冰水应激对犬精神、行为及血清部分营养物质含量的影响

熊永洁， 贺绍君， 李 静， 刘德义， 陈会良

(安徽科技学院 动物科学学院，安徽 凤阳 233100)

环境温度过低显著影响机体内营养物质的代谢。我国北方高寒地区冬春寒冷季节持续时间长，伴随近年来“寒流”时常侵袭我国北方地区，造成水面结冰的现象时有发生。人们生产、娱乐活动中，由于救援、沉船、溜冰、冬泳等原因可导致人或动物落水，受到冰水的寒冷刺激[1]。人或动物受到环境温度的强烈变化刺激会导致机体生理代谢平衡的紊乱，引起或者加剧其他疾病的病程[2]。研究表明，冷环境刺激可改变脂质双分子层的成分破坏细胞架构，影响细胞膜的通透性；同时改变基因表达，抑制转录和翻译，加快蛋白质的变性和解离，进而引起机体的营养物质的代谢功能的改变[3]。犬作为实验动物,因其发达的血液、神经、消化系统与人类相似，在人类医学研究中一直发挥着重要作用。本试验拟通过研究急性冰水环境下犬机体精神、行为和血清营养代谢物质的变化，为临床上减轻冰水环境对人及动物的危害提供思路。

1 材料与方法

1.1 试验动物及处理

选择体温、心率和呼吸频率均正常，且年龄(1.5～2.5岁)、体重(5.67±0.88 kg)相近的中华田园犬8条，单笼饲养，自由采食和饮水。犬舍温度28±1 ℃，湿度60%～70%。饲喂全犬种通用型犬粮(粗蛋白≥28%；粗脂肪≥16%；粗纤维≤4.5%；钙≥1.1%；总磷≥0.9%；水分≤10%)。实验犬适应性饲养1周。试验开始后将犬置于冰水中0.5 h，水平面与实验犬脊柱平行。冰水浴结束后，实验人员迅速将犬身上的水用干毛巾擦洗干，置于温控实验台(35～40 ℃)。分别在冰水处理前(-0.5 h)及冰水浴处理后0、0.5、1、3、7 h进行精神、行为观察和血液样品采集。

1.2 精神、行为观察

分别于冰水处理前(-0.5 h)、冰水处理结束时及冰水处理结束后恢复0.5、1、3、7 h观察犬眼神、耳朵、尾巴、四肢站立姿态及实验人员击掌声刺激后的反应，然后由2名实验人员根据观察结果共同判断犬的精神状态。

1.3 血清营养代谢物质含量的测定

在各预定时间点，犬颈静脉采非抗凝血2 mL，4 ℃过夜，常规分离血清。利用迈瑞BS-200全自动生化分析仪测定血清中总蛋白(TP)、白蛋白、葡萄糖、甘油三酯、总胆固醇(TC)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、钙、镁、磷含量(试剂盒购于深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司)。血清游离脂肪酸(NEFA)、总氨基酸(TAA)、乳酸(LA)含量采用试剂盒测定(试剂盒购于南京建成生物工程研究所)。

1.4 统计分析

试验结果以平均值±标准差表示。各试验不同时间点之间比较利用PASWS statistics 18.0软件进行组间单因素重复测量方差分析(LSD)。P<0.05表示差异显著，P>0.05表示差异不显著。

2 结果与分析

2.1 犬精神、行为变化

冰水处理前各实验犬精神良好，对外界反应敏捷，与实验人员互动多，并不停的嗅闻周围环境。犬进入冰水后，反应剧烈，试图跳出冰水容器。10 min后犬的反应剧烈程度开始降低，20 min时在试验人员刺激时才发生挣扎，0.5 h时仅个别犬有挣扎现象，犬表现站立不稳，呈现半漂浮状态，对外界无反应，此时冰水浴结束。出冰水浴后的犬四肢僵硬，在实验台上无法站立，对外界刺激无明显反应，目光呆滞，剧烈颤抖。恢复0.5 h时犬尾巴抖动，试图站立，但无法自主站立。1 h后犬自主站立，头耳灵活、目光明亮有神、对外界反应与试验开始前无显著差异。

2.2 血清中营养物质含量的变化

2.2.1 血清葡萄糖、乳酸含量 由表1可以看出，与冰水处理前(-0.5 h)相比，冰水处理后及恢复0.5 h时血清葡萄糖含量显著增加(P<0.05)，恢复3 h时血糖浓度显著降低(P<0.05)，而血清LA在冰水浴结束时(0 h)显著升高(P<0.05)，恢复至7 h时，血清乳酸含量显著降低(P<0.05)。

表1 冰水环境对犬血清葡萄糖、乳酸的影响

2.2.2 血清脂类代谢物质 由表2可以看出，与冰水处理前(-0.5 h)相比，冰水处理后及恢复0.5 h时血清中甘油三酯、NEFA含量显著升高(P<0.05)，恢复1、3、7 h时血清TC、HDL-C含量显著降低(P<0.05)。与冰水处理后相比，恢复1 h时血清中甘油三酯、TC、HDL-C含量显著降低(P<0.05)。血清LDL-C含量在整个试验过程中未发生显著性变化(P>0.05)。

表2 冰水环境对犬血清脂类物质的影响

2.2.3 血清蛋白质及其代谢产物含量 由表3可以看出，与试验-0.5 h相比，试验0 h时，血清TP、TAA含量显著升高(P<0.05)，恢复1、3、7 h时血清TP含量显著降低(P<0.05)。与冰水环境刺激结束(0 h)相比，试验结束(7 h)时血清白蛋白、球蛋白、TAA含量均显著降低(P<0.05)。

