豚鼠的维生素C缺乏症
病因学
维生素C缺乏症,又叫坏血病,是一种多系统衰竭性疾病,少数物种(如人类、非人灵长类、豚鼠和蝙蝠)会出现,这些物种遗传上缺乏L-古洛糖酸内酯氧化酶(L-gulonolactone oxidase)。
该酶将L-古洛糖酸 内酯(L-gulonolactone)转换成同分异构体L-抗败血酸盐(L-ascorbate, AH)和L-脱氢抗败血酸(L-dehydroascorbic acid, DHA)。维生素C可能的主要作用是在羟基化和酰胺化反应中充当辅助因子,通过将电子转移到提供还原当量(即质子)的酶,清除细胞内和细胞外的超氧化物自由基和单线态氧,其活性导致组织损伤。
维生素C缺乏导致交联胶原纤维缺陷,表现为伤口愈合不良和毛细血管脆弱。
临床症状
实验豚鼠患维生素C缺乏症通常不表现临床症状,但原发性维生素C缺乏或同时伴有传染病(如:腹泻、上呼吸道感染)则症状明显。由于维生素C缺乏对传染病的易感性增加,营养缺乏在实验豚鼠中尤为值得关注。
维生素C缺乏的继发感染(通常是细菌性的)症状包括未预期的死亡、腹泻、体重减轻、眼眶边缘红肿、脱水和呼吸困难。
单纯的维生素C缺乏的大部分临床表现都跟小血管的脆弱性有关,破裂后导致瘀伤且疼痛、不愿意移动、保定时尖叫和关节水肿等。
解剖病变
最常见的大体解剖症状是出血,常发生在骨膜下、肾上腺皮质、骨骼肌、关节(特别是后膝关节和肋骨软骨接头处,下图)等处,此外还会出现肠道出血或肠道无张力和充血等症状。
组织病理学改变多是广泛的,其原因大多跟结缔组织中缺乏羟脯氨酸和羟赖氨酸有关。长骨骨骺生长中心紊乱,类骨形成大大减少,软骨细胞变性、紊乱,骨髓腔内骨小梁减少,破骨细胞减少,成骨细胞活性增强,多处微骨折,肌丝断裂,线粒体肿胀,多组织有出血等。
解剖病理
患坏血病的豚鼠后肢出血(上图)和肋间软骨出血(下图)
发病机理
随着氨基酸(包括酪氨酸和苯丙氨酸)代谢的缺陷,成纤维细胞和骨祖细胞产生有缺陷的细胞内结构以及牙本质、胶原和类骨的产物。
内皮细胞之间、肌肉、肝脏和结缔组织细胞内、毛细血管周围纤维组织和动脉内膜出现连接缺陷和细胞质破裂。内皮下胆固醇沉积增加,心肌脂质过氧化。
消化道铁吸收和肾上腺类固醇生成减少,这些可能与巨噬细胞细胞毒性增加相关。巨噬细胞迁移和异嗜性吞噬功能降低。胆固醇分解代谢减慢,减少胆汁酸的产生,从而脂溶性维生素的同化,导致胆固醇在肝脏中积聚。
鉴别诊断
幼龄豚鼠虚弱、疼痛和死亡可能是由于感染性疾病、骨关节炎、热应激和毒血症导致的。而若动物有饮食不当的情况,凝血酶原时间缩短,血清维生素C浓度低于0.55mg/dl(正常值约为2.01mg/dl)表明维生素C缺乏。
控制和预防
每天至少提供6mg维生素C的食物;如果每天通过饮水补充,饮用水中250~500mg/l可提供足够水平的维生素C。
在玻璃瓶中,溶液状态下维生素C的半衰期约为24小时。在72°F(约22℃)下储存的食品中,维生素C在装填后30天后的初始活性只有33%,填装后90天的初始活性只有14%。以往建议豚鼠饲料要在90天内使用,然而,现在大多数饲料的厂商使用稳定的维生素C,确保保质期至少有180天。
用于酒精研究的豚鼠对维生素C的需求会增加。在没有维生素C的情况下,动物7~10天内就会出现病变,在饮食稍有不足的情况下大约3周内就会出现病变。不适宜的配料、存储不当、高压灭菌处理和饲喂其他品种动物的饲料是导致实验豚鼠缺乏维生素C的常见原因。妊娠的豚鼠可能需要每天高达30mg/kg的剂量的维生素C。
治疗
患有坏血病的豚鼠的治疗方式包括肠外补充或者口服维生素C,每日不超过30mg/kg。1~2周后恢复。
维生素C缺乏症的影响是深远且广泛的,包括降低疾病的耐受性等,从动物福利和实验可重复性等方面考虑,应避免使用患有坏血病的豚鼠开展研究。
参考文献:
Laboratory Animal Medicine, 3rd Edition,2015.
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