馮金曼, 崔明勛, 姜成哲*, 金 美, 李 鎬
(1. 延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院;2. 延邊大學(xué)藥學(xué)院:吉林 延吉 133002)
現(xiàn)在的新型飼料添加劑已經(jīng)能夠滿足生產(chǎn)中的很多特殊需求,應(yīng)用范圍也被擴(kuò)大到各類動(dòng)物的養(yǎng)殖業(yè)中[1]。礦物質(zhì)飼料添加劑合理地配制及使用,能夠在很大程度上保證動(dòng)物的健康并提高動(dòng)物的生產(chǎn)力,但若采食的礦物質(zhì)數(shù)量超過(guò)了自身需要量或承受限度時(shí),就會(huì)發(fā)生中毒或引起不良影響。礦物質(zhì)飼料添加劑產(chǎn)品質(zhì)量的安全性問(wèn)題,主要是限制有毒害元素的最大允許量,并以標(biāo)準(zhǔn)形式做出明確規(guī)定[2]。礦物質(zhì)飼料添加劑是當(dāng)今社會(huì)使用最多的飼料添加劑之一,約占飼料添加劑總用量的66%~72%。
該試驗(yàn)研究的硫磺負(fù)離子添加劑是將存在于大自然的多種礦物質(zhì)用現(xiàn)代高科技納米技術(shù)對(duì)礦物質(zhì)進(jìn)行粉碎、篩選、分離、烘干等程序加工,并按合理的科學(xué)配比混合而成。本產(chǎn)品可廣泛使用于雞鴨、豬狗、牛羊等家畜飼養(yǎng)及魚(yú)、蝦等水產(chǎn)類養(yǎng)殖,也可使用于蔬菜、瓜果類的種植和栽培。本產(chǎn)品具有解毒、祛毒功效,所以對(duì)提高動(dòng)植物健康質(zhì)量起到很好的作用[3-5]。
致畸敏感期毒性在評(píng)判受試物的毒性時(shí)發(fā)揮重要的作用。該試驗(yàn)的目的是觀察硫磺負(fù)離子礦物質(zhì)添加劑經(jīng)口服后對(duì)SD受孕雌鼠產(chǎn)生的敏感期致畸毒性。通過(guò)觀察母鼠及胎兒的多項(xiàng)指標(biāo)來(lái)判斷硫磺負(fù)離子添加劑對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的生殖及胎兒發(fā)育是否有毒性或致畸作用。為其進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供一定基礎(chǔ)。
硫磺負(fù)離子添加劑由吉林省延吉市永大飼料有限公司提供。甲醛、乙醇、氫氧化鉀、甘油、茜素紅、苦味酸、乙酸、羧甲基纖維素(CMC)都是國(guó)產(chǎn)分析純。乙醇固定液(95%乙醇)、飽和苦味酸溶液、鮑因氏(Bouins)固定液、茜素紅應(yīng)用液、1% CMC溶液。
硫磺負(fù)離子添加劑混懸液:
低劑量(T1組):100 mg/100 mL。
中劑量(T2組):333 mg/100 mL。
高劑量(T3組):1 000 mg/100 mL。
1.2.1 試驗(yàn)動(dòng)物及飼養(yǎng)環(huán)境
試驗(yàn)動(dòng)物:SD大鼠,雌性體重為220~280 g,雄性體重為350~400 g,雌性鼠均是未進(jìn)行過(guò)交配的大鼠,由延邊大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。動(dòng)物飼養(yǎng)于延邊大學(xué)藥學(xué)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室的屏障環(huán)境設(shè)施內(nèi)。室溫20~26 ℃,濕度40%~70%。SD大鼠均在標(biāo)準(zhǔn)飼養(yǎng)盒內(nèi)喂養(yǎng),每籠大約3~5只,自由飲水和進(jìn)食。飼料是由延邊大學(xué)飼料中心提供的全價(jià)飼料,實(shí)驗(yàn)室內(nèi)自來(lái)水經(jīng)過(guò)初步過(guò)濾處理后供大鼠飲用。
