摘 要：本文对镉在动物体内的代谢、镉对动物的毒害作用及其作用机理进行了讨论，为镉中毒的诊断和防制提供了相关的依据。
关键词：镉；污染；中毒；毒性；防制
镉是一种重金属的有毒元素，它的生物半衰期长，排泄缓慢，少量镉持续进入体内可因长期积累而对各组织器官有不同程度的损伤，而且还有致癌、致畸、致突变作用。虽然在特定条件下生理剂量范围内镉对动物有促进生长、能提高生长性能和繁殖性能以及促进某些酶活性的作用[1]，镉在生物体内极易蓄积，会造成动物性食品的污染，对人类健康造成了极大的威胁。镉在工业中有广泛的用途，随着工业的发展，镉对环境的污染已经越来越严重，镉污染已成为危害生态环境和人畜健康最严重的公害之一，1972年FAO与WTO联合专家委员会在关于食品污染的毒性报告中指出，镉中毒是仅次于黄曲霉毒素和砷的食品污染物[2]，联合国环境规划署1984年提出具有全球意义的12种危害物质中镉被列为首位[3]。因此，对镉中毒的研究是十分必要的。
镉的污染来源
动物体内镉主要来源于以下四个方面：（1）工业“三废”的排放，以及施用磷肥、污泥及其它有机物污染水源和土壤后使某些水生动物和植物富集镉。如镉在塑料、油漆、合金、半导体、航空、航海等方面均有广泛的应用，这些行业的发展必然使镉进入生物圈；污泥是农业土壤中镉的主要来源之一；磷肥中也夹杂着相当数量的镉；此外，土壤的酸碱度、镉含量、钙含量、土壤吸附容量等因素也会影响农作物对镉的吸收。（2）矿物饲料原料含镉量高是造成畜禽慢性镉中毒的主要因素。自然界不存在单纯的镉矿石，但镉与锌伴生沉积成矿，锌矿含镉量约为0.1 - 0.5%，高者可达2 - 5%[4].冶炼锌时可造成对环境的污染，而加工不完全的含锌矿物质饲料原料可能含有高浓度的镉，由此导致添加剂预混料和配合饲料中镉含量严重超标。（3）在配合饲料生产过程中，使用表面镀镉处理的饲料加工设备、器皿时，因酸性饲料将镉溶出，也可造成饲料的镉污染，这种情况一般可导致动物的急性中毒。（4）含镉药物污染，如部分猪用驱虫剂、含镉杀菌剂的使用等。
镉在动物体内的代谢
镉进入人和畜禽体内的途径有消化道、呼吸道、皮肤以及胎盘循环系统，然后经血液到组织细胞与金属硫蛋白（MT）结合，蓄积于肝、肾等组织器官中，对各器官产生不同程度的损害而产生毒性作用。
镉的代谢具有三个特点：（1）由于体内缺乏有效的保持镉平衡的机制，即使体内已有多量的镉蓄积，若继续给予小剂量的镉，仍有增加体内镉累积的趋势。（2）镉进入体内后能长期地贮存，很难通过体内转换并排出体外。镉的生物半衰期约为19 - 38年。（3）镉能强烈地干扰二价金属元素的吸收和在组织中的积累，特别是对铁、铜、锌等金属元素在肝脏和肾脏中的贮留作用。
生物体可以受到各种来源镉的影响，包括空气、食物和水中的镉。对人类和畜禽来讲，最主要的摄入镉的渠道还是膳食。饲料中的镉很少被动物体所吸收，一般吸收量为2 - 3%，也有报道约5 - 11%被消化道吸收，而每天从体内排出的镉却极其微量[2]。镉进入动物体后，可分布到全身各个器官，主要与富含半胱氨酸的胞浆蛋白相结合，形成金属硫蛋白（MT）而存在。这种MT对镉在体内的分布、代谢起着重要的作用。MT主要在肝脏中合成，合成后经血液转移至肾脏，在肾小管被吸收而蓄积于肾。正常情况下，少量MT在肝脏中合成，与被机体吸收的镉结合而解毒，在体内吸收过量的镉不能全部与MT结合时，镉弥漫地分布在细胞内使肾小管受损而产生毒性作用。
