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编号:10214106
热环境对大鼠蛋白质需要量的影响
http://www.100md.com 《第二军医大学学报》 1998年第2期
     作者:孙 伟 郭俊生 赵法 陈洪章

    单位:

    关键词:热暴露;蛋白质代谢;蛋白质需要量

    摘要 目的摘要 目的:观察热环境对机体蛋白质代谢和蛋白质需要量的影响。方法:72只成年雄性SD大鼠随机分为6组:实验第1~5组饲料蛋白质含量为5%~25%;对照组含量为20%。实验组热暴露12 d,每天2 h。于热暴露前及热暴露第1~3,4~6,7~9和10~12天,收集粪、尿,测定氮含量,计算氮平衡;于热暴露前及热暴露后第3,6,9,12天测定血清清蛋白和总蛋白含量。结果:6组大鼠摄食量及饮水量未见明显变化。热暴露应激期,低蛋白质(5%,10%)及过高蛋白质(25%)摄入组尿氮排出明显增多,氮平衡显著下降;而中等量蛋白质(15%和20%)摄入组尿氮排出明显降低,氮平衡值下降,但幅度较小。热暴露适应期,中等量和过高蛋白质摄入组尿氮排出量和氮平衡值恢复正常;但低蛋白质摄入组仍维持原样。热暴露期间,过高蛋白质摄入组粪氮排出量较高,其他组未见明显改变。热暴露应激期,低蛋白质摄入组血清清蛋白含量显著下降,而其他各组的血清清蛋白和总蛋白含量变化不显著。在热适应期间,血清清蛋白和总蛋白含量变化不明显。结论:在热暴露期间,动物蛋白质需要量明显增加,以热应激期最高,提示热环境可引起蛋白质分解代谢增加,增加蛋白质需要量。
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    中国图书资料分类法分类号 R 594.1

    Effects of high temperature on protein requirements in rats

    Sun Wei ,Guo Junsheng,Zhao Faji,Chen Hongzhang(Department of Public Health,Faculty of Medical Services,Second Military Medical University,Shanghai ,200433)

    Abstract Objective:The rats were given the diet with different protein levels to confirm the effects of high temperature on their protein metabolism and protein requirements. Methods:Seventy two male SD rats were randomly divided into six groups. The animals of experimental groups 1~5 were fed separately diets containing 5%,10%,15%,20% and 25% of protein, and those of the control group, 20% of protein. All the experimental animals were exposed to heat for 2 h per day, which continued for 12 d.The feces and urine were collected on d 1~3,4~6,7~9 and 10~12 and the urinary nitrogen and fecal nitrogen were measured at the same time to calculate the changes of nitrogen balance while the blood samples were collected on d 3,6,9 and 12 to measure the levels of serum total protein and albumin.Results:During the experiment,the food and water intakes were not changed obviously among the 6 groups.During the heat-stress,the rats on diet with lower (5%,10%) and higher proteins (25%) excreted urinary nitrogen in great amount,and nitrogen balance came down greatly,while the animals on diet with middle protein (15% and 20%) excreted urinary nitrogen in a small amount. During the heat-adaptation the amount of urinary nitrogen and their nitrogen balance in the animals on diet with middle and higher proteins were recovered to the normal levels,while the excretion of urinary nitrogen was in a higher amount and nitrogen balance remained at a lower level in the animals on diet with lower protein.The animals on diet with higher protein excreted more fecal nitrogen,but no obvious alteration could be seen in the other groups. During the heat stress serum albumin levels in animals on diet with lower protein decreased significantly while serum albumin and total protein levels changed unremarkably in the other groups. During the heat-adaptation, serum albumin and total protein levels changed insignificantly. Conclusion:During the heat exposure,the animals required much more protein,especially during the heat-stress, indicating that high temperature may promote protein metabolism and increase protein requirements.
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    Key words heat exposure;protein metabolism;protein requirement

    目前,有关高温环境下蛋白质的需要量尚无统一结论。多数研究认为,高温环境中由于失水和体温增高引起蛋白质分解代谢增加,出汗等因素引起氮的大量丢失,致使机体出现负氮平衡,故认为热环境中机体蛋白质需要量是增加的。但也有研究结果显示,热环境适应者汗氮浓度未见明显升高;即使增加,尿氮可代偿性降低,故认为在热环境下并不需要进行蛋白质的额外补充。为了探索热环境对机体蛋白质代谢变化和需要量影响的规律,本研究观察了大鼠在热应激到热适应过程中氮代谢和蛋白质需要量的变化。

