2 气溶胶对动物健康的影响
气溶胶颗粒因其存在状态的连续性和扩散的三维性,使其对动物的影响具有多方位、多途径的特点,其作用途径主要有:呼吸道、消化道、粘膜和皮肤等。又由于其成分的复杂性,使其影响动物健康的机制具有复杂性,根据其作用性质不同,其作用机制大致可分为如下五种:机械刺激,如普通沙尘或饲料粉末等颗粒对眼结膜和呼吸道粘膜的刺激化学刺激,如硫酸、硫磺及溶于液体颗粒中的NH。、Hg等对眼结膜和呼吸道粘膜的刺激;化学毒害,如芳香烃等有毒物质经呼吸道进入机体后产生的毒性;生物刺激,如花粉和霉菌抱子作用于呼吸道和皮肤等引起过敏;引起感染,如流感病毒经呼吸道吸入感染、疥螨等寄生虫经皮肤感染等。
呼吸道气溶胶对动物健康影响的研究较多。影响的性质和程度取决于气溶胶粒子的组成、大小、浓度等因素。气溶胶粒子的大小不同,经呼吸道到达体内的深度和归宿就不同,因而产生的作用也不同。粒径大于10 μm的粒子一般被阻留在鼻腔内,5~10 μm的粒子可到达支气管,5 μm以下的可进入细支气管和肺泡。气溶胶粒子越小,进人的部位就越深。进人呼吸系统的粒子因惯性碰撞、沉降作用、布朗运动或扩散、阻留作用和静电吸附等原
因被吸附或滞留在不同的部位。小于1μm的在肺泡内沉积率最高,但小于0.4 μm的粒子能较自由地进出肺泡并可随呼气排出体外,沉积较少。被吸附或滞留在呼吸道或肺泡表面的粒子去向为:①被吸收人血液,主要为水溶性气溶胶。②随粘液咳出或咽入胃肠道,或被气管、支气管的纤毛——粘液系统及肺泡巨噬细胞清除,主要为难溶性固体气溶胶。③附着于肺泡表面的难溶性气溶胶可进入肺间质,有的被长期储留,有的进入淋巴间隙和淋巴腺,可随淋巴液入血液。④有的长期储留于肺泡,形成病灶。
2.1 微生物气溶胶
微生物气溶胶在一定条件下可引起动物感染甚至传染病的传播和流行。经空气传播的传染病很多,如口蹄疫、炭疽、禽流感、猪繁殖与呼吸综合征、结核病、牛肺疫名曲霉菌病、鸡传染性喉气管炎、鸡痘、Q热、流行性出血热等。口蹄疫病过去一直以为是高度接触性传播。现在则认为以气溶胶传播为主。英国《独立报》报道,口蹄疫病毒气溶胶可传播几十千米远。炭疽杆菌芽胞和Q热立克次氏体等致病微生物可借助空气传播十公里乃至几十公里,造成动物感染。曾有报道,七周龄的鸵鸟肺脏曲霉菌病申黄曲霉菌和黑曲霉菌混合感染引起。健康禽类能够经受自然条件下发生的大量曲霉菌孢子的侵袭,但当垫料或饲料严重污染,禽类吸入过量曲霉菌,尤其是烟曲霉菌孢子时,也可感染发病。兰州兽医研究所以每克含109个烟曲霉菌孢子垫料对不同年龄鸡进行呼吸感染试验,发现雏鸡进入污染环境后,1分钟即被感染。烟曲霉菌污染的垫料尘埃还可以引起禽类眼炎。
2.2 其他生物气溶胶
作物、杂草和树木的花粉是空气中的主要过敏源之一,可引起敏感动物的过敏性鼻炎、支气管哮喘和变应源性皮炎。其他生物气溶胶还可通过为病原微生物提供保护和营养,从而加重微生物气溶胶的危害。随生物技术发展而出现的工程菌、PCR产物等成分的气溶胶也可产生目前还难以预料的影响。
2.3 非生物气溶胶
多环芳烃类(PAH)是毒性最大的气溶胶成分之一。具有很强的致癌作用,其代表物质是苹并萌(BaP),BaP动物实验证明能诱发皮肤癌、肺癌、胃 癌。含有各种无机物和有机物的气溶胶颗粒还可因太阳辐射形成自由基,继而形成过氧化物,从而使其细胞毒性增强。以二氧化硅、石棉为主的气溶味可导致肺纤维细胞增生和结节形成,发生矽肺、石棉肺等病变,气溶胶的金属成分除本身具有潜在的毒性作用外,还可起催化作用,使其它有毒物质的毒性加强。气溶胶粒子吸附有毒有害气体如 H2S、NH3、SO2、NOX等,可使其毒性加强。其中,吸附在气溶胶上的SO2进入肺部后,毒性增加3一4倍。SO2气溶胶可使一种实验狗鼻腔上皮组织增生,分泌物减少及单核细胞浸润。
3 气溶胶技术的应用
分为气溶胶监(检)测与气溶胶发生两大类。前者又分为采样和分析两个步骤,是了解气溶胶污染来源、动态变化规律及其危害的必要手段,对研究气溶胶影响动物健康的问题至关重要。掌握微生物气溶胶动态变化规律,可以对相应的疾病流行做出早期预测和预报。但由于微生物气溶胶对采样技术要求高,分析难,多年来,该领域的研究进展较慢。用以定性说明污染状况和能否感染的较多,揭示气溶胶自身及影响疾病变化规律的较少;检测细菌的较多,检测病毒的较少;另外,控制有害气溶胶措施的有效性及安全性等方面研究也较少。随着各种先进的微生物采样与分析技术的开发应用(微孔滤膜空气微生物采样法等),单颗粒指纹数据库的建立,特别是分子生物学检测方法如PCR检测技术等的日益成熟,微生物气溶胶监(检)测将变得快速而准确,其研究成果也会更具有现实意义。
气溶胶发生是指用特定的气溶胶发生器人工制造气溶胶的技术,主要用于疾病的治疗、诊断。动物模型的建立和空气消毒等方面。重组人DNA酶Ⅰ(recombinant human deoxyribonuclease Ⅰ,rhDNase)是第一个用于气溶胶吸入治疗呼吸道疾病的重组人类蛋白质(Pulmozyme),目前该药已成为治疗CF(cystic fibrosis)的一种常用药。用杂交重组人的扰素(rIFN)小粒子气溶胶防治流感获得了一定效果。Dimitrov报道,用多种球蛋白气溶胶吸入预防禽类传染病也有一定效果。利用气雾吸入祛痰后查痰是否有癌细胞在肺癌诊断上获得了成功。乳酸溶液气溶胶喷药460 mg/m3,于温度20℃、相对湿度90%下作用26分钟,可杀灭金黄色葡萄球菌99.99%作用8分钟可杀灭大肠杆菌达100% 。