/min 离心10 min后取血清，使用全自动生化分析仪（型号为AU480）测定血清中丙氨酸氨基转移酶（ALT）、天门冬氨酸氨基转移酶（AST）、血清碱性磷酸酶（ALP）活性及总蛋白（TP）、白蛋白（ALB）的含量。

1.5 数据统计与分析

使用SPSS 22.0统计软件对试验数据进行t检验和单因素方差（ANOVE）分析，P<0.05表示差异显著，P<0.01表示差异极显著。

2 结果与分析

2.1 砷镉联合暴露对蛋鸡血清中ALT 活性的影响及α-硫辛酸的保护作用

由表2可知，与对照组相比，砷、镉单独暴露后蛋鸡血清中ALT 活性均有所升高，且Cd组ALT活性显著升高（P<0.05）;与Cd组相比，As +Cd组 ALT活性显著降低（P<0.05）;As+Cd组ALT活性与As组差异不显著（P>0.05）;与相应染毒组相比，α-硫辛酸保护组（As+α-LA组、Cd+α-LA 组、As+Cd+α-LA组）ALT活性均显著下降（P<0.05）。

2.2 砷镉联合暴露对蛋鸡血清中AST 活性的影响及α-硫辛酸的保护作用

由表2可知，与对照组相比，Cd组和As+Cd组蛋鸡血清中AST活性极显著升高（P<0.01），但As组蛋鸡血清中AST 活性呈下降趋势，但差异不显著（P>0.05）;与Cd组相比，As+Cd组 AST活性极显著降低（P<0.01）;与对应染毒组相比，Cd +α-LA组和As + Cd +α- LA 组 AST活性显著降低（P<0.05）。

2.3 砷镉联合暴露对蛋鸡血清中ALP 活性的影响及α-硫辛酸的保护作用

由表2可知，与对照组相比，除As组、Cd组和As+Cd组蛋鸡血清中ALP 活性均极显著降低（P< 0.01）;与As组、Cd组相比，As+Cd 组蛋鸡血清中ALP活极性显著降低 （P< 0.01）;与相应染毒组相比，As+α-LA组、Cd +α-LA组 ALP活性升高，As+Cd+α-LA组 ALP活性下降。

2.4 砷镉联合暴露对蛋鸡血清中TP 含量的影响及α-硫辛酸的保护作用

由表2可知，与对照组相比，各染毒组蛋鸡血清中TP 含量均呈下降趋势，且Cd组和As+Cd组TP含量显著下降（P< 0.05），As组与对照组无显著差异（P>0.05）;与As组相比，As+Cd组TP含量无显著差异（P>0.05）;与Cd组相比，As+Cd组TP含量显著升高（P< 0.05）;与相应染毒组相比，各α-硫辛酸共同处理组TP 含量均有不同程度升高，且Cd+α-LA组TP含量显著升高（P< 0.05）。

2.5 砷镉联合暴露对蛋鸡血清中ALB含量的影响及α-硫辛酸的保护作用

由表2可知，与对照组相比，各染毒组蛋鸡血清中ALB含量均呈下降趋势，Cd组和As+Cd组ALB含量均显著下降（P<0.05），但As组ALB含量下降不显著（P>0.05）;与As组、Cd组相比，As+Cd组 ALB含量无显著差异（P>0.05）;与相应染毒组相比，除Cd+α-LA组ALB 含量显著升高（P<0.05），其他α-硫辛酸共同处理组（α-LA 组、As+α-LA 组、As+Cd+α-LA组）均无显著差异（P>0.05）。

3 讨论

ALT主要存在于肝脏、心脏组织细胞中，整个肝脏内转氨酶含量约为血液中含量的100倍。肝细胞一旦受损，ALT就会大量释放入血。AST主要分布在心肌，其次是肝脏、骨骼肌和肾脏等组织中。谷草转氨酶活性的升高，提示有肝实质损伤发生。该研究发现，镉染毒组蛋鸡ALT 活性显著性升高，说明肝细胞已受到严重损伤。镉染毒组和砷镉联合组AST活性均显著升高，表明镉对肝细胞线粒体造成了损伤。这与相关研究结果[10-11]基本一致。该研究中砷染毒组ALT和AST活性并未出现显著变化，而砷镉联合暴露组ALT和AST活性显著低于镉组，因此砷和镉可能存在一定的拮抗效应。

有关砷镉暴露条件下ALP活性变化的报道并不多。该研究发现，对照组ALP活性最高，这可能与蛋鸡处于产蛋后期，骨钙动员较为活跃，来自肝、肾、骨等组织的ALP加和引起了对照组较高的活性[12]。硫辛酸和各染毒组ALP活性均呈现不同程度下降，这与申瑶等[13]的研究结果不一致。其具体原因有待进一步探讨，但砷镉联合暴露组ALP活性较砷镉单独暴露组下降更多，仍然表現为拮抗效应。

TP 和ALB 均由肝脏合成，血清TP、ALB含量的下降在一定程度上反映了肝脏功能的损伤程度，在砷、镉单独或联合染毒时，TP 和ALB的含量呈下降趋势，说明对肝脏的合成功能有一定的损伤;同样，砷镉联合组的TP和ALB含量均高于镉单独组，进一步表明砷镉的拮抗效应。