    1 材料和方法

    1.1 动物分组与饲养 选用雄性SD大鼠72只,体质量190~210 g,随机分为6组,每组12只。1~5组为热暴露组,分别饲以蛋白质含量为5%,10%,15%,20%和25%人工合成饲料;第6组为对照组,饲料蛋白质含量为20%。动物均单笼饲养,自由进食和饮水。饲料均参考美国AIN配方[1]配制。各组动物以常规饲料适应3 d;第4天,禁食禁水12 h,称体质量后,分别移入代谢笼进行代谢实验。
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    1.2 热暴露方法 以隔热板自制成2.8 m×2.2 m×2.2 m模拟高温室。控制室内干球温度为37~37.5℃,湿球温度为32~32.5℃,相对湿度为69%左右。动物自实验第4天起,每天在高温室中热暴露2 h,连续12 d。室外温度为(25±3)℃。

    1.3 标本采集和测定 收集热暴露前3 d,热暴露第1~3,4~6,7~9和10~12天共5阶段粪和尿。粪收集时,以卡红为标记,每期连续收集3 d。采用凯氏定氮法,测定食物、粪、尿氮含量,根据结果计算各个阶段氮平衡。各组第7~12号动物分别于热暴露前和热暴露后第3,6,9和12天眼眶取血测定血清清蛋白和总蛋白含量。

    2 结 果

    2.1 一般情况

    2.1.1 体质量变化 实验期间,各组动物体质量均有增加,低蛋白质摄入(5%,10%)组体质量增长较缓慢,热暴露开始及结束前比较无显著性差异。高蛋白摄入(15%,20%和25%)组体质量增长较快,分别增加(26.5±2.3),(30.7±6.5),(39.6±4.4)g。热暴露开始与受热结束时比较均有显著差异(P<0.05),但3组之间比较,差异不显著。
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    2.1.2 食量和摄入水量变化 热暴露过程中,对照组摄食量无明显改变,实验各组都有不同程度下降;各实验组动物摄水量均显著高于热暴露前和对照组,在热暴露第3天,20%和25%组水量摄入增加较多,以后几天热暴露组间均无显著差异。

    2.1.3 肛温变化 热暴露前各组动物体温均在37℃左右,热暴露第1~5天,实验组动物肛温均升至40~41℃,组间无差别。从热暴露第6~7天回落至40℃左右,并一直持续到实验结束。肛温变化提示,从第6天起动物对热环境开始适应。

    2.2 氮代谢变化

    2.2.1 各组大鼠氮摄入量 对照组氮摄入量在实验各期未见明显改变。15%和20%蛋白质饲料组, 在热暴露第3,6天略有下降, 但与热暴露前比较无显著差异;5%,10%和25%蛋白质饲料组在热暴露第3,6天显著下降,第9天开始回升,第12天时,5%和10%组仍显著低于热暴露前水平,25%组与热暴露前已无明显差异。
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    2.2.2 各组大鼠粪氮排出变化 除25%蛋白质饲料组外,粪氮排出量变化不明显。热暴露应激期(第1~6天),低蛋白质饲料组动物粪氮排出量略低,在适应期回升。但在高蛋白质饲料组(25%),应激期粪氮排出明显增加,适应期略有下降,但仍显著高于热暴露前水平。

    2.2.3 各组大鼠尿氮排出量 热暴露期间,5%,10%和25%蛋白质饲料组尿氮排出趋于增多,有些值显著高于热暴露前水平;但在15%和20%蛋白质饲料组内,尿氮排出显著低于热暴露前水平,尤以热暴露第3天明显。

    2.2.4 各组大鼠不同热暴露期氮平衡变化 (图1)对照组氮平衡一直维持在1 000 mg/3 d左右。热暴露前,实验1,2,3,4,5组氮平衡值依次为372.9, 398.4, 863.3, 881.2, 1 517.7 mg/3 d,实验3,4组和对照组间无显著差异。热暴露3 d,实验1,2,5组氮平衡值开始下降;此后实验1,2组一直维持在低水平;实验5组到第6天降至最低,但仍显著高于实验1,2组,以后逐渐升高,并于第12天达到热暴露前水平;实验3,4组在热暴露第6天时,略有下降并显著低于对照组值,第9天恢复到热暴露前水平。以上结果显示,热暴露时,蛋白质摄入量对体内氮代谢有明显影响。当饲料蛋白质含量低于15%时,可使尿氮排出增多,氮平衡值明显降低。饲料蛋白质含量为15%和20%时,氮排出量相对较少,氮平衡下降幅度较小;饲料蛋白质含量增加到25%时,氮排出量又明显增多,氮平衡值在应激期下降明显,适应期迅速回升。表明热暴露时适宜的饲料蛋白质含量应为15%~20%。drjy2-27.gif (6641 bytes)
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    图1 不同热暴露期大鼠氮平衡变化

