运输应激对动物组织器官的影响研究进展

胡 威，刘 犇,2,3*，郑文亚，方满新，彭瑞妮,2，李国生

（1.宜春学院生命科学与资源环境学院，江西宜春 336000；2.江西绿科农牧科技有限公司，江西宜春 336000；3.江西省高等学校硒农业工程技术研究中心，江西宜春 336000）

随着当代畜牧业生产的快速发展，为满足各地区之间的畜禽生产需求，运输已俨然成为畜牧业生产过程中一个必不可少的重要环节[1]。运输过程中的拥挤、颠簸、震动、噪音、温度变化和禁食禁水等复合应激源均可造成动物机体生理紊乱、组织器官损伤、发病甚至死亡，同时降低肉品质量和动物福利，给畜牧业带来巨大的经济损失[2-3]。动物在运输过程中受应激源刺激所引起的应激反应统称为运输应激，关于运输应激对动物机体组织器官造成的损伤及对相关调控分子表达的影响已成为目前研究的热点，尤其在猪、牛、羊和家禽等一些常见的经济动物中所开展的相关研究最为普遍[4-7]。本文就运输应激对动物组织器官的影响进行综述，旨在为改善运输应激对动物造成的损伤和提高动物福利的相关研究提供参考。

1 运输应激研究概述

为应对运输过程中各种应激因素的影响，动物机体的组织器官会发生相应的变化[8-9]。运输持续时间、食物和饮水的摄取情况等均能引起动物发生运输应激反应，路况以及驾驶员的驾驶技术也会有一定影响[10-12]。其中，运输时间是运输应激的决定性因素，在较多研究中已得到验证[9,13]。动物经一段时间运输后，其身体机能会产生相应的变化，组织器官受到严重损伤，从而给畜牧业生产带来严重的危害[4,6,9,14-17]。

运输应激在动物运输过程中普遍存在，不同动物对应激的耐受程度有差异[18-19]。每年因运输而引起的动物死亡率均处于较高水平[20-22]。因此，探索如何减轻或避免动物在运输过程中受运输应激的损伤已经当务之急。早期人们注意到运输对动物带来的影响，关于运输应激对动物机体的影响研究已在早期开展[23-24]，但到目前为止，关于运输应激对组织器官损伤过程中的具体调控机制仍没有较为明确的报道，因此，开展该方面的研究具有重要意义。

2 运输应激对组织器官的影响

2.1 运输应激对心脏的影响 哺乳动物在受到应激源刺激时，多数会通过释放大量儿茶酚胺（肾上腺素、去甲肾上腺素和多巴胺）和糖皮质激素（啮齿类的皮质酮和人的皮质醇）来应答[25]，机体在儿茶酚胺作用下会诱发应激性心肌病[26]。有研究表明，大鼠经模拟运输应激会引起血清皮质酮、血糖、肌酸激酶（Creatine Kinase，CK）和乳酸脱氢酶（Lactate Dehydrogenase，LDH）等浓度升高，Caspase 9 调节的线粒体凋亡通路被激活，进而引起心肌损伤和细胞凋亡发生[27]。近期研究发现，赣西山羊经2 h 或6 h 的道路运输后，心肌纤维会发生程度不一的弥漫性颗粒变性，细胞内线粒体肿胀、破裂，间质水肿、出血和炎性细胞浸润，毛细血管扩张、充血，几种应激相关的热休克蛋白（Heat Shock Protein，HSP）HSP27、HSP70 和HSP90 的 表达均显著升高[9]。运输应激会导致雏鸡体内K+、Ca2+和Mg2+稳态遭到破坏，心内三磷酸腺苷（Adenosine Triphosphate，ATP）酶活性受到抑制导致ATP 含量升高，进而引起心内ATP酶相关亚单位基因表达水平显著下调，最终导致雏鸡体重下降和心脏受到严重损伤[28]。此外，运输应激还会引起雏鸡体内对细胞起保护作用的热休克反应（Heat Shock Response，HSR）受到抑制以及ΝO的产生增加，进而对心脏造成严重的损伤[29]。也有研究表明，运输应激对猪[30]和牛[31]的心脏也会造成严重损伤。

