不同犬粮对北京犬尿液成分及主要尿结石形成趋势的影响

摘要
    为了对比研究普通配方犬粮和针对下泌尿道疾病的处方犬粮对北京犬尿液成分及主要尿结石形成趋势的影响，本试验通过交叉分组设计进行两个周期（周期I和周期II）的饲喂试验。将12只健康的成年北京犬随机分为两组，每组各6只，在两个试验周期中轮流作为对照组和试验组。每个试验周期持续4周，之间间隔一周。将法国ROYAL
CANIN小型犬成犬粮PR27作为普通配方犬粮饲喂予对照组，法国ROYAL
CANIN下泌尿道处方粮LP18饲喂予试验组。试验开始的第一周作为犬营养代谢平衡期不进行样本采集，在每个试验周期的第14、21和28天采集犬24小时尿液样本，并记录尿量、分析尿液pH及其中钠离子、钾离子、氯离子、钙离子、镁离子、磷酸根离子、铵离子、草酸根离子、尿酸、柠檬酸及肌酐11种物质浓度，之后利用EQUIL软件计算六水合磷酸铵镁（鸟粪石，struvite）和一水合草酸钙（whewellite）的相对过饱和度。利用T检验统计食物因素造成的影响，P≤0.05时表示差异显著，P≤0.01时表示差异极显著。试验结果如下：
    1.在试验周期I和II中，试验组犬24小时尿量为170±19mL，极显著多于对照组犬113±9mL（P＜0.001）。
    2.在试验周期I和II中，试验组犬的尿液pH为5.76±0.33，极显著低于对照组犬尿液pH 6.17±0.36（P＜0.001）。
    3.在试验周期I和II中，LP18可以使尿液中的钾离子（P＜0.001）、镁离子（P＜0.001）、草酸根离子（P=0.004）、尿酸（P＜0.001）、柠檬酸（P=0.005）和肌酐（P＜0.001）的浓度极显著减少，钠离子（P＜0.001）、氯离子（P＜0.001）的浓度极显著增加，铵离子（P=0.523）、钙离子（P=0.913）和磷酸根离子（P=0.780）的浓度无显著影响。
    4.在试验周期I和II中，试验组一水合草酸钙RSS值为2.89±1.62，与对照组的RSS值4.05±1.63相比，显著降低（P=0.031）；试验组六水合磷酸铵镁RSS值为0.03±0.02，与对照组RSS值0.45±0.24相比，极显著降低（P＜0.001）。

关键词：犬尿石症，草酸钙结石，磷酸铵镁结石，营养因素，相对过饱和度

    尿石症是犬常见的泌尿道疾病，根据国内外流行病学统计，磷酸铵镁结石和草酸钙结石是犬最常见的尿结石种类。美国明尼苏达结石中心1981年至1997年间收集的77000例犬尿结石样本分析显示，草酸钙结石所占百分比逐年升高，磷酸铵镁结石所占百分比逐年下降 [1,2]。在病理方面，多数犬磷酸铵镁结石与泌尿道感染有关，犬草酸钙结石与饮食及代谢状态有关[3,4]。对于磷酸铵镁结石来说，控制尿液pH的治疗效果比较明显；对于草酸钙结石来说，pH的调节不能得到明显效果。营养方面的调节及多因素控制则显得更为重要。尽管发病机理及关键控制因素各不相同，能有一种专门针对犬的这两种主要结石而设计的处方食品，对给犬尿石症的治疗及预防提供非常大的帮助。
    根据国外多年的研究发现，不管是对犬磷酸铵镁结石还是草酸钙结石而言，尿液相对过饱和（Relative Supersaturation，RSS）理论可以很好的解释和评估尿结石形成的趋势[3]。尿结石的形成遵循热力学变化规律，利用溶液中晶体形成的热力学过程描述尿结石的形成过程，可以较真实的反映尿石症病理发生过程。
    在简单溶液中，RSS值小于1时认为溶液处于不饱和状态，而RSS值大于1时处于过饱和状态。但对于尿液这种复杂溶液，结晶的抑制物、尿液流动和离子强度等因素都会阻碍结石的形成，因此能自发形成结石的尿液的RSS值会大于1。在人医中，RSS值约2.5是磷酸铵镁结石的危险临界值，10～14是草酸钙结石的危险临界值。
    尿液相对过饱和理论是以热力学理论为基础的，与传统的尿液pH评估方法相比，RSS值评价方法更加合理[4]。在RSS值的计算过程中，通过迭代计算将实验室分析得到的尿液中十余种物质的浓度引入计算公式，最终获得针对某种结石的RSS值。这个评价方法比传统pH方法的准确性高得多[4]。基于RSS理论和RSS值评估方法的建立，科学家可以实现通过一种食物预防两种结石的目标。
    本试验通过建立犬24小时尿液多种成分分析方法，对比研究普通配方犬粮和下泌尿道疾病的处方犬粮对北京犬尿液成分及主要尿结石形成趋势的影响，并实现尿液相对过饱和理论以及其分析软件EQUIL在国内动物医学中的应用。为国内犬尿石症的研究工作提供一套新的研究方法。

