大气中的氧含量是20.9%。在一个氧含量低于18%的环境中,动物机体摄入的氧气不足,血液中的氧分压过低,血红素处于不饱和状态,各部分组织的细胞就都会由于供氧不足出现一定的变化,表现出相对应的缺氧症状。
环境大气中的氧浓度降至16~14%(氧分压~mmHg)时,呼吸加深加快,脉搏加强加速,血压升高,肢体的动作协调功能变差。
环境大气中的氧浓度降至14~10%(氧分压I06~76mmHg)时,困乏、精神动作失调,注意力减退,意识出现紊乱,如同喝醉了酒,进而迷失方向,失去知觉。
个体对缺氧的耐受程度和反应有相当大的差异,强壮的动物对缺氧更加敏感。
轻度的环境性缺氧者,在及时转入供氧正常环境或及时获得补充给氧后,可以很快恢复正常。如果缺氧时间较长,可能造成脑水肿等病理变化,在人可以有不同程度的头痛、恶心、呕吐、幻觉、表情淡漠或兴奋等延续症状。严重的患者,可能造成大脑皮质、基底节等永久性病变,发生瘫痪、记忆丧失或意识丧失。
由于动物机体的所有活动,都与氧脱离不了关系,各个器官对缺氧的敏感度不同,在不同的生理活动下对氧的需求量也不同,在机体长期缺氧时,机体会慢慢出现一些病理现象,逐渐形成一些慢性疾病。
一、缺氧引发的细胞病变
细胞缺氧→线粒体受损→氧化磷酸化障碍→细胞内ATP生成减少,可导致:
⑴细胞膜钠--钾泵功能下降→细胞内钠、水增加→细胞水肿;
⑵核糖体脱落→蛋白质合成减少→胞质内三酰甘油蓄积→脂肪变性;
⑶糖酵解增加→细胞内酸中毒→胞质内溶酶体酶释放、活化→细胞坏死;
⑷细胞膜钙泵功能下降→胞质内游离钙升高→多种酶活化→膜结构损伤→溶酶体酶释放、活化→细胞坏死;
⑸细胞缺氧还可使活性氧类物质增加→膜结构损伤→溶酶体酶释放、活化→细胞坏死。
细胞处于缺氧状态,能量代谢发生障碍,细胞色素氧化酶无力将氧还原成水(少数氧不能被线粒体利用,又不能穿入胞核内便在胞外和胞浆内大量堆积),便会被氧原子夺去一个电子,由无害的氧变成具有杀伤力的活性氧自由基。氧自由基的过氧化杀伤,主要是破坏细胞膜的结构和功能,破坏线粒体,断绝细胞的能源,毁坏溶酶体,使细胞自溶。
二、细胞缺氧对动物机体的危害
1、细胞缺氧导致体内有氧代谢率下降,无氧酵解加强,机体代谢效率降低,免疫力下降;
2、细胞缺氧引起肺血管收缩,造成肺动脉高压,右心室负担增加,最终导致肺心病;
3、细胞缺氧可加重高血压、加重左心负担,引起心律失常;
4、细胞缺氧刺激肾脏产生红细胞生成素,使体内红细胞增多,血液粘稠度增高,外围血管阻力加大,心脏负担加重,引起或加重心力衰竭,诱发心肌梗塞、脑血栓等;
5、细胞缺氧可引起大脑产生一系列精神、神经症状,如反应速度下降、行为异常、个性改变等;
6、细胞缺氧引起肝细胞水肿、变性和坏死,肝功能障碍,肝纤维化;使肾血管收缩,肾小管上皮细胞坏死而导致肾功能不全等;
7、细胞缺氧使得整个身体状况进入一种相互影响的恶性循环状态。
8、缺氧会造成细胞合成ATP生成不足,细胞活性下降、结构破坏,导致一系列疾病的发生。
9、缺氧还容易产生如下症状:精神抑郁、心悸、气短、呼吸困难、心肌肥厚、肺心病等。
三、养猪生产中的缺氧问题