2.2 运输应激对肝脏的影响 肝脏是机体进行代谢的重要场所，机体内的各种毒素和有害物质大部分都是在肝脏中代谢。对于火鸡来说，道路运输是其生命中引起应激反应最强烈的诱因之一[32]。有研究表明，运输应激会诱导火鸡肝脏中急性期蛋白（Acute Phase Proteins，APP）的表达，以应对应激对肝脏的损伤[33]。同样，运输应激也能够上调肉牛肝脏中急性期蛋白的表达水平[34]。近期研究表明，运输应激会对赣西山羊肝脏造成严重损伤，肝细胞会出现明显的颗粒和水泡变性，部分细胞胞核染色质会发生明显的聚集现象，有的甚至会发生核溶解，同时HSP27 和HSP70 的表达显著上调[6]。鲍恩东[35]研究发现，运输应激也会对猪的肝脏造成不同程度的损伤，肝细胞会发生颗粒变性和脂肪变性，且这种损伤程度随着运输时间的延长而加剧。蛋鸡经运输应激反应作用后，其肝脏重量显著降低，血液中白细胞比例明显升高[36]。仔猪经长时间运输后，其肝脏也会明显损伤[37]。

2.3 运输应激对肾脏的影响 肾脏是动物机体内重要的代谢器官，肾脏功能发生异常会对机体造成严重影响[38]。运输应激会对仔猪肾脏造成一定损伤，肾脏实质细胞呈颗粒样或空泡样变性[37]，经过长时间运输后，肾脏中HSP90 和HSP70 的表达量会呈快速下调的趋势，可能是由于长时间的运输应激引起肾脏衰竭[39]。研究表明，运输应激会对赣西山羊的肾脏造成严重损伤，肾小管和集合小管的结构崩解，肾小球有明显充血肿胀，肾小囊腔变得狭窄，线粒体肿大变形，线粒体嵴断裂或消失，部分线粒体因肿胀或空泡化导致膜发生裂解，随着运输时间的延长，其损伤程度也会逐渐加深，HSP27、HSP70 和HSP90 的表达量显著上调[6]。运输应激还能够引起新生雏鸡肾脏组织内MDA 与H2O2含量增加，总抗氧化能力（Total Antioxidant Capacity，T-AOC）水平降低，此外，总超氧化物岐化酶（Total superoxide dismutase，T-SOD）、谷胱甘肽S 转移酶（Glutathione S-transferase，GST）和过氧化氢酶（Catalase，CAT）的活性也会明显降低，进而诱发氧化应激，最终导致肾脏损伤[40]。

2.4 运输应激对呼吸系统的影响 牛呼吸系统疾病（Bovine Respiratory Disease，BRD）一直是养牛业中发病率和致死率最高的一类疾病，每年由于此类疾病的治疗费用不断增加以及病牛体重显著降低，经济损失不断扩大[41]。研究表明，牛经过长时间的运输后，其血清中T-AOC 水平显著降低，丙二醛（Malondialdehyde，MDA）浓度明显升高，进而促进氧化应激的发生，最终引起BRD 发生[42]。通过对小鼠进行模拟运输应激处理后，各小鼠肺叶上眼观可见明显的出血点或出血斑，光镜观察可见肺泡腔塌陷，部分肺泡壁之间相互靠近，有些肺泡之间甚至发生融合，肺泡隔有淋巴细胞和巨噬细胞浸润，毛细血管扩张充血，部分细支气管上皮脱落，管腔中充满脱落的上皮细胞和少量的红细胞，部分上皮细胞胞核染色质聚集，核浓缩，体积变小，且有部分内质网扩张；HSP70表达量显著上调，HSP90 表达量显著下调，这可能与机体为降低肺损伤所进行的相关调节存在一定关系[43]。

2.5 运输应激对免疫系统的影响 1971 年，Olinescu 等[23]就注意到运输应激会对动物的免疫应答产生一定影响，并利用模拟运输应激的小鼠对其猜想进行了验证。了解运输应激、嗜中性粒细胞功能和BRD 的关系，明确它们之间的相互调节对于提高肉牛的健康与福利至关重要[44]。在早期研究中已经发现肉牛BRD 的发生与机体免疫功能改变存在着紧密关系，而机体免疫功能的改变大都是由多种应激源的刺激所引起[45]，尤其是运输应激[46]。奶牛犊经2 h 的短时运输后，其血清皮质醇浓度显著升高，释放肿瘤坏死因子α（Tumor necrosis factorα，TΝF-α）和白介素17A（Ιnterleukin-17A，ΙL-17A），最终导致奶牛犊体重降低[47]。在蛋鸡中的研究表明，运输应激能够引起脾脏和法氏囊重量增加，异嗜细胞百分率升高且淋巴细胞百分率降低，严重影响蛋鸡的正常免疫功能[36]。AA 肉鸡经运输后，其胸腺和脾脏会发生明显的病理改变，且随着运输时间的延长，病变程度会明显加重，运输5 h 后，胸腺和脾脏会出现明显的功能衰竭现象[48]。李玉保等[49]研究发现，猪经过长途运输应激的作用后脾脏和淋巴结会出现较为严重的急性病理性损伤变化，随着运输时间的延长，HSP70 和HSP90 在这2 个免疫器官中的表达呈现出持续升高的趋势。由此可见，HSP与组织损伤之间存在一定相关性。猪在经过运输处理后，其肠系膜淋巴结、脾脏和胸腺中多种炎性细胞因子（ΙL-1β、ΙL-2、ΙL-4、ΙL-6、ΙL-10 和TΝF-α）均发生显著变化，且在运输最大时长4 h 达到最大值，说明运输应激对猪免疫机能的影响存在时间效应[50]。