1.2.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分組
將實(shí)驗(yàn)的SD大鼠,按照雌雄2∶1的比例同籠混合交配,第2天凌晨給雌鼠作陰道涂片,在顯微鏡下觀察涂片看是否有精子或陰道栓出現(xiàn),將能觀察到的雌鼠作為受孕0 d,然后將受孕雌鼠隨機(jī)分為4組,每組15只,所分4組分別為硫磺負(fù)離子高、中、低劑量組,及1% CMC溶液對(duì)照組(5 mL/kg)。所有孕鼠都于受孕第6~15天(致畸敏感期)灌胃給藥,按照體重的不同給藥量均為10 mL/kg。
1.2.3 一般體征檢查
每天及時(shí)觀察孕鼠毛色、五官、行為等一般體征狀況,記錄是否有異常情況出現(xiàn)。各組受孕雌鼠在受孕的3、6、9、12、15、18 d稱量添加的飼料量,次日同一時(shí)間稱量剩余的飼料量,減少的飼料量即為當(dāng)日大鼠的進(jìn)食量。
雌鼠于受孕后第20天將全部處死,觀察有無(wú)異?;虿∽兣K器。剖開(kāi)子宮取出胎鼠(先做外觀檢查)、胎盤,記錄黃體數(shù),觀察統(tǒng)計(jì)死胎數(shù)(早期死胎、晚期死胎)、著床數(shù)、吸收胎數(shù),活胎數(shù),稱量活胎重、胎盤重,用游標(biāo)卡尺測(cè)量胎鼠體長(zhǎng)、尾長(zhǎng)、肛長(zhǎng)(肛門到尿道的距離),統(tǒng)計(jì)胎鼠性別數(shù),外觀是否異常等。測(cè)量完上述事項(xiàng)后將約1/2胎鼠固定于Bouins氏液,作內(nèi)臟檢查,其余的固定于95%乙醇溶液中作骨骼畸形檢查。
胎鼠的外觀檢查:先檢查胎鼠的頭部,觀察有無(wú)露腦,腦膜膨出等情況;觀察胎鼠頭部大小,是否有特別小或特別大的畸形情況;胎鼠五官中眼,耳,口,鼻的外觀有無(wú)異常情況;上下頜有無(wú)唇裂;然后進(jìn)行四肢、軀干及尾部的檢查;觀察胎鼠有無(wú)腹部裂開(kāi),臍疝,脊柱斷裂,脊髓膨出,脊柱側(cè)突等情況;觀察胎鼠的尾巴有無(wú)短尾,卷尾,無(wú)尾等情況。
1.2.4 胎鼠的內(nèi)臟檢查
大約2周后取出固定在Bouins液中的胎鼠,用流水沖去固定液,用單面刀片對(duì)胎鼠進(jìn)行切片檢查。檢查時(shí)先將胎鼠放在蠟板或者木板上,切去胎鼠的四肢和尾部,用左手固定住胎鼠,然后右手持刀片從頭部開(kāi)始往下做橫切或者縱切[6]。根據(jù)不同部位的斷面情況觀察胎鼠器官發(fā)育的大小、性狀和相對(duì)位置是否正常。
沿胎鼠腹中線切開(kāi)胸腔、腹腔,檢查胎鼠的肺、心、橫膈膜、肝、胃、脾、腸等器官的大小、位置及是否畸形。檢查完畢后均將其摘除,然后檢查胎鼠的腎、輸尿管、膀胱、子宮或睪丸的大小、位置及發(fā)育情況。最后將腎臟切開(kāi),檢查是否有腎盂積水和擴(kuò)大[7]。
活胎率/%=活胎仔數(shù)/胎仔總數(shù)×100%
死胎率/%=死胎在數(shù)/胎仔總數(shù)×100%
畸胎率/%=有畸胎動(dòng)物數(shù)/妊娠動(dòng)物數(shù)×100%
吸收胎率/%=(早期吸收數(shù)+中期吸收數(shù)+晚期吸收數(shù))/胎仔總數(shù)×100%
早期吸收胎率/%=早期吸收數(shù)/胎仔總數(shù)×100%
晚期吸收胎率/%=晚期吸收數(shù)/胎仔總數(shù)×100%