    Fig 1 The changes in nitrogen balance in rats at

    different exposure time intervals

    ○ Control; ● 5% protein; □ 10% protein; ■ 15% protein;

    ◇ 20% protein; ◆ 25% protein;*P<0.05 vs before exposure;

     P<0.05 vs control; P<0.05 vs group 3,4,5 and control
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    2.3 不同热暴露期间蛋白质需要量的变化 将热暴露期间每个动物氮摄入量和氮平衡值做直线回归方程式,求氮平衡为0时的蛋白质摄入量。计算结果表明,热暴露前,维持0点氮平衡的蛋白质需要量为(236.5±29.7) mg/d,热暴露3 d后,蛋白质需要量明显增加至(393.6±48.3) mg/d(P<0.01);6 d后开始回落,9 d后趋于平稳,达(336.27±37.2) mg/d(P<0.01),但仍显著高于热暴露前水平。结果提示,热暴露可使动物蛋白质需要量明显增高,以热应激期为最显著。

    2.4 血清蛋白质浓度变化 热暴露期间,实验1和2组血清总蛋白和清蛋白含量均显著低于对照组。实验3,4和5组,除热暴露3 d外,与对照组比较无明显差异。在热暴露第3天时,实验1和2组血清清蛋白含量显著低于热暴露前水平,其它各组未见明显变化。

    3 讨 论

    本研究发现,热环境对蛋白质代谢的影响,可因饲料蛋白质含量不同呈现不同变化。在热应激期,低蛋白质饲料(5%,10%)和过高蛋白质饲料(25%)均可使尿氮排出增多,氮平衡值明显降低;中等蛋白质饲料(15%,20%)虽尿氮排出不增加,但氮平衡值显著低于对照组。这一结果与大多数人报告的结果很相似。在热适应期,中等和过高蛋白质饲料组动物,尿氮排出逐渐恢复,氮平衡值也恢复到热暴露前水平。但在低蛋白质饲料组内,尿氮排出继续增加,氮平衡值仍显著下降。这些结果与文献报告结果不完全一致,其原因可能与文献作者未考虑膳食蛋白质含量变化这一因素。一般情况下,尿氮的排出与膳食蛋白质含量成正比,机体处于低氮摄入时其尿氮的排出将随之下降。但在本实验中观察到,进入热环境后低蛋白质摄入大鼠尿氮排出量反而持续增高,使氮平衡降低,其原因可能与机体在热应激时皮质激素使大鼠体内蛋白质分解代谢增强,蛋白质合成受抑制有关,过高蛋白质摄入所引起尿氮排出增加,除上述因素外,可能还与高蛋白质摄入引起氧耗量和体温增加,从而进一步增加蛋白质分解代谢所致。至于中等蛋白质摄入未引起尿氮大量丢失,氮平衡下降较小的原因尚需进一步探讨。
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    热环境对蛋白质代谢的影响除环境温度外,能量摄入和饮水量也有重要作用。如供给能量低于需要时,氮平衡向负平衡方向改变;限制饮水也影响蛋白质代谢。本实验由摄入量结果来看,各实验组大鼠在不同热暴露期的摄食量无显著差异。由于单位质量的饲料能量相等,故排除了能量摄入改变对蛋白质代谢的干扰。而自由饮水的结果各组间未见明显差异,故也可排除饮水量改变的影响。本研究发现,热暴露对大鼠蛋白质需要量产生明显影响。在热应激期,蛋白质需要量最多;热适应期虽然蛋白质需要量降低,但仍高于热暴露前水平。这些结果提示热环境可使蛋白质需要量增加。

    参 考 文 献

    1 Pellett PL, Allen LH. Food energy requirements in humans. Am J Clin Nutr, 1990,51(4):711

    2 郭俊生,赵法,陈洪章,等. 热区部队蛋白质需要量的研究. 解放军预防医学杂志,1996,14(2):83

    3 郭俊生,赵法, 陈洪章,等. 热区成年男子血清、尿和汗氨基酸含量变化. 营养学报,1996,18(2):191

    4 何志谦 主编. 人类营养学. 北京:人民卫生出版社,1988.35~36

    5 邱仞之,万为人. 高温越野训练对血清甲状腺素、肾上腺皮质激素、睾酮和尿香扁桃酸的影响. 工业卫生与职业病,1992,18(6): 321

    (1997-08-06收稿,1997-12-20修回), 百拇医药