摘 要：本文對(duì)鎘在動(dòng)物體內(nèi)的代謝、鎘對(duì)動(dòng)物的毒害作用及其作用機(jī)理進(jìn)行了討論，為鎘中毒的診斷和防制提供了相關(guān)的依據(jù)。
關(guān)鍵詞：鎘；污染；中毒；毒性；防制
鎘是一種重金屬的有毒元素，它的生物半衰期長(zhǎng)，排泄緩慢，少量鎘持續(xù)進(jìn)入體內(nèi)可因長(zhǎng)期積累而對(duì)各組織器官有不同程度的損傷，而且還有致癌、致畸、致突變作用。雖然在特定條件下生理劑量范圍內(nèi)鎘對(duì)動(dòng)物有促進(jìn)生長(zhǎng)、能提高生長(zhǎng)性能和繁殖性能以及促進(jìn)某些酶活性的作用[1]，鎘在生物體內(nèi)極易蓄積，會(huì)造成動(dòng)物性食品的污染，對(duì)人類(lèi)健康造成了極大的威脅。鎘在工業(yè)中有廣泛的用途，隨著工業(yè)的發(fā)展，鎘對(duì)環(huán)境的污染已經(jīng)越來(lái)越嚴(yán)重，鎘污染已成為危害生態(tài)環(huán)境和人畜健康最嚴(yán)重的公害之一，1972年FAO與WTO聯(lián)合專(zhuān)家委員會(huì)在關(guān)于食品污染的毒性報(bào)告中指出，鎘中毒是僅次于黃曲霉毒素和砷的食品污染物[2]，聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署1984年提出具有全球意義的12種危害物質(zhì)中鎘被列為首位[3]。因此，對(duì)鎘中毒的研究是十分必要的。
鎘的污染來(lái)源
動(dòng)物體內(nèi)鎘主要來(lái)源于以下四個(gè)方面：（1）工業(yè)“三廢”的排放，以及施用磷肥、污泥及其它有機(jī)物污染水源和土壤后使某些水生動(dòng)物和植物富集鎘。如鎘在塑料、油漆、合金、半導(dǎo)體、航空、航海等方面均有廣泛的應(yīng)用，這些行業(yè)的發(fā)展必然使鎘進(jìn)入生物圈；污泥是農(nóng)業(yè)土壤中鎘的主要來(lái)源之一；磷肥中也夾雜著相當(dāng)數(shù)量的鎘；此外，土壤的酸堿度、鎘含量、鈣含量、土壤吸附容量等因素也會(huì)影響農(nóng)作物對(duì)鎘的吸收。（2）礦物飼料原料含鎘量高是造成畜禽慢性鎘中毒的主要因素。自然界不存在單純的鎘礦石，但鎘與鋅伴生沉積成礦，鋅礦含鎘量約為0.1 - 0.5%，高者可達(dá)2 - 5%[4].冶煉鋅時(shí)可造成對(duì)環(huán)境的污染，而加工不完全的含鋅礦物質(zhì)飼料原料可能含有高濃度的鎘，由此導(dǎo)致添加劑預(yù)混料和配合飼料中鎘含量嚴(yán)重超標(biāo)。（3）在配合飼料生產(chǎn)過(guò)程中，使用表面鍍鎘處理的飼料加工設(shè)備、器皿時(shí)，因酸性飼料將鎘溶出，也可造成飼料的鎘污染，這種情況一般可導(dǎo)致動(dòng)物的急性中毒。（4）含鎘藥物污染，如部分豬用驅(qū)蟲(chóng)劑、含鎘殺菌劑的使用等。
鎘在動(dòng)物體內(nèi)的代謝
鎘進(jìn)入人和畜禽體內(nèi)的途徑有消化道、呼吸道、皮膚以及胎盤(pán)循環(huán)系統(tǒng)，然后經(jīng)血液到組織細(xì)胞與金屬硫蛋白（MT）結(jié)合，蓄積于肝、腎等組織器官中，對(duì)各器官產(chǎn)生不同程度的損害而產(chǎn)生毒性作用。