洪峰等[14]研究发现砷、镉对大鼠肾脏功能联合作用主要为相加作用。镉砷呈拮抗作用，且主要原因可能是镉砷相互干扰影响了肠道中的吸收过程[15]。从后期对肝脏及肾脏中砷、镉含量的测定结果发现，砷镉联合暴露组砷和镉的含量低于镉、砷单独染毒组，蛋鸡砷镉同时暴露呈拮抗效应可能与此有关。综合该试验结果发现，与镉单独染毒组相比，砷镉联合组肝功能的损伤有所缓解，存在一定的拮抗作用。

近年来，硫辛酸在家禽上的应用研究报道越来越多。李杏等[16]研究发现硫辛酸在一定程度上提高了肉鸡抗氧化能力，增强其免疫功能。卢敏等[17]研究发现硫辛酸可以提高氨气应激下肉鸡的生产性能，并且对肉品质具有一定的改善作用。α-LA 作为“万能氧化剂”，已被应用于临床氧化应激相关疾病的治疗。研究表明，α-LA可通过降低ALT和AST活性对肝功能起一定的保护作用[18-19]。

综上所述，砷镉联合暴露对蛋鸡肝脏损伤呈拮抗效应，α-LA能使肝功能标志酶ALT、AST和ALP活性以及TP、ALB含量的变化均有所恢复，表明α-LA对砷、镉及其联合引起的蛋鸡肝功能损伤具有一定的保护效应。

参考文献

[1] CHUNG J Y，YU S D，HONG Y S.Environmental source of arsenic exposure [J].J Prev Med Public Health，2014，47（5）：253-257.

[2] WHO.Arsenic in drinking-water.Background document for development of WHO guidelines for drinkingwater quality[R].Geneva，Switzerland：WHO，2011.

[3] DROBNA Z，STYBLO M，THOMAS D J.An overview of arsenic metabolism and toxicity[J].Curr Protoc Toxicol，2009，42（1）：4311-4316.

[4] DE ANGELIS C，GALDIERO M，PIVONELLO C，et al.The environment and male reproduction：The effect of cadmium exposure on reproductive function and its implication in fertility[J].Reprod Toxicol，2017，73：105-127.

[5] JARMAN T，FRIO A，LEARY A，et al.Heavy metal contamination in mineral sources for monogastric feed in Asia Pacific[C]//Proceedings of the 21st annual Australian poultry sciences sumposium. Sydney：New South Wales，2010：174-177.

[6] GODT J，SCHEIDIG F，GROSSESIESTRUP C，et al.The toxicity of cadmium and resultinghazards for human health[J].J Occup Med Toxicol，2006，1（1）：22.

[7] NAVARIIZZO F，QUARTACCI M F，SGHERRI C.Lipoic acid：A unique antioxidant in the detoxification of activated oxygen species[J].Plant PhysiolBiochem，2002，40（6）：463-470.

[8] OU P，TRITSCHLER H J，WOLLFF S P.Thioctic（lipoic）acid：A therapeutic metal-chelating antioxidant ？ [J]Biochem Pharmacol，1995，50（1）：123-126.

[9] 王秀丽.α-硫辛酸联合甲钴胺治疗对糖尿病周围神经病变患者震动感觉阈值（VPT）的影响[J].中国卫生标准管理，2018，9（6）：58-60.

[10] 吴小胜，魏帅，魏益民，等.亚慢性镉暴露对五指山猪肝脏生化指标的影响[J].中国农业科学，2012，45（3）：562-568.

[11] 袁桂萍，戴书俊，殷中琼，等.亚慢性铅镉联合染毒对SD 大鼠血液生理生化指标的影响[J].卫生研究，2014，43（2）：259-264.

[12] 吕文亭，王鹏，刘春凌，等.肌肽锌对低钙性骨质疏松笼养蛋鸡AKP、BGP及E2的影响[J].动物医学进展，2015，36（10）：64-68.

[13] 申瑤，韩涛，邹辉，等.α-硫辛酸对大鼠肝脏慢性镉中毒的保护作用[J].畜牧与兽医，2016，48（11）：91-94.

[14] 洪峰，金泰廙，卢国栋.砷镉联合染毒大鼠肾毒性剂量效应分析[J].中国地方病学杂志，2005，24（6）：609-613.

[15] OLLSON C J，SMITH E，HERDE P，et al.Influence of co-contaminant exposure on the absorption of arsenic，cadmium and lead[J].Chemosphere，2017，168：658-666.

[16] 李杏，陈小连，朱丽慧，等.硫辛酸对黄羽肉鸡生长性能、抗氧化能力和免疫功能的影响[J].动物营养学报，2012，24（3）：515-521.

[17] 卢敏，李杰，徐彬，等.日粮中添加硫辛酸对慢性氨应激下肉鸡生产性能及肉品质的影响[J].家畜生态学报，2017，38（4）：19-24.

[18] BUTLER J A，HAGEN T M，MOREAU R.Lipoic acid improves hypertriglyceridemia by stimulating triacylglycerol clearance and downregulating liver triacylglycerol secretion[J].Arch Biochem Biophys，2009，485（1）：63-71.

[19] KIM M S，PARK J Y，NAMKOONG C，et al.Anti-obesity effects of α-lipoic acid mediated by suppression of hypothalamic AMPactivated protein kinase[J].Nat Med，2004，10（7）：727-733.