不论是经过何种途径吸收入体内的镉最后主要是从粪便和尿液中排出。经口摄入者80%以上经粪便排出，约20%随尿液排出。动物实验证明镉还可以经毛发、趾甲、乳汁及汗液排至体外。
镉的毒性与危害
未接触工业污染源的人和动物，至今还没有报道仅经口摄取镉就引起慢性中毒的实例。急性中毒多见于吸入高浓度镉化合物（如氯化镉）的烟尘，也见于误服镉化合物或镀镉金属器皿盛装酸性饮料等。急性镉中毒的表现为呕吐，腹泻，呼吸困难，有时吐血，血压急剧上升，严重时休克或死亡。
慢性镉中毒的主要症状为生长受阻（程度与镉含量呈正相关），严重贫血，通常还会表现出生长受阻、精神沉郁、共济失调；解剖可见各组织器官不同程度的损伤。镉对动物的影响主要为慢性效应，动物镉中毒时可在肾脏、肝脏、肺脏、骨骼、生殖系统、心血管系统、胃肠系统、胰脏中表现出明显的病变。
动物镉中毒后出现生长受阻的机制是多方面的，但主要与以下机制有关，即镉的化合物可以直接作用于某些酶系统，特别是需要锌等微量元素来激发的酶系统。由于镉与巯基、羧基，羟基等结合，其亲和力比锌大，因此体内一些含锌酶类中的锌被镉取代就丧失其功能。因此过量的镉能影响锌的正常代谢，降低锌的吸收，使动物产生缺锌性生长受阻。
镉对动物的慢性毒性作用主要是损害肾小管，严重时可累及肾小球。镉肾脏毒作用机理是一个综合过程，其中MT在镉肾脏毒作用机理中起着重要作用。进入机体的镉主要在肝脏中诱导MT的合成并与之结合成镉-金属硫蛋白复合物(Cd-MT)，该复合物可通过血液运输达到肾脏，经肾小球滤过后大部分被肾小管重吸收，然后通过胞饮作用，Cd-MT进入肾小管细胞溶酶体，在溶酶体中降解，分离并释放出游离的镉。动物实验和体外组织培养研究都证实与金属硫蛋白结合的镉对肾脏没有损害作用，而只有在肾小管溶酶体内降解释放的的游离镉才具有毒性作用，游离的镉可使肾小管细胞发生形态学改变，上皮细胞发生坏死脱落。对镉致肾脏损害的另一观点为脂质过氧化作用（LPO）学说，有关脂质过氧化有人提出膜理论，认为镉与肾小管细胞膜发生作用导致膜性质改变，引起膜通透性增加，造成细胞内外的稳态失调，从而引起一系列的损害作用。镉主要侵害肾近曲小管上皮细胞，表现为细胞的溶酶体增大、增多，线粒体膨大变形。此外还出现蛋白尿、糖尿、氨基酸尿，尿浓缩能力减弱，肾小管功能紊乱，肠绒毛变细、变长等现象。
在镉中毒引起的所有病变中，贫血是慢性镉中毒的常见症状。镉中毒引起的贫血属缺铁性贫血，即是由缺铁引起的红细胞呈小细胞性低色素性的贫血。研究结果显示镉对肉鸭的红细胞数量影响无显著差异（P>0.05），红细胞平均容量和红细胞平均血红蛋白量明显下降（P<0.05），红细胞压积降低和红细胞平均血红蛋白浓度变值不大，都说明红细胞的个体变小，而且血红蛋白含量显著降低（P<0.01)。造成贫血的主要原因可能有两点：对消化系统的损伤严重影响铁的吸收，使血液中的铁含量明显不足；镉本身对血细胞有一定的损伤，如镉可造成红细胞、白细胞明显变形，且出现白细胞膜破裂和溶解的现象。也有人认为镉造成动物生长抑制和严重贫血，可能与影响骨髓细胞和甲状腺素、生长激素等激素分泌有关。
