不同時(shí)長(zhǎng)冷暴露對(duì)仔豬六種組織結(jié)構(gòu)的影響

徐晶，邵子益，計(jì)紅，袁建彬，范春玲，蔣劍成，楊闖，甄莉，郭景茹

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，大慶 163319）

在我國(guó)北方寒區(qū)，低溫刺激是一種普遍的應(yīng)激源，對(duì)畜禽養(yǎng)殖業(yè)而言，也是主要的制約因素之一。盡管近年來(lái)養(yǎng)殖技術(shù)和畜舍條件都有相應(yīng)的提高，但在養(yǎng)殖或運(yùn)輸過(guò)程中仍舊無(wú)法完全避免非持續(xù)性冷應(yīng)激的發(fā)生。在畜牧養(yǎng)殖中，許多疾病的發(fā)生與環(huán)境溫度的驟然變化密切相關(guān)。眾多臨床實(shí)踐表明，環(huán)境溫度的驟然下降能夠造成機(jī)體免疫功能下降，難以抵御外界病菌的侵襲，還會(huì)引起動(dòng)物機(jī)體發(fā)生感冒、胃腸道等疾病，出現(xiàn)拉稀腹瀉等。另外對(duì)于本身免疫功能就不夠完善的新生仔豬而言，更加難以抵御環(huán)境溫度的驟然改變，一旦導(dǎo)致疾病發(fā)生，新生仔豬的存活率就會(huì)大大降低，對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生直接影響。

當(dāng)機(jī)體處于寒冷環(huán)境中，冷空氣首先會(huì)通過(guò)肺組織進(jìn)入體內(nèi)，對(duì)肺組織及氣管產(chǎn)生刺激，造成肺泡收縮、肺泡腔狹窄以及肺泡間毛細(xì)血管減少等變化。某研究顯示冷暴露不僅能夠使肺部組織學(xué)炎性細(xì)胞成倍增加并產(chǎn)生一系列炎癥反應(yīng)[1-2]，還會(huì)造成小鼠呼吸困難或者哮喘加重的癥狀[3]，此外也能引起肺血管功能障礙導(dǎo)致肺部肺動(dòng)脈高壓等[4]。

骨骼肌是由具有收縮能力的肌細(xì)胞所組成的，在機(jī)體經(jīng)受寒冷空氣侵襲后，機(jī)體內(nèi)流向骨骼肌、心臟等肌肉組織器官的血流量顯著增加[5]。在人體中骨骼肌約占總體重量的40%～60%，并且包含了機(jī)體內(nèi)50%～75%的蛋白質(zhì)[6]。有研究指出，溫度的降低會(huì)使雌性肉雞心臟組織的細(xì)胞膜和細(xì)胞核發(fā)生收縮，心肌纖維發(fā)生紊亂或斷裂等形態(tài)結(jié)構(gòu)變化[7]。此外同期研究證實(shí)，冷應(yīng)激會(huì)引起心血管發(fā)生改變并可能導(dǎo)致急性冠心病的發(fā)生[8]，還會(huì)誘導(dǎo)心肌細(xì)胞發(fā)生死亡，包括凋亡和壞死[9]。急性冷暴露不僅能夠加重機(jī)體的心肌損傷，還會(huì)使腎臟出現(xiàn)濕重增加，發(fā)生細(xì)胞腫脹等一系列變化，能夠作為一種冷暴露的指示性反應(yīng)[10]，同時(shí)伴有腎小管擴(kuò)張，腎小球細(xì)胞數(shù)量增加，細(xì)胞變性明顯，出現(xiàn)腎臟高血壓等明顯癥狀[11]。