鎘的代謝具有三個(gè)特點(diǎn)：（1）由于體內(nèi)缺乏有效的保持鎘平衡的機(jī)制，即使體內(nèi)已有多量的鎘蓄積，若繼續(xù)給予小劑量的鎘，仍有增加體內(nèi)鎘累積的趨勢(shì)。（2）鎘進(jìn)入體內(nèi)后能長(zhǎng)期地貯存，很難通過(guò)體內(nèi)轉(zhuǎn)換并排出體外。鎘的生物半衰期約為19 - 38年。（3）鎘能強(qiáng)烈地干擾二價(jià)金屬元素的吸收和在組織中的積累，特別是對(duì)鐵、銅、鋅等金屬元素在肝臟和腎臟中的貯留作用。
生物體可以受到各種來(lái)源鎘的影響，包括空氣、食物和水中的鎘。對(duì)人類(lèi)和畜禽來(lái)講，最主要的攝入鎘的渠道還是膳食。飼料中的鎘很少被動(dòng)物體所吸收，一般吸收量為2 - 3%，也有報(bào)道約5 - 11%被消化道吸收，而每天從體內(nèi)排出的鎘卻極其微量[2]。鎘進(jìn)入動(dòng)物體后，可分布到全身各個(gè)器官，主要與富含半胱氨酸的胞漿蛋白相結(jié)合，形成金屬硫蛋白（MT）而存在。這種MT對(duì)鎘在體內(nèi)的分布、代謝起著重要的作用。MT主要在肝臟中合成，合成后經(jīng)血液轉(zhuǎn)移至腎臟，在腎小管被吸收而蓄積于腎。正常情況下，少量MT在肝臟中合成，與被機(jī)體吸收的鎘結(jié)合而解毒，在體內(nèi)吸收過(guò)量的鎘不能全部與MT結(jié)合時(shí)，鎘彌漫地分布在細(xì)胞內(nèi)使腎小管受損而產(chǎn)生毒性作用。
不論是經(jīng)過(guò)何種途徑吸收入體內(nèi)的鎘最后主要是從糞便和尿液中排出。經(jīng)口攝入者80%以上經(jīng)糞便排出，約20%隨尿液排出。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明鎘還可以經(jīng)毛發(fā)、趾甲、乳汁及汗液排至體外。
鎘的毒性與危害
未接觸工業(yè)污染源的人和動(dòng)物，至今還沒(méi)有報(bào)道僅經(jīng)口攝取鎘就引起慢性中毒的實(shí)例。急性中毒多見(jiàn)于吸入高濃度鎘化合物（如氯化鎘）的煙塵，也見(jiàn)于誤服鎘化合物或鍍鎘金屬器皿盛裝酸性飲料等。急性鎘中毒的表現(xiàn)為嘔吐，腹瀉，呼吸困難，有時(shí)吐血，血壓急劇上升，嚴(yán)重時(shí)休克或死亡。
慢性鎘中毒的主要癥狀為生長(zhǎng)受阻（程度與鎘含量呈正相關(guān)），嚴(yán)重貧血，通常還會(huì)表現(xiàn)出生長(zhǎng)受阻、精神沉郁、共濟(jì)失調(diào)；解剖可見(jiàn)各組織器官不同程度的損傷。鎘對(duì)動(dòng)物的影響主要為慢性效應(yīng)，動(dòng)物鎘中毒時(shí)可在腎臟、肝臟、肺臟、骨骼、生殖系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、胃腸系統(tǒng)、胰臟中表現(xiàn)出明顯的病變。