镉中毒还可引起骨骼损害。如果长期摄入镉，由于肾小管遭受损害，可使肾小管的重吸收功能发生障碍，除了出现蛋白尿、氨基酸尿和糖尿外，还使尿钙与尿磷增加。由于体内钙的不断丢失，在外源性钙补充不足的情况下，机体动员骨钙以维持血钙正常，因此而导致负钙平衡，引起骨骼疏松症。日本的“痛痛病”即为环境中的镉通过污染食物而引起的慢性镉中毒，特征是出现肾小管性尿蛋白、骨质疏松、骨骼畸形、多发性骨折及关节疼痛。国内有研究报道，牙齿、骨骼Ca、P含量测定和骨X线拍片检查发现，骨骼中Ca、P含量明显降低，且口服镉后与实验前比较，骨骼指数明显降低骨皮质变薄，骨密度降低，骨髓腔增宽，长骨内外膜有增生性反应，并且镉在骨中大量蓄积，其含量仅次于肾脏和肝脏[6]。
动物的生殖系统也是镉作用的主要部位，镉中毒特别会对雄性动物的生殖系统造成严重影响。主要表现为精子数量减少、活性降低、畸形率上升以及干扰其它微量元素的吸收等。目前认为动物经镉盐处理后，早期主要损害睾丸和附睾等头部的血管形态学变化，然后导致曲细精管和附睾等发生明显的损害。镉对睾丸和附睾的毒性作用机理一般认为是镉损害了睾丸和附睾的毛细管内皮细胞，使血管通透性增高，血液浓缩，血流缓慢，从而引起睾丸和附睾组织的缺氧、坏死。同时镉对睾丸和附睾组织的酶（尤其是含锌酶和巯基酶）的活性以及微量元素含量的影响也可能是毒性作用机制之一。镉中毒还能使雌性动物的排卵过程受到抑制并引起暂时性不育。此外，镉可通过影响母体内锌的分布而导致胚胎锌缺乏，同时镉可通过干扰胚胎的子宫胚胎血流量、内分泌及各种代谢酶的功能，从而影响胚胎的正常发育，引起畸胎、死胎，并使生后子代的生长率降低，甚至使生长停滞。
镉慢性中毒常见的还有肺部、胃肠道、心血管及肝脏发生器质性病变。此外，实验中还发现，镉对甲状腺造成广泛损伤。受试动物在临床上表现出的精神和运动方面的失调可能是镉引起脑和脊髓的病变所致。
镉的中毒剂量以及影响镉毒性的因素
关于镉的最低中毒剂量和镉在日粮中的安全剂量目前尚无明确规定，因为镉的代谢和毒性受到很多因素的影响，因而有关报道的资料只能作为参考。岳秀英、冯健等报道雏鸭急性镉中毒的LD50为289mg/Kg体重，肉仔鸡急性镉中毒的LD50为84.48mg/Kg体重。张彩英等报道每公斤日粮中添加镉100mg可使肉鸡出现生长明显迟缓，饲料利用率明显降低，而含镉10mg/Kg日粮以下的日粮对肉鸡的生长发育和饲料报酬无明显影响。田淑琴等实验中发现采用浓度为0.007%（占饲料的百分比）的氯化镉使肉鸭严重贫血、抑制生长，引起肝、胆、胃、甲状腺病变，尤其是甲状腺损害严重。而李慧报道含镉25mg/Kg日粮的会使肉鸭出现贫血和生长受阻的现象。猪的亚急性镉中毒实验报道：在日粮中添加15mg/Kg体重/天，从受试第5天起受试猪出现明显的临床症状：精神沉郁，嗜睡，运动失调，食欲减退和腹泻，体重逐渐减轻。病理组织学检查可见全身性的病变。另外一组猪实验性镉中毒报道,日粮中镉的添加量为50mg/Kg时受试仔猪出现了明显的临床症状。绵羊镉中毒实验发现，按1mg Cd/Kg体重/天对绵羊口服氯化镉溶液实验第20天左右即出现粘膜苍白，消瘦，血液稀薄，水肿等临床中毒症状，并且上述症状呈渐进性发展。异育银鲫采食108mg/Kg日粮的日粮30天会使生长受到抑制，鱼体出现病变。镉对皱纹盘鲍幼鲍24，48，96h的LC50分别为8.68，7.10，4.60mg/L。镉对泥鳅幼鱼24,48h的LC50分别为1.22,0.85mg/L.据有关资料报道，未成年鸡硫酸镉的中毒浓度为40ppm，未成年火鸡氯化镉的中毒浓度为20ppm，成年鸡硫酸镉的中毒浓度为12ppm。