1 试验设计与研究方法

1.1 实验动物及试验设计
    健康成年北京犬12只，年龄3±1岁，体重6±1kg，雌雄各半，正常免疫。将12只实验动物随机分为2组，每组6只，雌雄各半。
    试验设计为交叉饲喂试验，分为两个周期，每个试验周期持续4周，两个周期之间间隔一周。在两个试验周期中，两组实验犬轮流作为对照组和试验组。对照组犬饲喂由法国ROYAL CANIN公司生产的小型犬成犬粮PR27，试验组犬饲喂由同一家公司生产的犬下泌尿道处方粮LP18。在两个周期间隔的一周中饲喂PR27。
    根据ROYAL CANIN公司推荐摄食量计算每只实验犬每日饲喂量。保证试验期间实验犬体重变化范围在±5%以内，并以此作为饲喂量的调整标准。每日将食物平分两份并分两次饲喂，时间定在上午十点和下午六点。试验期间保证动物自由饮水。
    将每个试验周期的第一周用于稳定实验犬在更换食物后的各种营养素代谢平衡，不进行任何试验操作。在之后三周内，每隔6～7天进行24小时的尿液采集。

1.2 样品采集与处理
    采取非侵入性采集和导尿管导尿两种方式。所要达到的要求为采集到此实验犬所排尿量或膀胱中潴留尿量的90%以上。记录所收集到的尿液量。
    所有实验犬被训练为在笼子中不随便排尿。每日上午九点和下午五点进行两次尿液采集。对于一次排尿量大于整体排尿量90%的犬采取接尿的形式采集尿液，对其余犬采取导尿管导尿的方式采集。
    所有采集的尿液首先进行尿液量和尿液pH的测量。尿液量测量时，由于所采用的采尿方式可能会造成10%左右的尿液不能被收集到，所以最终记录的尿液量为测量值加上损失估计值（控制在10%以内）。之后将每份尿液样品分为两份，第一份大约为4mL左右，不做任何处理而直接-20℃保存；剩余的尿液用37%浓盐酸滴定pH值到1.2～1.5之间之后立即-20℃保存。未经处理的尿液样本用于尿钠离子、钾离子、氯离子和肌酐浓度的检测，经酸化处理的样本用于其余离子及有机酸的检测。

1.3 样品分析方法
    测定尿液钠离子、钾离子、氯离子和尿液肌酐浓度采用酶法测定；利用原子吸收光谱法测定尿液钙离子、镁离子和磷酸根离子浓度；利用分光光度法测定尿液铵离子浓度；利用高效液相色谱法测定尿液草酸根离子盐、尿酸和柠檬酸浓度。

1.4 数据处理
    应用Excel 2007与SPSS分析软件进行统计分析，数据统计结果用平均数±标准差表示。利用T检验统计食物因素造成的影响，P≤0.05时表示差异显著，P≤0.01时表示差异极显著。

2 试验结果

2.1尿液量及尿液酸碱度的评价
    在试验周期I和II中，试验组犬的24小时尿量为170±19mL，极显著多于对照组犬113±9mL（P＜0.001）。
    在试验周期I和II中，试验组犬的尿液pH为5.76±0.33，极显著低于对照组犬尿液pH6.17±0.36（P＜0.001）。

2.2 尿液离子浓度评价
    相对于PR27，饲喂LP18对实验犬尿液中钙离子、磷酸根离子和铵离子浓度的影响不显著，钾离子、镁离子、草酸、尿酸、柠檬酸和肌酐的浓度极显著减少，尿液钠离子和氯离子的浓度极显著增加。
    犬尿液中离子排泄量用每日单位体重排泄量表示。饲喂LP18对实验犬尿液中钾离子、草酸、尿酸、柠檬酸和肌酐的每日单位体重排泄量影响不显著，镁离子每日单位体重排泄量显著减少，磷酸根离子每日单位体重排泄量显著增加，钠离子、氯离子、钙离子和铵离子的每日单位体重排泄量极显著增加。
    两种食物对实验犬尿液离子浓度和日排泄量的影响见表1。
    表1 两种食物对实验犬尿液离子浓度和日排泄量的影响