外觀畸形率/%=外觀畸形數(shù)/檢查胎仔數(shù)×100%
骨骼畸形率/%=骨骼畸形數(shù)/檢查骨骼標(biāo)本數(shù)×100%
骨骼異常率/%=骨骼異常數(shù)/檢查骨骼標(biāo)本數(shù)×100%
1.2.5 胎鼠的骨骼檢查
2~3周后取出放在95%乙醇中固定的胎鼠,對(duì)胎鼠進(jìn)行去皮、摘除內(nèi)臟和脂肪(特別是背部脂肪)的操作。
染色完成后將胎鼠標(biāo)本放入小平皿中,加入少量丙三醇溶液,用透視顯微鏡對(duì)胎鼠進(jìn)行整體觀察,然后對(duì)胎鼠的骨骼發(fā)育情況進(jìn)行檢查。先檢查胎鼠頭部的頭頂骨、側(cè)頭骨及后頭骨有無(wú)缺損及骨化情況,然后檢查胸骨的骨化數(shù)目,有無(wú)缺失或融合情況。接著檢查胎鼠的肋骨,觀察是否有畸形情況出現(xiàn),如融合肋、波狀肋、短肋、分叉肋、肋骨中斷、缺肋、多肋等。檢查胎鼠頸椎、脊柱和椎體骨化數(shù)目(一般情況是頸椎骨化數(shù)7個(gè),胸椎骨化數(shù)12~13個(gè),腰椎骨化數(shù)5~6個(gè),骶椎和尾椎骨化數(shù)7~9個(gè))、有無(wú)融合及縱裂等情況。最后檢查四肢骨發(fā)育情況及前后掌趾骨的骨化數(shù)目[8-9]。
1.2.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)
本試驗(yàn)的數(shù)據(jù)應(yīng)用SPSS 16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行求平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和t檢驗(yàn)。本試驗(yàn)所有比率的數(shù)據(jù)分析比較均用X2檢驗(yàn)。
各組孕鼠的皮毛顏色及光澤、五官等外觀,生理體征及日常行為等均未見(jiàn)異常。孕鼠的排泄物、分泌物等也均正常,無(wú)流產(chǎn)或死亡。
各組受孕雌鼠在受孕的第3、6、9、12、15和18 d稱量添加的飼料量,次日同一時(shí)間稱量剩余的飼料量,減少的飼料量即為當(dāng)日大鼠的進(jìn)食量。對(duì)同一天的各組進(jìn)食量求平均值和標(biāo)準(zhǔn)差,并對(duì)試驗(yàn)組與對(duì)照組作t檢驗(yàn)(表1)。T1組在12 d和T3組在9、12 d的進(jìn)食量都較對(duì)照組顯著增加(P<0.05),其他組其他時(shí)間試驗(yàn)組與對(duì)照組比較均無(wú)顯著差異,但是試驗(yàn)組的進(jìn)食量都較對(duì)照組多。
表1 妊娠期間雌鼠進(jìn)食量變化結(jié)果(mean ± SD)
注:*表示T組與C組比較,P<0.05,則有顯著差異。
硫磺負(fù)離子添加劑對(duì)母體體重增長(zhǎng)的情況經(jīng)常被認(rèn)為是母體毒性的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)之一。在胚胎發(fā)育的致畸敏感期毒性試驗(yàn)中,從受孕第0天開(kāi)始,在第3、6、9、12、15、18、20天稱量雌鼠的體重,第20天為解剖日。統(tǒng)計(jì)各組孕鼠的體重變化情況如表2,同一天的各組大鼠體重情況之間做t檢驗(yàn)(P>0.05),20 d母鼠體重的增加量各組之間也做了t檢驗(yàn)(P>0.05),均無(wú)顯著差異。
表2 妊娠期間雌鼠體重變化結(jié)果(mean ± SD)