随着养猪生产集约化程度的提升,养殖密度不断增加,而通风设施的装备却跟不上密度增加的进度,特别是在保温季节。
一般说来,凡是氧含量低于20.9%的环境,都是缺氧环境。即便是轻度缺氧的环境,长期在其中生活,也会给机体健康带来不同程度的损伤。
在保温季节实际生产中很难满足上表的通风量,这样一来猪群缺氧就在所难免,表现最突出的是怀孕后期母猪和保育猪。
1.怀孕后期母猪缺氧
随着养猪密度的增加,怀孕后期母猪由于代谢旺盛往往容易发生缺氧症状,缺氧引发疾病轻重与缺氧成正相关。
机体缺氧引起细胞代谢障碍,产生氧自由基和酸性物质增多,ATP减少,2多1少就是损伤全身血管器官结构-功能,导致急性死亡和慢性病的根源。重度缺氧能产生大量自由基,能使微循环毛细血管迅速阻塞不通,故能导致血压迅速下降和心脑衰竭而亡;因此重度缺氧能致死的危害很早被发现,早已有了预防措施。而轻-中度慢性缺氧只能引起部分细胞代谢障碍,产生少量自由基,损伤血管器官结构-功能很慢,短期内不能引起明显的病变和症状,因此慢性缺氧的危害隐蔽性很强,长期未得到重视。比如母猪乳房水肿,一直以来都认为是缺乏运动、胎儿压迫所致,对其深层的缺氧问题远未引起重视。乳房水肿的机理是随孕期的增长,孕猪子宫持续增大,对腹腔挤压加重,可引起全身静脉压不断升高,由于全身血液循环受阻,循环速度减慢,导致全身血氧含量降低,引起孕猪全身动脉-小动脉-微循环毛细血管前括约肌收缩,使母猪口渴,多饮,少尿,更促进心脑等器官水肿加重,同时血管外静水压不断升高,故使母猪血压维持不降。这些生理性的变化如果加上环境缺氧的双重影响,难免使母猪缺氧症状加剧,同时必然引发胎猪缺氧。胎猪缺氧会引起胎动、胎心异常及生长受阻,孕猪缺氧的最直观表现应该是乳房水肿及弱仔、个体小仔猪增多。
2.保育猪缺氧
仔猪断奶后,由于保温的需要通风量很难达到猪只的需求,难免引发保育猪缺氧的发生。正常情况下,毛细血管中脱氧血红蛋白的平均浓度为2.6g/dl。乏氧性缺氧时,动脉血和静脉血中氧合血红蛋白含量降低,而脱氧血红蛋白增多。当毛细血管血液中脱氧血红蛋白的平均浓度超过5g/dl时,皮肤和粘膜呈青紫色,称为发绀,此时肝脏解剖时表现为青紫色。如果发现保育猪皮毛脏乱、眼睑或肢体水肿、食欲变差、抵抗力下降、容易口腔溃烂、身上皮屑多、皮肤苍白、伤口不易愈合就要考虑缺氧问题了。
四、养猪生产中缺氧问题的预防与控制
养猪生产中的缺氧问题主要是乏氧性缺氧,可由猪只所处环境中氧气含量下降,或呼吸道疾病影响氧气的摄入而引发。在生产中常见的就是母猪乳房水肿、弱仔及小胎猪增多、保育猪抵抗力下降呼吸道疾病增加(保育阶段的呼吸道病猪如果转到空气流通好的环境会明显好转就是明证),这些问题的存在使养猪效益变差,特别在保温季问题更加严重。
养猪生产中缺氧问题的解决,首先要考虑改善环境通风供氧,同时要考虑控制呼吸道疾病的发生以确保呼吸道的畅通,必要时可以考虑加强抗氧化剂(如虾青素)以及能改善缺氧症状的营养物质(如核苷酸)的供应。具体内容可以参考《细胞营养》等内容
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