2.6 运输应激对胃肠道的影响 胃肠道对各种物理性或化学性应激源非常敏感，这些应激源能够诱导胃肠道发生氧化应激或黏膜损伤[51]。模拟运输应激大鼠的小肠形态结构会发生显著改变，肠上皮细胞发生凋亡，高达674 个基因的表达谱会发生显著变化，这些变化可能与运输应激引起的细胞凋亡、氧化还原反应以及相关激素的失衡有关[27]。在模拟运输应激的小鼠中同样发现运输应激会破坏肠道结构的完整性，同时能够诱导Bcl-2和Bax 蛋白表达升高，说明运输应激对肠道的损伤作用与细胞凋亡途径有关，并且可能是通过Bcl-2 和Bax 2种蛋白进行调节的[52]。猪经运输处理5 h 后，其空肠结构的完整性受到严重破坏，肠黏膜严重损伤，同时诱发空肠组织细胞自噬及线粒体自噬的发生[4]。肉牛经道路运输1 000 km 后，其瘤胃内环境pH 明显下调，同时微生物菌群也发生很大改变，经RT-PCR 定量分析发现纤维分解菌、嗜酸性瘤胃球菌和普雷沃氏弧菌显著上调，而溶糊精琥珀酸弧菌、布氏普雷沃氏菌、栖瘤胃普雷沃氏菌和解脂厌氧弧菌显著下调，血液中皮质醇和促肾上腺皮质激素浓度发生显著变化，从而对肉牛的食物消化能力产生较大影响[53]。对于反刍动物来说，运输应激能够引起瘤胃微生物菌群组成的改变，进而影响激素分泌的水平和相关免疫功能的发挥，对动物造成不利影响[5]。近期研究表明，长时间的运输应激会对山羊的肠黏膜结构造成严重损伤，小肠上皮内淋巴细胞、杯状细胞和肥大细胞数量会显著增加，说明运输应激能够激活小肠黏膜内的免疫机能[54]。

2.7 运输应激的其他影响 运输应激能够对动物肉品质以及后期行为等产生诸多影响。肉鸡经过道路运输后，其肌肉中乳酸和MDA 含量会显著上升，而肌肉pH、糖原含量以及T-SOD 活性会显著降低[55]。育肥猪经过长时间运输后，其背腰最长肌受到的影响最为显著，肌肉失水率明显增加，pH 显著降低[56]。此外，运输应激对动物的行为影响也较为显著。马在草食动物中其平衡性较为突出，经长时间运输后，马保持平衡的能力会严重降低，甚至失去平衡，表明该行为与运输引起的胃溃疡的严重程度和肌酶的升高呈正相关，并且在运输后其心率和直肠温度也发生显著升高，这些都会对马的健康和福利产生严重损害[57]。除了以上影响外，运输应激对动物的分娩行为也会产生一定影响[58]。有研究表明，妊娠母马在临产前经过3 h 的道路运输后，与未经过道路运输的对照组妊娠母马相比，多项指标均有差异，其中道路运输组母马的相对产驹时间（即初乳pH 降为6.5至分娩的时间）明显缩短，皮质醇浓度显著升高，但产驹后母马心率及其变异性并无差异性变化；运输应激组马驹完整的腕/跗骨骨化率显著低于对照组[59]。

3 小结与展望

综上所述，运输应激能够对动物各组织器官结构的完整性造成严重损伤，引起细胞凋亡，有些器官甚至会出现衰竭的现象，不利于动物在运输后期正常生理功能的恢复和发挥。此外，运输应激还会导致动物肉品质的降低以及对动物的分娩情况造成一定影响，给当代畜牧业生产造成严重损害。目前，关于运输应激对组织器官损害的研究已在较多物种中展开，但关于具体调控机理的深入研究还较少，这对于抗运输应激新药物的开发是不利的。因此，应就运输应激对动物组织器官损害的具体机制在不同物种间开展较为深入研究，为提高动物福利和降低运输应激对动物的损害提供更为可靠的理论依据。