受孕后第20天將全部孕鼠處死,剖開(kāi)子宮取出胎鼠(先做外觀檢查)、胎盤,記錄黃體數(shù),觀察統(tǒng)計(jì)死胎數(shù)(早期死胎、晚期死胎)、著床數(shù)、吸收胎數(shù),活胎數(shù),稱量活胎重、胎盤重,用游標(biāo)卡尺測(cè)量胎鼠體長(zhǎng)、尾長(zhǎng)、肛長(zhǎng)(肛門到尿道的距離),統(tǒng)計(jì)胎鼠性別數(shù),外觀是否異常等。各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3。結(jié)果表明,各實(shí)驗(yàn)組的測(cè)定結(jié)果與對(duì)照組以及各實(shí)驗(yàn)組之間無(wú)顯著差異,說(shuō)明添加劑對(duì)胚胎無(wú)不良影響。
表3 硫磺負(fù)離子添加劑對(duì)胚胎的影響 (mean ± SD)
本試驗(yàn)對(duì)胎鼠的外觀進(jìn)行檢查,所有胎鼠均未出現(xiàn)明顯的肉眼可見(jiàn)的畸形現(xiàn)象。胎鼠的胎盤重量T1組與C組比較有極顯著的增加(P<0.01);T3組與C組比較有顯著的增加(P<0.05);T2組重量稍微有減少,但是與C組比較無(wú)顯著差異(P>0.05)。T1組胎鼠的重量較C組有極顯著的增加(P<0.01);T2組胎鼠的重量較C組有顯著增加(P<0.05);T3組胎鼠的重量與C組無(wú)顯著差異;T1組雌性胎鼠的肛長(zhǎng)較C組顯著變長(zhǎng)(P<0.05);T1組雌性胎鼠的體長(zhǎng)較C組極顯著變長(zhǎng)(P<0.01);T2組雄性胎鼠的尾長(zhǎng)較C組顯著變短(P<0.05),雌性胎鼠的尾長(zhǎng)顯著變長(zhǎng)(P<0.05);其他各組數(shù)據(jù)與對(duì)照組均無(wú)顯著差異(表4)。
表4 硫磺負(fù)離子添加劑對(duì)胎兒體重等的影響 (mean ± SD)
注:*表示T組與C組比較,P<0.05,有顯著差異;**表示T組與C組比較,P<0.01,有極顯著差異。
對(duì)硫磺負(fù)離子添加劑的3個(gè)劑量組與對(duì)照組的胎鼠進(jìn)行外觀檢查,胎鼠的頭部、五官、軀干、四肢、尾部及肛門等均未見(jiàn)畸形,表明該產(chǎn)品對(duì)胎鼠的外觀發(fā)育無(wú)明顯影響。在高劑量組出現(xiàn)1例胎鼠個(gè)體非常小,但是外觀無(wú)異常。
胎鼠整體經(jīng)Bouins液固定后取出進(jìn)行切片觀察,硫磺負(fù)離子添加劑各試驗(yàn)組與對(duì)照組胎鼠內(nèi)臟及腦內(nèi)結(jié)構(gòu)情況統(tǒng)計(jì)如表5。經(jīng)Bouins液固定后的胎鼠情況如圖1,胎鼠皮膚呈黃色,表面皺縮,但是組織和內(nèi)臟等細(xì)微結(jié)構(gòu)基本未發(fā)生變化。
對(duì)胎鼠的內(nèi)臟及腦部情況進(jìn)行切片觀察,僅將出現(xiàn)異常的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表5,4個(gè)試驗(yàn)組中均無(wú)畸形胎兒出現(xiàn)。雖然有個(gè)別胎鼠出現(xiàn)頭部異常、胸腺異常、腎盂和膀胱擴(kuò)張等現(xiàn)象,但是數(shù)量很少,3個(gè)劑量組與對(duì)照組比較均無(wú)顯著差異。
表5 硫磺負(fù)離子添加劑對(duì)胎兒內(nèi)臟的影響 (mean ± SD)
圖1 Bouins液中固定的胎鼠