對(duì)于胃腸組織而言，由于長(zhǎng)期與外界接觸，急性冷暴露也會(huì)對(duì)其造成一定的損傷，對(duì)機(jī)體的消化和吸收功能都產(chǎn)生影響。多項(xiàng)研究顯示，急性冷暴露會(huì)造成雛雞小腸粘膜屏障的通透性升高，屏障功能受損等，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致雛雞胃腸道的充血現(xiàn)象嚴(yán)重[12]。由于新生仔豬的皮下脂肪層薄，能量貯存少，因此對(duì)低溫環(huán)境會(huì)異常敏感，而且仔豬的生理機(jī)能尚未健全，冷暴露可能會(huì)使其發(fā)生機(jī)能紊亂，從而增加仔豬內(nèi)、外源性感染的幾率[13]。鑒于上述，試驗(yàn)通過(guò)對(duì)仔豬施加不同時(shí)長(zhǎng)的急性冷暴露，以探究急性冷暴露對(duì)仔豬的心臟、腎臟、骨骼肌、肺臟、胃和十二指腸六種組織所造成的形態(tài)變化及病理?yè)p傷，為接下來(lái)的對(duì)仔豬冷暴露相關(guān)機(jī)制的深入研究奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與分組

選取30 日齡健康的斷奶仔豬共16 頭，將其隨機(jī)分為4 組，每組4 頭，分別為常溫對(duì)照組、冷暴露2 h組、冷暴露6 h 組和冷暴露12 h 組。將各組仔豬在人工氣候室內(nèi)預(yù)飼3 d 后進(jìn)行急性冷暴露處理，處理期間允許仔豬進(jìn)行自由采食和飲水。在處理周期結(jié)束后立刻處死仔豬。冷暴露的處理溫度選取為4±2 ℃，對(duì)照組及預(yù)飼溫度選取為24±2 ℃，其他環(huán)境條件均一致。

1.2 組織切片的制備

在處死前用乙醚將仔豬麻醉，采集前肢骨骼肌、心臟、肺臟、腎臟、胃和十二指腸6 種組織，切取1 cm×1 cm×1 cm 左右適宜大小的組織塊，將其置于4%多聚甲醛溶液中固定，進(jìn)行組織切片并采用H.E.染色，于鏡下觀察仔豬各個(gè)組織結(jié)構(gòu)的變化。

2 結(jié)果與分析

2.1 冷暴露對(duì)仔豬骨骼肌組織結(jié)構(gòu)的影響

顯微鏡觀察結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，冷暴露2 h 組仔豬的骨骼肌組織出現(xiàn)細(xì)胞腫脹，顆粒變性，炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，肌纖維間隙增寬等變化，靜脈血管也產(chǎn)生損傷；冷暴露6 h 組仔豬骨骼肌組織細(xì)胞出現(xiàn)明顯腫脹、細(xì)胞顆粒變性、出血淤血等現(xiàn)象；冷暴露12 h 組仔豬骨骼肌組織出現(xiàn)細(xì)胞壞死及大量炎性細(xì)胞浸潤(rùn)。變化程度：冷暴露12 h 組>冷暴露6 h 組>冷暴露2 h 組（圖1）。

圖1 冷暴露對(duì)仔豬骨骼肌組織結(jié)構(gòu)的影響Fig.1 The effect of cold exposure on piglet skeletal muscle tissue structure

2.2 冷暴露對(duì)仔豬肺臟組織結(jié)構(gòu)的影響

顯微鏡觀察結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，冷暴露2 h 組仔豬的肺臟組織中，肺泡間質(zhì)略有增寬，炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，出現(xiàn)出血現(xiàn)象；冷暴露6 h 組仔豬的肺臟組織中，肺臟間質(zhì)增寬明顯，炎性細(xì)胞增多，出現(xiàn)充出血現(xiàn)象；冷暴露12 h 組仔豬的肺臟組織中，肺泡間質(zhì)增寬嚴(yán)重，大量炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，充出血現(xiàn)象嚴(yán)重。變化程度：冷暴露12 h 組>冷暴露6 h 組>冷暴露2 h組（圖2）。

圖2 冷暴露對(duì)仔豬肺臟組織的影響Fig.2 The effect of cold exposure on piglet lung tissue

2.3 冷暴露對(duì)仔豬心臟組織結(jié)構(gòu)的影響

顯微鏡觀察結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，冷暴露2 h 組心臟組織中，心肌細(xì)胞水腫壞死，顆粒變性，少數(shù)肌纖維出現(xiàn)斷裂；冷暴露6 h 組心臟組織中，出現(xiàn)心肌細(xì)胞水腫，顆粒變性，嚴(yán)重壞死，嚴(yán)重的充出血現(xiàn)象以及心肌纖維發(fā)生斷裂；冷暴露12 h 組心臟組織中，出現(xiàn)心肌細(xì)胞腫脹，變性壞死，有充出血現(xiàn)象。變化程度：冷暴露6 h 組>冷暴露2 h 組>冷暴露12 h 組（圖3）。