2.3 尿液相对过饱和度评价
    在试验周期I和II中，试验组草酸钙RSS值为2.89±1.62，与对照组RSS值4.05±1.63相比，显著减少（P=0.031）。
    在试验周期I和II中，试验组六水合磷酸铵镁RSS值为0.03±0.02，与对照组的RSS值0.45±0.24相比，极显著减少（P＜0.001）。

3 讨论

3.1 两种食物对实验犬尿量、尿液各种离子浓度及尿pH的影响
    尿液的过饱和状态驱动着结石晶核的形成[5,6]，是尿石症的热力学原动力。降低尿液饱和度的最简单方法就是增加尿液量。随着尿液量的增加，不仅可以有效降低尿液中各种离子的浓度，还可以增加尿液在泌尿道系统中的流动，从而降低晶核形成和晶体聚集的机会。针对草酸钙结石来说，人医的一项调查发现，仅仅增加饮水量而不进行任何食物方面的调整，就可以避免很多患者复发草酸钙尿结石[6]。本试验中，试验组饲喂LP18后，尿液容量大幅增加，平均提高47.8%。LP18中每1000kcal中含有钠盐3克，以增加动物的渴感和尿量。当暂时性循环渗透压增大时，肾近曲小管重吸收率减少，尿量和尿中的氯化钠排出量明显增多。
    由于草酸钙结石和磷酸铵镁结石的形成机制和物理特性的不同，pH对两种尿结石的影响程度也有所不同[7,8]。大多数犬磷酸铵镁结石与下泌尿道的感染有关，而pH在这种结石形成中起到重要的促进作用。因此，目前控制犬鸟粪石的原则包括控制泌尿道感染和进行尿液酸化[9]。根据人医的资料，草酸钙结石可以发生在pH 4.8～pH 7.4的广泛范围内，因此利用pH控制草酸钙结石要难得多。本试验显示饲喂LP18可以有效降低犬尿液的酸碱度，从而有效预防犬磷酸铵镁结石及其复发。食用PR27的对照组犬尿液pH为6.19±0.36，范围在pH 5.44到pH 6.69之间。据报道，尿液pH在6.6～6.8以下时，均难于形成磷酸铵镁结石[10]。

3.2 两种食物对实验犬尿液相对过饱和度的影响
    根据RSS理论，尿液中的多种成分会影响晶体形成，本实验中六水合磷酸铵镁结石和草酸钙结石的RSS值明显下降。
    表2显示了针对草酸钙结石和磷酸铵镁结石的RSS值域。
    表2 草酸钙和磷酸铵镁RSS值域

    LP18通过对多种营养素的调节，可以起到有效的降低实验犬草酸钙RSS的目的（P=0.031）；LP18通过控制尿液pH、增加尿液量和适度减少镁、磷摄入量的方法控制六水合磷酸铵镁RSS。

参考文献
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[2]潘丹丹. 北京市犬尿石症流行病学调查和结石化学分析法的应用. [硕士学位论文]. 北京: 中国农业大学, 2008
[3]王延华, 王卫东. 泌尿结石形成的物理化学机理及其预防. 昭乌达蒙族师专学报, 2001, 22(4): 28
[4]Hurley K., Stenvenson A., Watson H. Managing struvite andcalcium oxalate risk - what does Relative Super Saturation (RSS) evaluationmean in practical terms? Waltham Focus, 2003, 13(2): 30~33
[5]Senior D. F., Finlayson B. Initiation and growth of uroliths.Veterinary Clinics of North America: Small Animal Practice, 1986, 16(1): 19~26
[6]Stevenson A. E.,Hynds W. K., Markwell P. J. Effect of dietary moisture and sodium content onurine composition and calcium oxalate relative supersaturation inhealthyminiature schnauzers and Labrador retrievers. Research in Veterinary Science,2003, 74: 145~151
[7]Kirk C. A., Ling G. V., Franti C. E., et al. Evaluation of factors associated with development of calciumoxalate urolithiasis in cats. Journal of American Veterinary Medicien Association,1995, 207: 1429~1434
[8]Kirk C. A., Biourge V. C. Managing struvite/oxalate uolithiasis:Point/counterpoint. In: NAVC Proceedings2006, North American Veterinary Conference. Internet Publisher:International Veterinary Information Service, Ithaca NY (www.ivis.org)
[9]Bartges J. W., Osborne C. A., Lulich J. P. Methods forevaluating treatment of uroliths. The Veterinary Clinics of North America:Small Animal Practice, 1999, 29(1): 45~53
[10]Hurley K., Stenvenson A., Watson H. Managing struvite andcalcium oxalate risk: what does Relative Super Saturation (RSS) evaluation meanin practical terms? Waltham Focus, 2003, 13(2): 30~33