表3 血清蛋白质及其代谢物含量

2.2.4 血清钙、镁、磷含量 由表4可以看出，与试验开始相比，冰水浴结束时血清钙含量显著升高(P<0.05)，恢复0.5 h、1 h血清磷含量显著降低(P<0.05)，恢复7 h时血清镁含量显著降低(P<0.05)。与冰水浴结束时相比，恢复7 h时血清钙、钙磷比、镁含量显著降低(P<0.05)。

表4 冰水环境对犬血清矿物质含量的影响

3 结论与讨论

3.1 急性短期冰水环境对犬精神、行为的影响

动物精神状态和行为表现是机体对外界环境变化的综合反应。实验犬在急性冰水环境及恢复过程中精神、行为活动随时间的推移发生显著变化。试验开始时，由于冰水刺激，犬逃脱反应强烈，表现动物避害趋利的本能。冰水浴10 min后，犬剧烈反应渐渐消失，一方面由于早期挣扎消耗了体内贮能，另一方面对冰水环境表现一定程度的适应[4]。但值得注意的是此时犬产热显著低于散热，继续大量急剧丢失自身热量，且此时犬适应性调节已无法克服热量散失带来的危害，神经兴奋性和自身调节机能降低。Fallahi等[5]人通过计算机模型分析了冷应激时末梢血流和热量分布情况，表明四肢远端血液供应量较低，末梢循环发生障碍。犬表现为四肢僵直，降低了自救能力。如不及时去除冰水浴环境，很可能引起动物死亡。出水浴后实验犬剧烈颤抖产热，精神状态和行为1 h后恢复至试验开始状态，表明及时去除冰水环境并给予保暖升温对缓解冰水环境应激危害有重要作用。

3.2 急性冰水环境对犬血清葡萄糖和乳酸含量的影响

血清葡萄糖反映了机体碳水化合物代谢状况以及能量产生和消耗状态。本试验结果表明，急性短期冰水浴环境下，血糖显著升高。此与冰水应激时血清糖皮质激素分泌增加及动员贮备糖元有关[8]。犬恢复1 h时，血清葡萄糖含量迅速恢复，提示急性冰水环境对犬血清糖代谢的影响持续时间较短。血清乳酸含量检测能够反映机体组织血液灌注和氧的供给情况。本试验结果表明，冰水浴结束时血清乳酸显著升高，其原因主要是冰水浴环境下耗能增加，犬短时间急剧产能导致组织缺氧、无氧酵解增强引起[3]。

3.3 急性冰水环境对犬血清脂类物质代谢的影响

血清甘油三酯、TC来源于肝脏及脂肪组织的自身合成以及小肠黏膜的吸收。Yuksel等[6]研究冷环境刺激下血清甘油三酯、TC的含量波动性较大。本试验结果表明，冰水浴结束时及恢复0.5 h时血清TG、NEFA的浓度显著增加，而恢复1、3、7 h血清总胆固醇含量显著降低，表明冰水浴增强机体的能量代谢，动员脂肪供能产生大量甘油三酯、NEFA进入血液。此外，研究表明冰水环境引起机体合成并释放大量胰高血糖素和皮质醇，抑制羟甲基戊二酸单酰CoA还原酶的活性，降低肝脏合成胆固醇能力[7]。外周胆固醇进入肝脏需要形成高密度脂蛋白胆固醇，而内源性胆固醇输出肝脏需要低密度脂蛋白参与。与冰水处理前相比，恢复1、3、7 h血清中高密度脂蛋白胆固醇的含量显著降低，表明冰水环境影响肝脏对外周胆固醇的处理。由于冷应激的持续时间和方式不同，本试验结果与慢性冷应激环境下大鼠血浆脂蛋白变化规律不一致[8-9]。各试验时间点之间低密度脂蛋白胆固醇含量无显著差异，这与不同种类脂蛋白在不同动物体内合成、转化和发生作用的方式不同有关[10]。

3.4 急性冰水浴环境对犬血清蛋白质及代谢产物的影响

蛋白质在机体受到温度变化的刺激时，由于抗应激功能蛋白质合成与周转，机体内部分蛋白质会分解为氨基酸[3,11]。本试验的结果表明，急性冰水环境下，血清TP、AA含量显著升高，恢复期又逐渐降低，而球蛋白、白蛋白血清含量在试验前期变化较小，至试验结束时均显著降低。其主要原因是急性短期冰浴环境短时间内动员机体贮存蛋白质进入血液，而后期出现降低表明过度消耗的机体内蛋白质由于合成受到冷刺激的抑制，血液蛋白质不能及时补充引起[7]。

3.5 急性冰水浴环境对犬血清钙、镁、磷含量的影响

矿物质元素是机体的重要组成部分，在体内组织形成、酶功能发挥、信号传递等方面发挥重要作用。血液中的钙在生理状态下保持平衡。Lee 等人研究发现冷刺激后妇女骨密度升高，表明冷刺激对机体矿物质代谢有一定影响[12]。而Bravo等[13-14]认为冷刺激可引起肝脏线粒体中Mg含量显著增加，对Ca、P含量无显著影响。本试验结果表明，与试验开始相比，急性冰水浴结束时，血清钙含量显著升高，而血清磷和镁在整个试验过程含量无显著变化，表明冰浴环境对机体血清P、Mg的动态平衡无显著的影响。上述这些不一致结果与冷应激的程度、冷刺激的时间和模式、动物所处的状态有关[15]。

综上所述，本实验结果表明，犬在急性短期冰水刺激及恢复状态下，其精神、行为和部分血清营养代谢物质发生显著改变，提示临床上采取干扰机体营养物质代谢的措施，有助于缓解冰水环境对营养物质代谢的危害。