犬木糖醇中毒机制研究进展

蔡丽媛,何玉英,夏兆飞

(中国农业大学动物医学院,北京 海淀 100193)

木糖醇是一种戊糖醇,甜度与蔗糖相近,广泛的存在于自然界的果蔬中。随着木糖醇被广泛的用作甜味剂和宠物业的发展使犬接触到的机会增多,导致犬中毒的几率增加。据美国动物中毒中心报道,在2004～2006年三年间,犬木糖醇中毒的病例逐年倍增[1],国内此类病例也逐年增多。由于木糖醇引起犬的中毒往往是急性的,而且病情严重,急需解毒和判断预后。只有在了解中毒机理的情况下才能进行有效的救治,使犬恢复健康,也只有这样才能准确的判断预后。本文主要结合现有的研究,对犬木糖醇中毒机制予以阐述。

1 木糖醇对犬血糖的影响

有报道称:犬在摄入含木糖醇的口香糖后出现低血糖症状,如倦怠、沉郁、昏迷等。在试验研究中发现犬摄入4.0 g/kg体重,剂量木糖醇20 min血糖下降,50 min血糖达最低值[2],并出现动性下降、沉郁等临床症状。这是由于木糖醇进入犬体内引起胰岛素大量分泌造成低血糖。木糖醇是糖代谢的中间体,在动物体内通过糖醛酸途径、磷酸戊糖途径、糖酵解途径分解供能,单位重量的木糖醇能量值为11.7～12.1 k J/g与葡萄糖产热量相当[3],但木糖醇在犬体内的吸收率低,且分解供能所需的时间较葡萄糖长,所以在进入体内后不足以弥补葡萄糖的消耗,在葡萄糖被大量分解且没有被及时补充的情况下导致了低血糖。木糖醇降低血糖的机制还可能与促进肝糖原合成使血糖降低、增加胰岛素受体敏感性,促进葡萄糖在外周利用有关。

2 木糖醇对犬与胰岛素和胰高血糖素分泌的影响

木糖醇在动物体内和体外试验中均可引起胰岛素分泌[4],可使犬、奶牛、山羊体内胰岛素分泌激增,但不引起灵长类胰岛素大量分泌。木糖醇不仅对胰岛素分泌的两个阶段都有促进作用,而且可促进胰岛素的合成[5-6]。当犬摄入较高剂量的木糖醇时,血清胰岛素浓度升高幅度较大且持续时间长。木糖醇刺激胰岛的分泌作用强单糖,也强于其他戊糖醇,如多羟基的阿拉伯糖醇、山梨醇、甘露醇等[7],木糖醇刺激犬胰岛素的分泌量是葡萄糖刺激分泌量的2.5～7.0倍[8]。

木糖醇进入人或动物体内引起胰岛素分泌的机制大致有3种:(1)磷酸戊糖途径,即木糖醇进入胰岛细胞后,经过磷酸戊糖途径代谢,转变为6-磷酸葡萄糖,可刺激胰岛素分泌和释放,并在这一程度上使血糖降低,这一途径可能与胰岛素的分泌有着重要关系。(2)木糖醇在体内代谢产生的6-磷酸葡萄糖对胰岛素的分泌无促进作用,而是代谢产生的其他糖类促进了胰岛素的分泌,这些糖与葡糖糖在机体内代谢产生的产物和终产物相同[9]。(3)木糖醇通过葡萄糖醛酸-木酮糖途径代谢产生了大量还原型辅酶Ⅱ(NADPH2),NADPH2刺激胰岛β-细胞分泌大量胰岛素[10]。Prote,Jun D等人的体内试验[11-12]和Coore H G等人的体内试验[13]证明,肾上腺素可阻碍由葡萄糖引起的胰岛素分泌。在Montagug W等人[14]的试验中,肾上腺素也可阻碍木糖醇引起的胰岛素分泌。这说明,木糖醇和葡萄糖是通过相似和相同的途径引起胰岛素分泌的,而这种途径可被肾上腺素阻断。

由于胰高血糖素是体内糖代谢的另一重要激素并与胰岛素的作用拮抗,在糖代谢过程中两种激素相互作用。在体外试验中,当木糖醇进入胰岛中不仅会引起β-细胞的分泌还会引起胰岛中其他细胞的分泌,如引起胰岛α-细胞分泌胰高血糖素。木糖醇在体内也可能对胰岛其他细胞激素的分泌具有促进作用。

3 木糖醇对犬肝脏的影响

犬在木糖醇中毒后会发生急性肝脏损伤,一些相关生化指标发生变化。有试验表明[2],谷氨酸氨基转移酶(ALT)活性在中毒后的4 h内可升高10倍;天门冬氨酸氨基转移酶(AST)对肝脏疾病更具有特异性,犬在木糖醇中毒后AS T的含量在4 h内达到峰值,其含量相当于中毒前的10倍;目前,没有犬木糖醇中毒后碱性磷酸酶(A LP)含量变化的报道,但是由于肝脏疾病可能会造成ALP的升高,因此在犬木糖醇中毒时不排除会产生ALP含量的变化;肝胆系统是γ-谷氨酰转移酶(GGT)的主要来源,可对肝脏的特异性高,但敏感性低,通常在ALT升高后的2～3 d才变化,木糖醇中毒后GG T含量会轻微上升。

犬摄入木糖醇后,胰岛素大量分泌引起了犬体内原有的葡萄糖大量分解,而进入体内的木糖醇因异生缓慢不足以补充消耗的葡萄糖,这样使得利用葡萄糖无氧酵解功能的红细胞的不到充足的养料而受到破坏。红细胞破坏后,其中的血红素释放入血,使直接胆红素含量增加。由于肝脏受到损伤,排泄胆红素的能力下降,使得原本过量产生的胆红素得不到有效代谢,从而使试验组血清直接胆红素和总胆红素含量增加。由于血清总胆汁酸可以同时反映肝脏分泌状态、生成摄取、肝细胞损伤程度三个方面的血清总指标[16]据推测在木糖醇中毒时犬血清总胆汁酸(TBA)含量也会出现一定程度的升高。可通过胆汁酸酸排泄试验来判断是否引起肝脏实质的损伤和损伤程度。即通过测定犬在禁食12 h(餐前)和进食后2 h(餐后)血清中的总胆汁酸,以确定是否发生肝脏损伤。

4 木糖醇中毒机制研究展望

犬木糖醇中毒机制是复杂的,目前对这一机制的研究极少,现有报道多数以中毒后产生的临床症状为主,少数也只对中毒后犬的某些生理生化指标进行了检测。总的说来,这一机制的研究还处于起步阶段。在今后对犬木糖醇中毒机制的研究可从以下几方面开展:(1)从糖代谢的角度研究,研究木糖醇对犬正常糖代谢途径的影响,特别是对糖代谢中间体在犬中毒后的变化进行研究,并与人摄入木糖醇后体内糖代谢的变化进行对比研究。(2)影响糖代谢的激素,如胰岛素、胰高血糖素、糖皮质激素等,可以从离子通道水平对其释放进行研究。(3)对中毒后犬内源性抗氧化机制进行研究。

随着对这一中毒机制研究的深入,可以为临床解毒提供更好方案,可对中毒犬进行更有效的救治。

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