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文獻綜述
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2007年4月7日出版

第一章:實驗動物飼料標準化的重要性

(Importance of Standardization of Diets for Experimental Animals)
南通特洛菲飼料科技有限公司技術部 綜述

【摘要】本章介紹飼料很多方面的變化往往在動物體內不同水平發揮影響,并可直接或間接影響著實驗干預因素的作用。由于這些影響,飼料成品不僅在品質上應當穩定,而且在不同實驗室之間應當盡可能地保持相似,為此,必須科學地分別制定每種動物在不同生長階段、繁殖期、不同飼養環境下使用飼料的終端標準。制定終端標準不僅對企業或動物飼養單位的飼料生產提供指導和監督,最大程度地使各實驗室和同一實驗室不同研究階段在同一個平臺上開展研究,而且有利于在飼料使用過程中對實驗動物的機能實行跟蹤研究,為飼料標準的進一步優化提供依據。結論:實驗動物飼料標準化是實驗研究質量控制的關鍵環節之一;不同實驗室之間或同一實驗室不同研究階段都應該使用符合標準、質量可靠和穩定性好的實驗動物飼料。
【關鍵詞】實驗動物飼料;飼料標準化

一、營養素含量差異對實驗的影響

研究已經表明,任何一種營養素(碳水化合物、蛋白質、脂肪、礦物質、維生素)過量或不足均可對實驗動物產生影響,這些影響往往是首先表現在代謝和基因水平的調節方面的變化(表6-1所示),然后才出現在機能的外部表現方面的變化。

表1-1 營養素缺乏或過載對轉錄因子活性的影響
營養素類型 營養素 轉錄因子
碳水化合物 葡萄糖 USFs,SREBPs, ChREBP
脂肪 脂肪酸 PPARs, SREBPs, LXR, HNF4, ChREBP
  膽固醇 SREBPs, LXRs, FXR
維生素 A RAR, RXR
  D VDR
  E PXR
宏量元素 Calcineurin/NF-ATs
微量元素 IRP1, IRP2
  MTF1

換句話說,單個營養素攝入量的過多或不足一般表現為隱蔽性的,除非對動物組織細胞進行針對性的測定才能發現,只有長期過載或不足后才有了外部表現,例如,能量(碳水化合、脂肪)攝入量過多引起的肥胖、鐵缺乏引起的貧血,等等。因此,在飼料某種或幾種營養素缺乏或過多的情況下,動物短期內可以沒有外部表現,但內部已經發生了代謝、基因表達和某些調節機能的改變,顯然,使用這些動物或其組織標本開展研究,所觀察到的反應將會被增強或降低。更為嚴重的是這些影響可能導致研究結論的錯誤,怎么理解呢?如果研究的設計是基于正常動物的調節,但所使用動物的飼料是某種或某幾種營養素缺乏(隱蔽期),此時研究人員一定會基于正常情況下的調節根據研究結果得出研究結論。

江苏快三计划app為了進一步對此說明,舉兩個具體的例子:第一個例子,如果研究者是觀察正常生理情況下某種神經體液因素的調節,但研究者并不知道動物飼料實際上是鐵不足或鐵過載的,由于研究的結果實際上來自于一個鐵過載或鐵不足動物模型,也就是說,研究結論應該是基于這種病理模型,但不然,研究者卻是基于正常生理的調節。第二個例子,如果研究者是希望觀察動物離體組織細胞的某種基因的表達調節,假如這些標本來自于一個營養素代謝異常的動物,但研究者由于不關注動物(認為動物正常),只關注組織細胞的基因表達對實驗干預(如藥物)的反應,那么,研究結論發生錯誤將是必然。無論是何種情形,研究結論的錯誤不僅使研究失去意義,而且因為研究結論的不可重復性給進一步研究提供了錯誤的信息。

二、營養素之間含量比率對實驗的影響

營養素之間含量的比率對實驗動物的影響源于兩個方面,一是通過飼料攝入量對多種營養素攝入量產生影響,另一個通過營養素與營養素之間的相互作用對動物產生影響。

(1)通過飼料攝入量對多種營養素攝入量產生影響。

江苏快三计划app動物對飼料攝入的首要目的是滿足能量代謝的需要,即飼料學中常說的“因能而攝”。也就是說,動物的攝入量與飼料的能量密度密切相關。能量密度高,則攝入量減少,反之亦然。因此,飼料的能量密度的變化將導致其他多種營養素的攝入量發生改變。顯然,如果兩個單位或兩個批次的飼料如果能量密度(總能)不同,盡管其他營養素含量都相同,那么,所喂養的動物在代謝、基因表達和生理機能將有明顯不同,后果是實驗結果將出現不同。

(2)通過營養素與營養素之間的相互作用對動物產生影響。

幾年來的營養學研究已經表明,不同營養素之間既可以在腸道吸收水平發揮相互作用,也可以在機體內的代謝調節方面發揮廣泛的相互作用。這些相互作用既可以發生在三大營養素之間、礦物質之間、維生素之間,也可以發生在上述三者之間。相互作用的形式包括拮抗作用、排斥作用、競爭作用。下面列舉幾例:

(3)在礦物質之間的相互作用

例如,高濃度的鈣(Ca)、磷(P)、銅(Cu)、鋅(Zn)、錳(Mn)、鈷(Co)、鎘(Cd)等可干擾鐵的吸收。鐵過多可抑制鋅(Zn)、錳(Mn)、鈷(Co)、銅(Cu)等的吸收。

(4)在維生素與礦物質之間的相互作用

例如,維生素C可增強鐵吸收,維生素A可與鐵形成復合物通過防止植酸鹽、多酚等對鐵吸收的抑制作用,從而促進鐵的吸收。維生素A過多可導致肝臟鐵轉運障礙,而鐵缺乏也可導致維生素A在肝臟釋放障礙,使血清視黃醇濃度降低。

(5)在蛋白質與礦物質之間

例如,不同蛋白源都可影響鐵的吸收和利用;小分子肽、糖、核酸等可以與多種礦物質形成配合物從而有利于這些礦物質的吸收。

(6)在脂肪與維生素之間

例如,脂肪有利于脂溶性維生素A、D、E、K的吸收,而維生素參與脂肪在體內代謝的多個環節。

江苏快三计划app上述營養素的相互作用說明,不同營養素之間的比率應當保持適當比率,而且不同產品之間或者同一產品不同批次之間,應當盡可能相同。如果這些比率如果發生改變,動物及其組織細胞的代謝網絡將發生很大的差異,必然在某種程度上影響實驗結果和研究結論。

三、營養素與干預因子的相互作用

實驗研究中一般需要通過某種正、反兩方面的干預來論證機體某個環節的調節。這個干預環節就成為實驗的干預因子,而實驗干預指的是干預的方法。以下幾個代表性的舉例說明營養素如何與干預因子相互作用。

江苏快三计划app例一:無論是在體還是離體研究中,通過刺激(興奮)和阻滯某神經纖維觀察所支配的組織細胞的機能變化,根據機能變化判斷該神經纖維對靶組織的調節作用,其中,神經纖維的興奮性就是實驗干預因子。如果飼料鉀(K+)的含量過高或過低,導致機體高鉀或低鉀,從而影響到神經組織的興奮性,那么,刺激或阻滯的實驗結果中必然包含了鉀變化引起的作用。

例二:無論是在體還是離體研究中,通過刺激(興奮)和阻滯某種受體或其亞型觀察細胞的信號轉導的變化,從而判斷該受體或其亞型與細胞內信號轉導之間功能的關聯,其中,受體或其亞型就是實驗干預因子。如果該受體或其亞型與某種營養素代謝有關,那么,飼料中該營養素含量較高或較低必然影響所觀察的受體對干預(刺激或阻滯)的反應。

江苏快三计划app例三:無論是在體還是離體研究中,通過建立某種疾病(非營養性)的動物模型,觀察某種藥物的治療作用及其與某個基因表達調控的關系,其中,藥物是該疾病模型的干預因子。如果飼料中某種(甚至幾種)營養素含量過高或過低,那么,所建立的疾病模型將成為非營養性疾病與營養代謝異常(或營養性疾病)共存的混合模型,體內或其組織細胞將表現為錯綜復雜的相互作用,根據其研究觀察到的結果將難以說明藥物是對疾病模型的作用還是對營養代謝異常的作用還是兼而有之。

江苏快三计划app從以上例子中可知,假如營養素的影響大于干預所引起的效應,那么,動物或組織細胞標本的反應將被增強或減弱,甚至被完全掩蓋,出現假陰性結果;如果干預本身并不具有效應,那么,可因飼料的營養素的差異導致假陽性結果。如果兩個實驗室的實驗結果不一致或截然相反,假如雙方都沒有關注所用的飼料的組成和品質,那么,出現彼此的否定或爭論的真正原因誰也說不清楚。

四、植物源性非營養素對實驗的影響

什么是植物源性非營養素?是指在飼料組成的植物性原料中所含有的對動物機體具有調節作用的生物活性物質,例如,植物中的類黃酮等植物雌激素、酚酸類化合物、類胡蘿卜素、硫化物等一系列生物活性成分,這些成份的含量及其穩定性對實驗動物以及實驗干預因子可產生明顯的影響。

(1)飼料中植物雌激素對實驗動物的影響

是一類具有類似動物雌激素生物活性的植物成分的總稱,植物雌激素存在于大豆(大豆異黃酮)等植物及其種籽,在腸道吸收進入動物體內或作用于離體的組織細胞可表現出弱的雌激素和抗雌激素活性的雙相作用,從而干擾了雌雄生殖系統以及性激素代謝相關的器官組織細胞的代謝。