胎鼠的骨骼發(fā)育存在變異,包括胸骨和肋骨骨化不全;掌骨和頭骨、骶骨和尾骨骨化程度不一樣。肋骨有融合或斷裂,頭骨的頭頂骨、側(cè)頭骨和后頭骨骨化不全。胎鼠骨骼檢查主要表現(xiàn)為胸骨、骶骨和尾骨骨化數(shù)目不同。胸骨主要表現(xiàn)為第5、6胸骨的缺失;前掌骨主要是第1、5趾骨骨化不全,后掌骨主要是第1趾骨骨化不全;肋骨主要異常是斷肋;枕骨的0級(jí)骨化率在99%以上。胎鼠染色成功后的情況如圖2所示,只有骨骼呈紅色,其他組織均是透明。在透射光源下觀察胎鼠的情況如圖3所示,能清晰的觀察到胎鼠的骨化情況。
對(duì)胎鼠的骨骼發(fā)育情況統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表6所示,胎鼠的頭骨、胸骨、掌骨及肋骨的骨化數(shù)試驗(yàn)組與對(duì)照組比較均無(wú)顯著差異。各組胎鼠中均出現(xiàn)骨化不全的胎鼠,但是數(shù)量較少,各組之間沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
圖2 胎鼠骨骼染色后情況
圖3 透射光源下的胎鼠標(biāo)本
項(xiàng)目組別C組T1組T2組T3組檢查數(shù)55546260頭骨骨化數(shù)5.87±0.825.85±0.836.00±0.005.87±0.60胸骨骨化數(shù)3.98±1.254.20±1.004.39±1.063.53±1.28前掌骨化數(shù)5.91±1.255.87±0.876.06±0.965.70±1.60后掌骨化數(shù)7.00±2.267.63±1.616.94±2.016.67±2.75肋骨骨化數(shù)12.9±0.1312.7±1.7712.9±0.1312.9±0.28骶骨和尾骨骨化數(shù)12.7±2.0111.57±2.0412.34±0.9610.28±2.05頭骨骨化不全1103肋骨骨化不全1115
本試驗(yàn)有關(guān)內(nèi)臟檢測(cè)數(shù)據(jù)的計(jì)算按照1.2.4中的方法公式獲得,與SD大鼠致畸敏感期指標(biāo)背景基數(shù)的比較,都沒(méi)有顯著的差異,具體如表7所示。
表7 各組數(shù)據(jù)與SD大鼠致畸敏感期指標(biāo)背景基數(shù)的比較(mean ± SD)
發(fā)育中的胚胎或胎兒對(duì)致畸物的感受是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。礦物質(zhì)飼料添加劑的影響要從母鼠和胎兒2個(gè)方面分別去分析。
妊娠期間母鼠的進(jìn)食量可見(jiàn)硫磺負(fù)離子添加劑能提高大鼠的食欲,增加其進(jìn)食量。雖然母鼠妊娠期間體重增加沒(méi)有顯著差異,但是試驗(yàn)組增加量還是高于對(duì)照組,分析原因可能是試驗(yàn)組母鼠進(jìn)食量增加導(dǎo)致體重增加。在試驗(yàn)過(guò)程中觀察母鼠的外觀及解剖后觀察母鼠的主要臟器,均未發(fā)現(xiàn)明顯的毒性現(xiàn)象??梢?jiàn),硫磺負(fù)離子添加劑在本試驗(yàn)劑量時(shí)對(duì)母鼠無(wú)毒性作用。
本試驗(yàn)中胎仔發(fā)育的各項(xiàng)指標(biāo)等數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明,硫磺負(fù)離子對(duì)胎兒的發(fā)育不僅沒(méi)有抑制作用,在一定程度上還存在促進(jìn)作用,不存在明顯的毒性作用。通過(guò)這些數(shù)據(jù)可知,各組胎鼠的生長(zhǎng)發(fā)育情況基本正常,無(wú)明顯的抑制現(xiàn)象??傊谠撛囼?yàn)過(guò)程中胎鼠未出現(xiàn)致畸現(xiàn)象。