動(dòng)物鎘中毒后出現(xiàn)生長(zhǎng)受阻的機(jī)制是多方面的，但主要與以下機(jī)制有關(guān)，即鎘的化合物可以直接作用于某些酶系統(tǒng)，特別是需要鋅等微量元素來(lái)激發(fā)的酶系統(tǒng)。由于鎘與巰基、羧基，羥基等結(jié)合，其親和力比鋅大，因此體內(nèi)一些含鋅酶類(lèi)中的鋅被鎘取代就喪失其功能。因此過(guò)量的鎘能影響鋅的正常代謝，降低鋅的吸收，使動(dòng)物產(chǎn)生缺鋅性生長(zhǎng)受阻。
鎘對(duì)動(dòng)物的慢性毒性作用主要是損害腎小管，嚴(yán)重時(shí)可累及腎小球。鎘腎臟毒作用機(jī)理是一個(gè)綜合過(guò)程，其中MT在鎘腎臟毒作用機(jī)理中起著重要作用。進(jìn)入機(jī)體的鎘主要在肝臟中誘導(dǎo)MT的合成并與之結(jié)合成鎘-金屬硫蛋白復(fù)合物(Cd-MT)，該復(fù)合物可通過(guò)血液運(yùn)輸達(dá)到腎臟，經(jīng)腎小球?yàn)V過(guò)后大部分被腎小管重吸收，然后通過(guò)胞飲作用，Cd-MT進(jìn)入腎小管細(xì)胞溶酶體，在溶酶體中降解，分離并釋放出游離的鎘。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和體外組織培養(yǎng)研究都證實(shí)與金屬硫蛋白結(jié)合的鎘對(duì)腎臟沒(méi)有損害作用，而只有在腎小管溶酶體內(nèi)降解釋放的的游離鎘才具有毒性作用，游離的鎘可使腎小管細(xì)胞發(fā)生形態(tài)學(xué)改變，上皮細(xì)胞發(fā)生壞死脫落。對(duì)鎘致腎臟損害的另一觀點(diǎn)為脂質(zhì)過(guò)氧化作用（LPO）學(xué)說(shuō)，有關(guān)脂質(zhì)過(guò)氧化有人提出膜理論，認(rèn)為鎘與腎小管細(xì)胞膜發(fā)生作用導(dǎo)致膜性質(zhì)改變，引起膜通透性增加，造成細(xì)胞內(nèi)外的穩(wěn)態(tài)失調(diào)，從而引起一系列的損害作用。鎘主要侵害腎近曲小管上皮細(xì)胞，表現(xiàn)為細(xì)胞的溶酶體增大、增多，線粒體膨大變形。此外還出現(xiàn)蛋白尿、糖尿、氨基酸尿，尿濃縮能力減弱，腎小管功能紊亂，腸絨毛變細(xì)、變長(zhǎng)等現(xiàn)象。
在鎘中毒引起的所有病變中，貧血是慢性鎘中毒的常見(jiàn)癥狀。鎘中毒引起的貧血屬缺鐵性貧血，即是由缺鐵引起的紅細(xì)胞呈小細(xì)胞性低色素性的貧血。研究結(jié)果顯示鎘對(duì)肉鴨的紅細(xì)胞數(shù)量影響無(wú)顯著差異（P>0.05），紅細(xì)胞平均容量和紅細(xì)胞平均血紅蛋白量明顯下降（P<0.05），紅細(xì)胞壓積降低和紅細(xì)胞平均血紅蛋白濃度變值不大，都說(shuō)明紅細(xì)胞的個(gè)體變小，而且血紅蛋白含量顯著降低（P<0.01)。造成貧血的主要原因可能有兩點(diǎn)：對(duì)消化系統(tǒng)的損傷嚴(yán)重影響鐵的吸收，使血液中的鐵含量明顯不足；鎘本身對(duì)血細(xì)胞有一定的損傷，如鎘可造成紅細(xì)胞、白細(xì)胞明顯變形，且出現(xiàn)白細(xì)胞膜破裂和溶解的現(xiàn)象。也有人認(rèn)為鎘造成動(dòng)物生長(zhǎng)抑制和嚴(yán)重貧血，可能與影響骨髓細(xì)胞和甲狀腺素、生長(zhǎng)激素等激素分泌有關(guān)。
