運輸應激對動物組織器官的影響研究進展

胡 威，劉 犇,2,3*，鄭文亞，方滿新，彭瑞妮,2，李國生

（1.宜春學院生命科學與資源環境學院，江西宜春 336000；2.江西綠科農牧科技有限公司，江西宜春 336000；3.江西省高等學校硒農業工程技術研究中心，江西宜春 336000）

隨著當代畜牧業生產的快速發展，為滿足各地區之間的畜禽生產需求，運輸已儼然成為畜牧業生產過程中一個必不可少的重要環節[1]。運輸過程中的擁擠、顛簸、震動、噪音、溫度變化和禁食禁水等復合應激源均可造成動物機體生理紊亂、組織器官損傷、發病甚至死亡，同時降低肉品質量和動物福利，給畜牧業帶來巨大的經濟損失[2-3]。動物在運輸過程中受應激源刺激所引起的應激反應統稱為運輸應激，關于運輸應激對動物機體組織器官造成的損傷及對相關調控分子表達的影響已成為目前研究的熱點，尤其在豬、牛、羊和家禽等一些常見的經濟動物中所開展的相關研究最為普遍[4-7]。本文就運輸應激對動物組織器官的影響進行綜述，旨在為改善運輸應激對動物造成的損傷和提高動物福利的相關研究提供參考。

1 運輸應激研究概述

為應對運輸過程中各種應激因素的影響，動物機體的組織器官會發生相應的變化[8-9]。運輸持續時間、食物和飲水的攝取情況等均能引起動物發生運輸應激反應，路況以及駕駛員的駕駛技術也會有一定影響[10-12]。其中，運輸時間是運輸應激的決定性因素，在較多研究中已得到驗證[9,13]。動物經一段時間運輸后，其身體機能會產生相應的變化，組織器官受到嚴重損傷，從而給畜牧業生產帶來嚴重的危害[4,6,9,14-17]。

運輸應激在動物運輸過程中普遍存在，不同動物對應激的耐受程度有差異[18-19]。每年因運輸而引起的動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物在運輸過程中受運輸應激的損傷已經當務之急。早期人們注意到運輸對動物帶來的影響，關于運輸應激對動物機體的影響研究已在早期開展[23-24]，但到目前為止，關于運輸應激對組織器官損傷過程中的具體調控機制仍沒有較為明確的報道，因此，開展該方面的研究具有重要意義。

2 運輸應激對組織器官的影響

2.1 運輸應激對心臟的影響 哺乳動物在受到應激源刺激時，多數會通過釋放大量兒茶酚胺（腎上腺素、去甲腎上腺素和多巴胺）和糖皮質激素（嚙齒類的皮質酮和人的皮質醇）來應答[25]，機體在兒茶酚胺作用下會誘發應激性心肌病[26]。有研究表明，大鼠經模擬運輸應激會引起血清皮質酮、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 調節的線粒體凋亡通路被激活，進而引起心肌損傷和細胞凋亡發生[27]。近期研究發現，贛西山羊經2 h 或6 h 的道路運輸后，心肌纖維會發生程度不一的彌漫性顆粒變性，細胞內線粒體腫脹、破裂，間質水腫、出血和炎性細胞浸潤，毛細血管擴張、充血，幾種應激相關的熱休克蛋白（Heat Shock Protein，HSP）HSP27、HSP70 和HSP90 的 表達均顯著升高[9]。運輸應激會導致雛雞體內K+、Ca2+和Mg2+穩態遭到破壞，心內三磷酸腺苷（Adenosine Triphosphate，ATP）酶活性受到抑制導致ATP 含量升高，進而引起心內ATP酶相關亞單位基因表達水平顯著下調，最終導致雛雞體重下降和心臟受到嚴重損傷[28]。此外，運輸應激還會引起雛雞體內對細胞起保護作用的熱休克反應（Heat Shock Response，HSR）受到抑制以及ΝO的產生增加，進而對心臟造成嚴重的損傷[29]。也有研究表明，運輸應激對豬[30]和牛[31]的心臟也會造成嚴重損傷。