圖3 冷暴露對(duì)仔豬心臟組織結(jié)構(gòu)的影響Fig.3 The effect of cold exposure on the structure of piglet heart

2.4 冷暴露對(duì)仔豬腎臟組織結(jié)構(gòu)的影響

顯微鏡觀察結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，冷暴露2 h 組腎臟組織中出現(xiàn)細(xì)胞水腫，腎小管上皮細(xì)胞變性壞死，出現(xiàn)出血現(xiàn)象；冷暴露6 h 組腎臟組織中出現(xiàn)腎小管上皮細(xì)胞變性壞死稍嚴(yán)重，組織出現(xiàn)充出血現(xiàn)象，炎性細(xì)胞浸潤(rùn)；冷暴露12 h 組腎臟組織中出現(xiàn)細(xì)胞空泡變性，腎小管上皮細(xì)胞發(fā)生變性壞死，大量炎性細(xì)胞浸潤(rùn)。變化程度：冷暴露12 h 組>冷暴露6 h 組>冷暴露2 h 組（圖4）。

圖4 冷暴露對(duì)仔豬腎臟組織結(jié)構(gòu)的影響Fig.4 The effect of cold exposure on piglet kidney tissue structure

2.5 冷暴露對(duì)仔豬胃組織結(jié)構(gòu)的影響

顯微鏡觀察結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，冷暴露2 h 組仔豬胃組織中出現(xiàn)細(xì)胞壞死，少量出血，腺體變小以及炎性細(xì)胞浸潤(rùn)；冷暴露6 h 組仔豬胃組織中出現(xiàn)胃底絨毛壞死脫落，炎性細(xì)胞明顯浸潤(rùn)；冷暴露12 h 組仔豬胃組織中出現(xiàn)胃底絨毛壞死脫落，炎性細(xì)胞大量增加，腺體的體積變小數(shù)量變少，略有間質(zhì)增寬，充出血現(xiàn)象明顯。變化程度：冷暴露12 h 組>冷暴露6 h 組>冷暴露2 h 組（圖5）。

圖5 冷暴露對(duì)仔豬胃組織結(jié)構(gòu)的影響Fig.5 The effect of cold exposure on piglet stomach structure

2.6 冷暴露對(duì)仔豬十二指腸組織結(jié)構(gòu)的影響

顯微鏡觀察結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，冷暴露2 h 組十二指腸組織中腸絨毛發(fā)生輕微脫落，炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，有充出血現(xiàn)象；冷暴露6 h 組十二指腸組織中的多數(shù)腸絨毛脫落，炎性細(xì)胞浸潤(rùn)嚴(yán)重，充出血現(xiàn)象較多；冷暴露12 h 組十二指腸組織中大量炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，充血現(xiàn)象嚴(yán)重，腸絨毛壞死脫落（圖6）。

圖6 冷暴露對(duì)仔豬十二指腸組織結(jié)構(gòu)的影響Fig.6 The effect of cold exposure on piglet duodenal tissue structure

3 討論

前人研究表明當(dāng)環(huán)境溫度驟然下降10 ℃以上或持續(xù)處于4 ℃的環(huán)境中時(shí)，將會(huì)極大可能誘導(dǎo)動(dòng)物發(fā)生冷應(yīng)激反應(yīng)[14]。急性冷應(yīng)激不僅會(huì)對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育造成影響，對(duì)機(jī)體造成各種損傷，甚至?xí)?dǎo)致動(dòng)物死亡，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)的發(fā)展，帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。因此實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)新生仔豬進(jìn)行不同時(shí)長(zhǎng)的冷暴露處理，對(duì)6 種組織器官進(jìn)行切片染色觀察來(lái)探究不同程度的冷暴露對(duì)機(jī)體組織產(chǎn)生的影響。有眾多研究表明，急性冷暴露12 h 可使雞，豬和大鼠等動(dòng)物血清中的TNF-α、IL-1β、IL-2 和IL-6 等促炎性因子含量升高，引發(fā)炎癥[15-16]。試驗(yàn)結(jié)果指出，在急性冷暴露處理后，組織切片中均可觀察到大量炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，與前人試驗(yàn)結(jié)果呼應(yīng)，證明急性冷暴露能夠誘發(fā)機(jī)體組織內(nèi)的炎癥反應(yīng)。