鎘中毒還可引起骨骼損害。如果長(zhǎng)期攝入鎘，由于腎小管遭受損害，可使腎小管的重吸收功能發(fā)生障礙，除了出現(xiàn)蛋白尿、氨基酸尿和糖尿外，還使尿鈣與尿磷增加。由于體內(nèi)鈣的不斷丟失，在外源性鈣補(bǔ)充不足的情況下，機(jī)體動(dòng)員骨鈣以維持血鈣正常，因此而導(dǎo)致負(fù)鈣平衡，引起骨骼疏松癥。日本的“痛痛病”即為環(huán)境中的鎘通過(guò)污染食物而引起的慢性鎘中毒，特征是出現(xiàn)腎小管性尿蛋白、骨質(zhì)疏松、骨骼畸形、多發(fā)性骨折及關(guān)節(jié)疼痛。國(guó)內(nèi)有研究報(bào)道，牙齒、骨骼Ca、P含量測(cè)定和骨X線拍片檢查發(fā)現(xiàn)，骨骼中Ca、P含量明顯降低，且口服鎘后與實(shí)驗(yàn)前比較，骨骼指數(shù)明顯降低骨皮質(zhì)變薄，骨密度降低，骨髓腔增寬，長(zhǎng)骨內(nèi)外膜有增生性反應(yīng)，并且鎘在骨中大量蓄積，其含量?jī)H次于腎臟和肝臟[6]。
動(dòng)物的生殖系統(tǒng)也是鎘作用的主要部位，鎘中毒特別會(huì)對(duì)雄性動(dòng)物的生殖系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響。主要表現(xiàn)為精子數(shù)量減少、活性降低、畸形率上升以及干擾其它微量元素的吸收等。目前認(rèn)為動(dòng)物經(jīng)鎘鹽處理后，早期主要損害睪丸和附睪等頭部的血管形態(tài)學(xué)變化，然后導(dǎo)致曲細(xì)精管和附睪等發(fā)生明顯的損害。鎘對(duì)睪丸和附睪的毒性作用機(jī)理一般認(rèn)為是鎘損害了睪丸和附睪的毛細(xì)管內(nèi)皮細(xì)胞，使血管通透性增高，血液濃縮，血流緩慢，從而引起睪丸和附睪組織的缺氧、壞死。同時(shí)鎘對(duì)睪丸和附睪組織的酶（尤其是含鋅酶和巰基酶）的活性以及微量元素含量的影響也可能是毒性作用機(jī)制之一。鎘中毒還能使雌性動(dòng)物的排卵過(guò)程受到抑制并引起暫時(shí)性不育。此外，鎘可通過(guò)影響母體內(nèi)鋅的分布而導(dǎo)致胚胎鋅缺乏，同時(shí)鎘可通過(guò)干擾胚胎的子宮胚胎血流量、內(nèi)分泌及各種代謝酶的功能，從而影響胚胎的正常發(fā)育，引起畸胎、死胎，并使生后子代的生長(zhǎng)率降低，甚至使生長(zhǎng)停滯。
鎘慢性中毒常見(jiàn)的還有肺部、胃腸道、心血管及肝臟發(fā)生器質(zhì)性病變。此外，實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，鎘對(duì)甲狀腺造成廣泛損傷。受試動(dòng)物在臨床上表現(xiàn)出的精神和運(yùn)動(dòng)方面的失調(diào)可能是鎘引起腦和脊髓的病變所致。
鎘的中毒劑量以及影響鎘毒性的因素