2.2 運輸應激對肝臟的影響 肝臟是機體進行代謝的重要場所，機體內的各種毒素和有害物質大部分都是在肝臟中代謝。對于火雞來說，道路運輸是其生命中引起應激反應最強烈的誘因之一[32]。有研究表明，運輸應激會誘導火雞肝臟中急性期蛋白（Acute Phase Proteins，APP）的表達，以應對應激對肝臟的損傷[33]。同樣，運輸應激也能夠上調肉牛肝臟中急性期蛋白的表達水平[34]。近期研究表明，運輸應激會對贛西山羊肝臟造成嚴重損傷，肝細胞會出現明顯的顆粒和水泡變性，部分細胞胞核染色質會發生明顯的聚集現象，有的甚至會發生核溶解，同時HSP27 和HSP70 的表達顯著上調[6]。鮑恩東[35]研究發現，運輸應激也會對豬的肝臟造成不同程度的損傷，肝細胞會發生顆粒變性和脂肪變性，且這種損傷程度隨著運輸時間的延長而加劇。蛋雞經運輸應激反應作用后，其肝臟重量顯著降低，血液中白細胞比例明顯升高[36]。仔豬經長時間運輸后，其肝臟也會明顯損傷[37]。

2.3 運輸應激對腎臟的影響 腎臟是動物機體內重要的代謝器官，腎臟功能發生異常會對機體造成嚴重影響[38]。運輸應激會對仔豬腎臟造成一定損傷，腎臟實質細胞呈顆粒樣或空泡樣變性[37]，經過長時間運輸后，腎臟中HSP90 和HSP70 的表達量會呈快速下調的趨勢，可能是由于長時間的運輸應激引起腎臟衰竭[39]。研究表明，運輸應激會對贛西山羊的腎臟造成嚴重損傷，腎小管和集合小管的結構崩解，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致膜發生裂解，隨著運輸時間的延長，其損傷程度也會逐漸加深，HSP27、HSP70 和HSP90 的表達量顯著上調[6]。運輸應激還能夠引起新生雛雞腎臟組織內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 轉移酶（Glutathione S-transferase，GST）和過氧化氫酶（Catalase，CAT）的活性也會明顯降低，進而誘發氧化應激，最終導致腎臟損傷[40]。

2.4 運輸應激對呼吸系統的影響 牛呼吸系統疾病（Bovine Respiratory Disease，BRD）一直是養牛業中發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用不斷增加以及病牛體重顯著降低，經濟損失不斷擴大[41]。研究表明，牛經過長時間的運輸后，其血清中T-AOC 水平顯著降低，丙二醛（Malondialdehyde，MDA）濃度明顯升高，進而促進氧化應激的發生，最終引起BRD 發生[42]。通過對小鼠進行模擬運輸應激處理后，各小鼠肺葉上眼觀可見明顯的出血點或出血斑，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生融合，肺泡隔有淋巴細胞和巨噬細胞浸潤，毛細血管擴張充血，部分細支氣管上皮脫落，管腔中充滿脫落的上皮細胞和少量的紅細胞，部分上皮細胞胞核染色質聚集，核濃縮，體積變小，且有部分內質網擴張；HSP70表達量顯著上調，HSP90 表達量顯著下調，這可能與機體為降低肺損傷所進行的相關調節存在一定關系[43]。

2.5 運輸應激對免疫系統的影響 1971 年，Olinescu 等[23]就注意到運輸應激會對動物的免疫應答產生一定影響，并利用模擬運輸應激的小鼠對其猜想進行了驗證。了解運輸應激、嗜中性粒細胞功能和BRD 的關系，明確它們之間的相互調節對于提高肉牛的健康與福利至關重要[44]。在早期研究中已經發現肉牛BRD 的發生與機體免疫功能改變存在著緊密關系，而機體免疫功能的改變大都是由多種應激源的刺激所引起[45]，尤其是運輸應激[46]。奶牛犢經2 h 的短時運輸后，其血清皮質醇濃度顯著升高，釋放腫瘤壞死因子α（Tumor necrosis factorα，TΝF-α）和白介素17A（Ιnterleukin-17A，ΙL-17A），最終導致奶牛犢體重降低[47]。在蛋雞中的研究表明，運輸應激能夠引起脾臟和法氏囊重量增加，異嗜細胞百分率升高且淋巴細胞百分率降低，嚴重影響蛋雞的正常免疫功能[36]。AA 肉雞經運輸后，其胸腺和脾臟會發生明顯的病理改變，且隨著運輸時間的延長，病變程度會明顯加重，運輸5 h 后，胸腺和脾臟會出現明顯的功能衰竭現象[48]。李玉保等[49]研究發現，豬經過長途運輸應激的作用后脾臟和淋巴結會出現較為嚴重的急性病理性損傷變化，隨著運輸時間的延長，HSP70 和HSP90 在這2 個免疫器官中的表達呈現出持續升高的趨勢。由此可見，HSP與組織損傷之間存在一定相關性。豬在經過運輸處理后，其腸系膜淋巴結、脾臟和胸腺中多種炎性細胞因子（ΙL-1β、ΙL-2、ΙL-4、ΙL-6、ΙL-10 和TΝF-α）均發生顯著變化，且在運輸最大時長4 h 達到最大值，說明運輸應激對豬免疫機能的影響存在時間效應[50]。