在觀察硫磺負(fù)離子添加劑對(duì)胎兒內(nèi)臟的影響時(shí),雖然各組均有少量胎兒異常,但是各組個(gè)體之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,即對(duì)胎兒內(nèi)臟發(fā)育沒(méi)有毒性作用。各試驗(yàn)組與對(duì)照組比較均無(wú)顯著差異。頭骨骨化數(shù)均在6左右,發(fā)育正常。胸骨骨化數(shù)在4左右,一般是第5,6胸骨骨化不全,各組之間無(wú)顯著差異。左右前掌骨化數(shù)之和在6左右,主要是第1、5趾骨骨化不全;左右后掌骨骨化數(shù)在7左右,主要是第1趾骨骨化不全,各組與對(duì)照組比較均無(wú)顯著差異。肋骨骨化數(shù)基本在13左右,有個(gè)別第13肋骨骨化不全。骶骨和尾骨骨化數(shù)高劑量組與其他各組之間差異較大,但是無(wú)顯著差異,分析原因可能是高劑量組有1只母鼠所產(chǎn)的胎仔骨化情況都不好,其中有1只胎仔個(gè)體很小,全身無(wú)骨化情況,屬于發(fā)育遲緩,但是整體與對(duì)照組比較無(wú)顯著差異。可能是胎兒在發(fā)育過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)不良導(dǎo)致的,僅1例胎鼠個(gè)體異常小的現(xiàn)象不能說(shuō)明硫磺負(fù)離子添加劑對(duì)胎兒的發(fā)育存在毒性[10]。
孕鼠懷孕的第6天開(kāi)始受精卵著床,在第6~15天的這段時(shí)期長(zhǎng)期以來(lái)被稱為致畸敏感期[11]。一般致畸敏感期實(shí)驗(yàn)是選擇在動(dòng)物的致畸敏感期進(jìn)行染毒,該試驗(yàn)不但能檢測(cè)受試物的致畸性,還可以觀察受試物致胚胎、胎仔死亡和生長(zhǎng)遲緩等情況,是目前檢測(cè)外源受試物致畸毒性最經(jīng)典也是最可靠的方法。最近以來(lái),利用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在民族醫(yī)藥及疾病模型等研究方面不斷有新的進(jìn)展[12-16]。本研究采用SD大鼠做常規(guī)致畸敏感期毒性試驗(yàn),檢測(cè)硫磺負(fù)離子添加劑對(duì)孕鼠和胚胎發(fā)育的毒性,結(jié)果顯示在100 mg/kg及以下劑量組,孕鼠均未見(jiàn)母體毒性,胚胎、胎仔各項(xiàng)生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)及外觀、內(nèi)臟檢查、骨骼檢查也均未見(jiàn)異常;各劑量組與對(duì)照組比較雖然有數(shù)例胎鼠出現(xiàn)胸骨缺失,肋骨發(fā)育不全等現(xiàn)象,但組間比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,表明胸骨缺失屬于正?,F(xiàn)象,并非處理因素的結(jié)果。高劑量組較陰性對(duì)照組胎仔的發(fā)育情況稍微有差異,但是無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。分析原因可能是本品為礦物質(zhì)不溶于水,只能配成混懸液對(duì)孕鼠進(jìn)行灌胃,可能對(duì)母鼠的刺激較強(qiáng),對(duì)母鼠會(huì)產(chǎn)生一定的影響,但是不能判斷為毒性現(xiàn)象。
總之,硫磺負(fù)離子添加劑在本試驗(yàn)劑量時(shí)對(duì)孕鼠及胎仔的發(fā)育及健康無(wú)明顯的毒性作用。
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