關(guān)于鎘的最低中毒劑量和鎘在日糧中的安全劑量目前尚無(wú)明確規(guī)定，因?yàn)殒k的代謝和毒性受到很多因素的影響，因而有關(guān)報(bào)道的資料只能作為參考。岳秀英、馮健等報(bào)道雛鴨急性鎘中毒的LD50為289mg/Kg體重，肉仔雞急性鎘中毒的LD50為84.48mg/Kg體重。張彩英等報(bào)道每公斤日糧中添加鎘100mg可使肉雞出現(xiàn)生長(zhǎng)明顯遲緩，飼料利用率明顯降低，而含鎘10mg/Kg日糧以下的日糧對(duì)肉雞的生長(zhǎng)發(fā)育和飼料報(bào)酬無(wú)明顯影響。田淑琴等實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)采用濃度為0.007%（占飼料的百分比）的氯化鎘使肉鴨嚴(yán)重貧血、抑制生長(zhǎng)，引起肝、膽、胃、甲狀腺病變，尤其是甲狀腺損害嚴(yán)重。而李慧報(bào)道含鎘25mg/Kg日糧的會(huì)使肉鴨出現(xiàn)貧血和生長(zhǎng)受阻的現(xiàn)象。豬的亞急性鎘中毒實(shí)驗(yàn)報(bào)道：在日糧中添加15mg/Kg體重/天，從受試第5天起受試豬出現(xiàn)明顯的臨床癥狀：精神沉郁，嗜睡，運(yùn)動(dòng)失調(diào)，食欲減退和腹瀉，體重逐漸減輕。病理組織學(xué)檢查可見(jiàn)全身性的病變。另外一組豬實(shí)驗(yàn)性鎘中毒報(bào)道,日糧中鎘的添加量為50mg/Kg時(shí)受試仔豬出現(xiàn)了明顯的臨床癥狀。綿羊鎘中毒實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，按1mg Cd/Kg體重/天對(duì)綿羊口服氯化鎘溶液實(shí)驗(yàn)第20天左右即出現(xiàn)粘膜蒼白，消瘦，血液稀薄，水腫等臨床中毒癥狀，并且上述癥狀呈漸進(jìn)性發(fā)展。異育銀鯽采食108mg/Kg日糧的日糧30天會(huì)使生長(zhǎng)受到抑制，魚(yú)體出現(xiàn)病變。鎘對(duì)皺紋盤(pán)鮑幼鮑24，48，96h的LC50分別為8.68，7.10，4.60mg/L。鎘對(duì)泥鰍幼魚(yú)24,48h的LC50分別為1.22,0.85mg/L.據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，未成年雞硫酸鎘的中毒濃度為40ppm，未成年火雞氯化鎘的中毒濃度為20ppm，成年雞硫酸鎘的中毒濃度為12ppm。
鎘的毒性大小、容許量或安全攝入量明顯的受到許多因素的影響。這些因素包括：（1）鎘的侵入方式，也就是是通過(guò)消化道還是通過(guò)呼吸道進(jìn)入身體的。吸入的鎘比食入的鎘更容易被吸收和殘留于組織中，因而產(chǎn)生的毒性更大。（2）鎘的不同化學(xué)形態(tài)。不同形式的鎘鹽在動(dòng)物體消化道內(nèi)的吸收率不同，呈現(xiàn)的毒性也有所不同。氯化鎘、硝酸鎘易溶于水，氧化鎘、硫酸鎘可溶于水，硫化鎘、碳酸鎘及氫氧化鎘難溶于水。易溶于水的鎘化合物容易被動(dòng)物吸收，因而對(duì)機(jī)體的毒性也較高。（3）飼料或環(huán)境中能與潛在有毒金屬在體內(nèi)相互作用的其它元素或化合物的量。現(xiàn)已確認(rèn)，飼料中鎘與鋅、鐵、銅之間存在復(fù)雜的相互關(guān)系。飼料中鋅、鐵、銅攝入不足時(shí)，可增加鎘的吸收，從而使鎘的毒性增強(qiáng)。