2.6 運輸應激對胃腸道的影響 胃腸道對各種物理性或化學性應激源非常敏感，這些應激源能夠誘導胃腸道發生氧化應激或黏膜損傷[51]。模擬運輸應激大鼠的小腸形態結構會發生顯著改變，腸上皮細胞發生凋亡，高達674 個基因的表達譜會發生顯著變化，這些變化可能與運輸應激引起的細胞凋亡、氧化還原反應以及相關激素的失衡有關[27]。在模擬運輸應激的小鼠中同樣發現運輸應激會破壞腸道結構的完整性，同時能夠誘導Bcl-2和Bax 蛋白表達升高，說明運輸應激對腸道的損傷作用與細胞凋亡途徑有關，并且可能是通過Bcl-2 和Bax 2種蛋白進行調節的[52]。豬經運輸處理5 h 后，其空腸結構的完整性受到嚴重破壞，腸黏膜嚴重損傷，同時誘發空腸組織細胞自噬及線粒體自噬的發生[4]。肉牛經道路運輸1 000 km 后，其瘤胃內環境pH 明顯下調，同時微生物菌群也發生很大改變，經RT-PCR 定量分析發現纖維分解菌、嗜酸性瘤胃球菌和普雷沃氏弧菌顯著上調，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，血液中皮質醇和促腎上腺皮質激素濃度發生顯著變化，從而對肉牛的食物消化能力產生較大影響[53]。對于反芻動物來說，運輸應激能夠引起瘤胃微生物菌群組成的改變，進而影響激素分泌的水平和相關免疫功能的發揮，對動物造成不利影響[5]。近期研究表明，長時間的運輸應激會對山羊的腸黏膜結構造成嚴重損傷，小腸上皮內淋巴細胞、杯狀細胞和肥大細胞數量會顯著增加，說明運輸應激能夠激活小腸黏膜內的免疫機能[54]。

2.7 運輸應激的其他影響 運輸應激能夠對動物肉品質以及后期行為等產生諸多影響。肉雞經過道路運輸后，其肌肉中乳酸和MDA 含量會顯著上升，而肌肉pH、糖原含量以及T-SOD 活性會顯著降低[55]。育肥豬經過長時間運輸后，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，運輸應激對動物的行為影響也較為顯著。馬在草食動物中其平衡性較為突出，經長時間運輸后，馬保持平衡的能力會嚴重降低，甚至失去平衡，表明該行為與運輸引起的胃潰瘍的嚴重程度和肌酶的升高呈正相關，并且在運輸后其心率和直腸溫度也發生顯著升高，這些都會對馬的健康和福利產生嚴重損害[57]。除了以上影響外，運輸應激對動物的分娩行為也會產生一定影響[58]。有研究表明，妊娠母馬在臨產前經過3 h 的道路運輸后，與未經過道路運輸的對照組妊娠母馬相比，多項指標均有差異，其中道路運輸組母馬的相對產駒時間（即初乳pH 降為6.5至分娩的時間）明顯縮短，皮質醇濃度顯著升高，但產駒后母馬心率及其變異性并無差異性變化；運輸應激組馬駒完整的腕/跗骨骨化率顯著低于對照組[59]。

3 小結與展望

綜上所述，運輸應激能夠對動物各組織器官結構的完整性造成嚴重損傷，引起細胞凋亡，有些器官甚至會出現衰竭的現象，不利于動物在運輸后期正常生理功能的恢復和發揮。此外，運輸應激還會導致動物肉品質的降低以及對動物的分娩情況造成一定影響，給當代畜牧業生產造成嚴重損害。目前，關于運輸應激對組織器官損害的研究已在較多物種中展開，但關于具體調控機理的深入研究還較少，這對于抗運輸應激新藥物的開發是不利的。因此，應就運輸應激對動物組織器官損害的具體機制在不同物種間開展較為深入研究，為提高動物福利和降低運輸應激對動物的損害提供更為可靠的理論依據。