(2)飼料中多酚類化合物對實驗動物的影響

可與多種礦物質如鐵(Fe)、銅(Cu)等金屬物質發生螯合反應,抑制腸道的吸收,如果使用含多酚量高的飼料,在飼料中礦物質含量相同的情況下,動物可能出現這些微量元素吸收不足的情況。

(3)飼料中草酸、植酸對實驗動物的影響

可降低礦物質(如鐵離子)的溶解性從而抑制腸道的吸收。

(4)飼料中類胡蘿卜素、硫化物對實驗動物的影響

類胡蘿卜素、硫化物都具有抗氧化作用,類胡蘿卜素顧名思義具有類似胡蘿卜素的生理作用。

顯而易見,飼料中除了營養素成份之外,飼料含有大量的影響營養素吸收和代謝的因素,如果這些不加以控制,可導致動物代謝機能產生差異。

五、原料中藥物或毒物對實驗的影響

原料中影響動物機能的成份除了營養素、非營養素外,還包括原料中的天然毒物,外源性的毒物。

(1)飼料中天然毒物影響實驗結果

江苏快三计划app包括光敏物質、硝酸鹽及亞硝酸鹽、植物毒素(棉籽餅粕里的棉酚、菜籽餅粕里的芥子苷)、動物性原料毒性(魚粉加工過程中產生的肌胃糜爛素等有毒物質)、抗營養物質(酶抑制劑、植物性紅細胞凝集素、植酸與植酸鹽、草酸和草酸鹽、大豆及其餅粕里的胰蛋白酶抑制因子)等,這些物質可被動物直接吸收進入體內對動物產生毒性作用。

(2)飼料中農藥以及環境污染物等有毒有害物質對影響驗結果

江苏快三计划app通過水體、土壤和空氣而進人植物體中。其中,農藥包括有機磷、有機氯、氨基甲酸酯類、擬除蟲菊酯類殺蟲劑等,環境污染物包括鉛、汞、鎘、鉻、砷等重金屬毒物。原料中這些物質殘留可以通過飼料積累在動物體內對動物機能產生影響。最近的研究表明,這些毒物在高劑量或累積后產生毒性,但低劑量還可產生homosis效應(興奮或刺激效應)。

六、飼料形態、硬度對實驗的影響

江苏快三计划app飼料的物理狀態對動物的機能的影響不可忽視。根據飼料形態,可將飼料分為三類,即粉狀飼料、顆粒飼料和液體飼料。

(1)粉狀飼料影響實驗動物

粉狀飼料是原料混合后直接用于喂飼動物的飼料。飼料制作工藝簡單,但是降低了咀嚼作用以及對動物胃腸的刺激作用,容易致齲并影響動物消化機能,因此,影響動物免疫機能并可導致胃潰瘍或胃粘膜糜爛。

(2)顆粒飼料很重要

江苏快三计划app顆粒飼料是在粉狀飼料經過加工制粒而成。具有密度大、體積小、適口性好的優點,如果硬度適當可避免了粉狀飼料對動物胃腸消化不利的副作用,然而,過脆則不僅失去這方面的意義,而且因為浪費明顯影響飼料攝入量判斷的準確性,相反,顆粒硬度過硬使動物咀嚼困難甚至影響飼料攝入量。此外,由于制粒過程中可使部分維生素受到破壞已經礦物質污染,給飼料質量控制提高了難度,成為技術水平有限的生產單位所生產飼料的穩定性的瓶頸之一。

(3)液體飼料只是特殊情況下使用

江苏快三计划app目前主要應用于純化飼料(Purified Diet)。液體飼料對動物機能的影響與粉狀飼料相似。

江苏快三计划app事實上,在上世紀30~50年代口腔醫學方面就已經開展了不少關于飼料物理形態和硬度對動物咀嚼和面部發育的研究。

七、飼料衛生狀況對實驗的影響

飼料衛生除了來自于原料中可能存在的有毒有害物質外,還包括原料及其存儲、加工生產過程以及產品的運輸和存儲乃至于在喂飼動物時被寄生蟲及蟲卵、微生物如細菌和霉菌的污染。其中,最參見的細菌污染是沙門氏菌,霉菌最常見的是黃曲霉素。由于實驗動物飼料中不允許加入防霉劑,因此,實驗動物飼料比一般畜牧飼料更容易發生霉變。這些污染的后果是:

改變飼料品質:在這些微生物作用下,將飼料中的蛋白質分解為氨、硫化氫、硫醇、糞臭素等,脂肪分解產生酸、醛,導致營養素的含量發生改變,同時分解產物可對動物機體產生有害作用。

改變動物攝入量:通過分解營養素產生的異味損害了飼料的適口性,從而影響動物對飼料的攝入量。

破壞腸道微生態平衡:腸道微生態平衡是營養免疫的關鍵環節,微生物侵襲破壞該生理平衡必然雙重影響腸道免疫和營養的機能。

改變機體的免疫機能:毫無疑問,微生物污染及其釋放的毒素可直接或間接刺激動物免疫細胞,從而改變免疫機能和免疫反應性。



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