镉的毒性大小、容许量或安全摄入量明显的受到许多因素的影响。这些因素包括：（1）镉的侵入方式，也就是是通过消化道还是通过呼吸道进入身体的。吸入的镉比食入的镉更容易被吸收和残留于组织中，因而产生的毒性更大。（2）镉的不同化学形态。不同形式的镉盐在动物体消化道内的吸收率不同，呈现的毒性也有所不同。氯化镉、硝酸镉易溶于水，氧化镉、硫酸镉可溶于水，硫化镉、碳酸镉及氢氧化镉难溶于水。易溶于水的镉化合物容易被动物吸收，因而对机体的毒性也较高。（3）饲料或环境中能与潜在有毒金属在体内相互作用的其它元素或化合物的量。现已确认，饲料中镉与锌、铁、铜之间存在复杂的相互关系。饲料中锌、铁、铜摄入不足时，可增加镉的吸收，从而使镉的毒性增强。镉与其它微量元素如硒、锰、钙、磷、钴等也存在相互作用 ，这些物质在日粮中的含量增加能减轻镉的毒性作用。而钼能加剧镉的毒性作用。植酸梅、抗坏血酸、VD、VB6、VE与镉的相互作用也可见报道。饲料中的蛋白质含量镉的毒性作用也有影响。此外有研究证明饲料中的纤维成分能拮抗镉的毒性，不同种类纤维与镉的结合效率依次是：纤维素<葡萄糖甘露聚糖<果胶<藻酸钠<羟甲基纤维素钠<木质素。（4）动物的年龄和种类。动物的种属和年龄不同对镉的敏感性差别很大。此外，生长越快的畜禽镉化合物对其生长的抑制作用越明显。
综上所述，镉的浓度、镉的化学形态、镉的侵入方式、日粮的全价性、饲料中金属元素及其它成分和镉的相互作用，以及动物的种属、年龄及个体差异都与镉的毒性有很大的关系。
饲料中镉的允许限量及镉中毒的防制
我国《饲料卫生标准》（GB13078-91）中规定，饲料中镉的允许量（mg/Kg,以Cd计）为鸡、猪配合饲料0.5，米糠1.0，鱼粉2.0。
镉是重要的环境污染物之一，环境一旦遭受镉污染，很难消除，因此控制污染源，减少镉污染物的排放，切实治理“三废”是预防镉污染的关键性措施，特别是要注意土壤和水体的污染。对已经受镉污染的土壤，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，是降低镉生物有效性的最有效的常用措施。
在配合饲料生产中要严格控制饲料原料及矿物质饲料中镉的含量，实行定期监测制度，特别是对微量元素添加剂，尤其是硫酸锌中镉的含量的监测。对于来自镉污染区的水生动物性饲料原料及某些植物性原料，由于它们可能富集环境中的镉，因此对这类原料也应注意监测和控制其中的镉的含量。要严格遵守国家关于微量元素添加量的有关标准。
对高镉的饲料增加钙、铁、锌、铜、硒、抗坏血酸以及植酸酶的供给，并适当提高饲料中粗蛋白质的含量，可以在一定程度上降低镉在动物体内的蓄积，减轻其毒性作用，减轻甚至消除镉中毒症状。硒的化合物可以促进已沉着在体内的硒排出体外，实践中优先选用亚硒酸钠及硒酸纳作为慢性镉中毒的预防剂和治疗剂。动物采食饲料后观察到有异常情况，要及时更换饲料。
饲料行政管理部门要加强对饲料原料及全价饲料中金属镉含量的控制，特别是锌的添加剂。近年来我们检测的几起动物镉中毒都是由于锌的添加剂中镉严重超标引起的。
参 考 文 献（略）