肺臟作為機(jī)體與外界相通，進(jìn)行氣體交換的首要器官，有著眾多的毛細(xì)血管和豐富的肺泡組織，因此肺臟對(duì)冷暴露也比較敏感。試驗(yàn)結(jié)果顯示冷暴露會(huì)使仔豬肺臟出現(xiàn)肺泡間質(zhì)增厚，肺泡腔縮小等變化，產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，造成肺臟損傷。有相關(guān)研究表明，冷暴露能增加阻塞性肺病的發(fā)生率，并加重阻塞性肺病癥狀，影響肺臟的呼吸功能[17]?？梢酝茰y(cè)冷應(yīng)激對(duì)呼吸系統(tǒng)功能的改變與肺臟組織結(jié)構(gòu)的損傷變化具有一定的相關(guān)性。但顧有方等的研究發(fā)現(xiàn)，急性冷暴露會(huì)造成成年豬肺泡間質(zhì)變薄，肺泡腔增大，毛細(xì)血管減少等變化出現(xiàn)，結(jié)果與試驗(yàn)存在不一致，這種不一致性可能與仔豬和成年豬的年齡差異以及冷暴露的時(shí)間差異有關(guān)。由于仔豬皮下脂肪薄，對(duì)環(huán)境中的低溫刺激更敏感，且免疫抵抗能力較弱，都是仔豬產(chǎn)生嚴(yán)重的損傷的潛在因素。因此仔豬更易受到環(huán)境的刺激，發(fā)生多種疾病且具有較高的死亡率。

心臟在機(jī)體循環(huán)系統(tǒng)中占有重要地位，對(duì)于機(jī)體泵血的維持和全身血液循環(huán)具有不可或缺的功能，能夠?yàn)闄C(jī)體提供氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并帶走機(jī)體代謝廢物。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，仔豬在受到急性冷暴露處理后心臟組織會(huì)出現(xiàn)心肌斷裂，細(xì)胞水腫，炎性細(xì)胞浸潤(rùn)以及充出血等損傷變化。有報(bào)道指出，心臟對(duì)急性冷暴露具有很高的敏感性，冷暴露處理超過(guò)2 h 后血清中肌酸激酶（CK）含量就開(kāi)始增加[18]，同時(shí)還會(huì)引起血管收縮和心動(dòng)過(guò)速，導(dǎo)致血壓升高和心臟負(fù)荷增加。Cong P 等[19]的研究顯示，急性冷暴露所引起的小鼠左心室功能障礙，其原因可能與急性冷暴露導(dǎo)致的左心室肥大，心室壁增厚，且肥大的心室肌細(xì)胞線粒體增大，線粒體功能增強(qiáng)以及ATP 產(chǎn)生增加等變化有關(guān)，誘導(dǎo)左心室產(chǎn)生了適應(yīng)性反應(yīng)[20]，造成心臟損傷，影響了心臟功能。不同程度的冷暴露對(duì)于新生個(gè)體而言，可能會(huì)導(dǎo)致其心血管系統(tǒng)產(chǎn)生不同程度損傷，甚至還會(huì)誘導(dǎo)心血管系統(tǒng)發(fā)生永久性損傷[21]。在試驗(yàn)中，與對(duì)照組相比冷暴露2 h 和6 h 組產(chǎn)生的心肌損傷較重，冷暴露12 h 組產(chǎn)生的心肌損傷較輕，與機(jī)體的其他組織相比，結(jié)果顯示出了心臟對(duì)于冷暴露較高的敏感性，能夠?qū)υ缙诘睦浔┞蹲鞒鲰憫?yīng)。并指出心肌組織可能隨著冷暴露時(shí)間的延長(zhǎng)，出現(xiàn)一定的適應(yīng)性反應(yīng)，以應(yīng)對(duì)冷暴露。