鎘與其它微量元素如硒、錳、鈣、磷、鈷等也存在相互作用 ，這些物質(zhì)在日糧中的含量增加能減輕鎘的毒性作用。而鉬能加劇鎘的毒性作用。植酸梅、抗壞血酸、VD、VB6、VE與鎘的相互作用也可見(jiàn)報(bào)道。飼料中的蛋白質(zhì)含量鎘的毒性作用也有影響。此外有研究證明飼料中的纖維成分能拮抗鎘的毒性，不同種類(lèi)纖維與鎘的結(jié)合效率依次是：纖維素<葡萄糖甘露聚糖<果膠<藻酸鈉<羥甲基纖維素鈉<木質(zhì)素。（4）動(dòng)物的年齡和種類(lèi)。動(dòng)物的種屬和年齡不同對(duì)鎘的敏感性差別很大。此外，生長(zhǎng)越快的畜禽鎘化合物對(duì)其生長(zhǎng)的抑制作用越明顯。
綜上所述，鎘的濃度、鎘的化學(xué)形態(tài)、鎘的侵入方式、日糧的全價(jià)性、飼料中金屬元素及其它成分和鎘的相互作用，以及動(dòng)物的種屬、年齡及個(gè)體差異都與鎘的毒性有很大的關(guān)系。
飼料中鎘的允許限量及鎘中毒的防制
我國(guó)《飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB13078-91）中規(guī)定，飼料中鎘的允許量（mg/Kg,以Cd計(jì)）為雞、豬配合飼料0.5，米糠1.0，魚(yú)粉2.0。
鎘是重要的環(huán)境污染物之一，環(huán)境一旦遭受鎘污染，很難消除，因此控制污染源，減少鎘污染物的排放，切實(shí)治理“三廢”是預(yù)防鎘污染的關(guān)鍵性措施，特別是要注意土壤和水體的污染。對(duì)已經(jīng)受鎘污染的土壤，可以采取土壤改良措施，如在土壤中施加石灰以提高土壤pH值，是降低鎘生物有效性的最有效的常用措施。
在配合飼料生產(chǎn)中要嚴(yán)格控制飼料原料及礦物質(zhì)飼料中鎘的含量，實(shí)行定期監(jiān)測(cè)制度，特別是對(duì)微量元素添加劑，尤其是硫酸鋅中鎘的含量的監(jiān)測(cè)。對(duì)于來(lái)自鎘污染區(qū)的水生動(dòng)物性飼料原料及某些植物性原料，由于它們可能富集環(huán)境中的鎘，因此對(duì)這類(lèi)原料也應(yīng)注意監(jiān)測(cè)和控制其中的鎘的含量。要嚴(yán)格遵守國(guó)家關(guān)于微量元素添加量的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
對(duì)高鎘的飼料增加鈣、鐵、鋅、銅、硒、抗壞血酸以及植酸酶的供給，并適當(dāng)提高飼料中粗蛋白質(zhì)的含量，可以在一定程度上降低鎘在動(dòng)物體內(nèi)的蓄積，減輕其毒性作用，減輕甚至消除鎘中毒癥狀。硒的化合物可以促進(jìn)已沉著在體內(nèi)的硒排出體外，實(shí)踐中優(yōu)先選用亞硒酸鈉及硒酸納作為慢性鎘中毒的預(yù)防劑和治療劑。動(dòng)物采食飼料后觀察到有異常情況，要及時(shí)更換飼料。
飼料行政管理部門(mén)要加強(qiáng)對(duì)飼料原料及全價(jià)飼料中金屬鎘含量的控制，特別是鋅的添加劑。近年來(lái)我們檢測(cè)的幾起動(dòng)物鎘中毒都是由于鋅的添加劑中鎘嚴(yán)重超標(biāo)引起的。
參 考 文 獻(xiàn)（略）