腎臟是機(jī)體中參與新陳代謝的重要器官，主要有調(diào)節(jié)電解質(zhì)和酸堿平衡的作用，能夠通過(guò)生成尿液以排除機(jī)體內(nèi)的代謝廢物，維持水平衡，對(duì)維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定具有重要作用。試驗(yàn)顯示在冷暴露處理后腎臟組織出現(xiàn)了細(xì)胞腫脹，大量炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，腎小管上皮細(xì)胞變性壞死以及充出血等病理學(xué)現(xiàn)象。在冷暴露誘導(dǎo)壞死性結(jié)腸炎小鼠模型中，也出現(xiàn)了腎功能不全和急性腎衰竭的癥狀，鏡下觀察同樣出現(xiàn)腎臟組織出現(xiàn)細(xì)胞腫脹，發(fā)生明顯變性壞死，造成腎臟組織損傷[22]。試驗(yàn)也在冷暴露后出現(xiàn)了腎臟組織細(xì)胞腫脹，炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，充出血等病理學(xué)現(xiàn)象。

缺乏棕色脂肪的大型哺乳動(dòng)物如新生的野生仔豬體內(nèi)骨骼肌在冷暴露過(guò)程中，除了已知的顫抖性產(chǎn)熱外，骨骼肌的非顫抖產(chǎn)熱也是機(jī)體主要的產(chǎn)熱方式[23]。在此期間，骨骼肌的有氧氧化和能量代謝增強(qiáng)，骨骼肌的脂肪酸β 氧化也增強(qiáng)[24]，骨骼肌葡萄糖攝取量和利用率也有所增加。機(jī)體骨骼肌內(nèi)的氧化應(yīng)激是促使其發(fā)生萎縮的重要因素之一[25]，同時(shí)還能夠觸發(fā)肌原纖維過(guò)氧化聚集，導(dǎo)致鄰近肌肉蛋白發(fā)生氧化，從而損害骨骼肌功能[26]。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)仔豬骨骼肌細(xì)胞腫脹，肌纖維間質(zhì)增寬，出現(xiàn)充出血等變化。因此推測(cè)當(dāng)發(fā)生冷應(yīng)激時(shí)，會(huì)對(duì)骨骼肌形態(tài)造成改變，進(jìn)而影響骨骼肌功能，直接影響機(jī)體產(chǎn)熱及能量情況。

胃腸道作為機(jī)體中長(zhǎng)期與外界接觸面積最大的組織器官，因其特有的解剖特點(diǎn)而更易受到應(yīng)激的影響，是應(yīng)激的靶器官[27]。應(yīng)激造成的應(yīng)激性潰瘍是對(duì)胃腸道典型的損傷，是由胃腸黏膜屏障保護(hù)機(jī)能減弱與組織細(xì)胞損傷增加共同作用的結(jié)果。通過(guò)鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，冷暴露處理后，胃腸道絨毛壞死脫落，充血現(xiàn)象嚴(yán)重。在畜牧養(yǎng)殖中，仔豬受到冷暴露刺激會(huì)引發(fā)腹瀉等疾病，會(huì)增加細(xì)菌性痢疾的感染幾率，增加新生仔豬的死亡率。

4 結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明，急性冷暴露對(duì)仔豬不同組織產(chǎn)生不同程度的損傷，其中對(duì)肺臟組織造成的損傷較為嚴(yán)重；除心臟組織外其余五種組織同組織間相比，冷暴露12 h 組損傷較為嚴(yán)重。而心臟組織在冷暴露2 h 和6 h 后組織相比于對(duì)照組損傷嚴(yán)重，而冷暴露12 h 后損傷較輕。急性冷暴露造成仔豬骨骼肌、肺臟、心臟、腎臟、胃和十二指腸的組織形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，進(jìn)而影響組織器官的正常功能。