二甲苯对小鼠肺组织损伤的初步研究

2011-05-31 09:05李梦云张自强司丽芳薛帮群
动物医学进展 2011年9期
关键词:二甲苯染毒低剂量

位 兰,李梦云,张自强,司丽芳,李 健,薛帮群

(河南科技大学动物科技学院,河南洛阳 471003)

二甲苯对小鼠肺组织损伤的初步研究

位 兰,李梦云,张自强,司丽芳,李 健,薛帮群

(河南科技大学动物科技学院,河南洛阳 471003)

为了研究二甲苯对小鼠肺组织的损伤情况,以健康成年小鼠作为试验动物,分3个试验组(低、中、高剂量组)1个对照组,给试验组腹腔注射不同剂量二甲苯(0.125、0.25、0.5 mL/kg),给对照组腹腔注射生理盐水。15 d后剖检取材,采用石蜡切片和HE染色技术研究二甲苯染毒后小鼠肺组织结构的变化特点;采用分光光度法测定小鼠肺组织超氧化物歧化酶(SOD)的活性和丙二醛(MDA)的含量。结果表明,二甲苯导致小鼠肺组织结构发生不同程度的病理变化,肺泡间隔增厚且有出血现象、周围有炎症细胞侵润。与对照组相比,各试验组肺组织内SOD活力随二甲苯剂量的增加而降低;MDA含量随二甲苯剂量的增加而升高,且各试验组之间SOD和MDA的含量差异显著。本试验结果提示,二甲苯对小鼠肺组织具有损伤作用,且随二甲苯剂量的增加肺组织损伤程度越来越严重。

二甲苯;小鼠;肺;超氧化物歧化酶;丙二醛

二甲苯(xylene)为无色透明、具有芳香气味的挥发性液体,不溶于水,溶于乙醇和乙醚。二甲苯可经呼吸道、皮肤及消化道吸收。机体吸收的二甲苯在体内的分布以脂肪组织和肾上腺中最多,之后依次为骨髓、脑、血液、肾和肝[1]。二甲苯对眼及上呼吸道有刺激作用,高浓度时对中枢神经系统有麻醉作用,而且二甲苯能影响造血机能,可引起血液系统疾病,是白血病诱病因子,它被世界卫生组织(WHO)确认为有毒致癌物质[2]。研究表明,二甲苯可在体内蓄积[3],引起眼角膜、肝、肾等器官的组织结构变化[4-5],影响妊娠小鼠及其胚胎的正常发育[6],并且还具有一定的遗传毒性[7]。目前国内有关二甲苯对肺脏染毒试验的研究报道较少,本试验通过对小鼠腹腔注射不同剂量的二甲苯,观察其染毒后肺组织结构的变化特点,并测定肺组织MDA和SOD变化,研究二甲苯对小鼠肺组织的损伤情况,以揭示二甲苯对生物的毒性作用,为研究二甲苯对机体的危害提供可靠的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验动物 实验动物选用健康成年小鼠96只,体重20 g左右,购于河南省试验动物中心。将试验小鼠随机分为4组,3个试验组(高、中、低剂量组)和一个对照组,每组24只,高、中、低剂量组注射二甲苯的剂量分别为0.5、0.25、0.125 mL/kg,对照组注射生理盐水0.25 mL/kg,连续染毒15 d。

1.1.2 主要仪器和试剂 分光光度计(7230G)为上海精密科学仪器有限公司分器厂产品;台式离心机(800型)为上海浦东物理光学仪器厂产品;KDBM生物组织包埋机为浙江省金华市科迪仪器设备有限公司产品;LEICARM2016切片机为上海徕卡仪器有限公司;Motic数码显微镜为厦门Motic实业有限公司产品;超氧化物歧化酶(SOD)试剂盒、丙二醛(MDA)试剂盒为南京建成生物科技有限公司产品;组织切片制作常用仪器和试剂等。

1.2 方法

1.2.1 样本制作 二甲苯染毒15 d后将试验小鼠用速眠新麻醉,打开腹腔迅速取出肺组织,将一部分肺组织固定于40 mL/L甲醛中,用来做石蜡切片;另一部分肺组织在研磨器中研碎,用生理盐水10倍稀释捣碎的肺组织,制成匀浆液置于试管中,用于测定SOD和MDA。

1.2.2 切片观察 将制作好的切片在光镜下观察、记录,Motic数码显微镜摄影并分析结果。

1.2.3 SOD活力测定和MDA含量的测定 依据SOD和MDA试剂盒使用说明测定肺组织SOD活力和MDA的含量。

1.2.4 数据统计分析 采用SPSS13.0统计分析软件分析数据,分析结果用平均值±标准误表示。

2 结果

2.1 二甲苯染毒后小鼠肺组织SOD活力和MDA含量的变化

二甲苯染毒后各试验组小鼠肺组织SOD活力与对照组相比均降低(图 1A),高、中、低剂量组SOD含量分别是13.80±0.71、19.98±0.34、24.80 U/mg prot±0.42 U/mg prot,低剂量组与对照组相比差异不显著,中剂量组与对照组相比差异显著(P<0.05),高剂量组与对照组相比差异极显著(P<0.01);各试验组MDA含量与对照组相比均升高(图1B),高、中、低剂量组 MDA含量分别是28.28±0.33、23.07 ±0.46、21.01 nmol/mg prot±0.32 nmol/mg prot,低剂量组与对照组相比差异不显著,中剂量组与对照组相比差异显著(P<0.05),高剂量组与对照组相比差异极显著(P<0.01)。

图1 二甲苯染毒后小鼠肺组织SOD和M DA的变化Table 1 The variation of SOD and MDA in lung s of mice exposed to different dose xylene

2.2 二甲苯染毒后肺组织结构变化特点

随着二甲苯剂量的增加小鼠肺组织结构发生不同程度的病理变化,主要表现为肺泡间隔增厚越来越明显,出血越来越严重。对照组小鼠的肺泡间隔较薄,周围无炎性细胞,组织结构正常(图2A、2B);低剂量组肺组织结构变化不明显,(图2C、2D);中剂量组肺泡间隔增厚且有少量的炎症细胞浸润,肺泡间隔内有出血现象(图2E、2F);高剂量组肺泡间隔明显增厚且出血现象严重,周围有大量炎症细胞浸润(图2G 、2H)。

图2 二甲苯染毒后小鼠肺的组织学变化Fig.2 Histological lesions in lungs of mice exposed to xylene

3 讨论

3.1 二甲苯对小鼠肺组织SOD的影响

SOD是机体内天然存在的超氧自由基清除因子,可以把有害的超氧自由基转化为过氧化氢。可对抗与阻断因氧自由基对细胞造成的损害,并及时修复受损细胞因自由基造成的细胞损伤[8]。机体内一定数量自由基的存在是生物机体维持正常生理功能所必需的,只有在自由基过度产生或机体的抗氧化防御体系功能受损的情况下,过多的自由基才导致机体的氧化应激,自由基攻击靶分子,造成组织、器官及各种生物分子不同程度的损伤[9]。本试验结果显示,二甲苯染毒后小鼠肺组织SOD活性显著降低,且染毒剂量越大,SOD活性降低越明显,说明对肺组织损伤越严重。低剂量组在降低肺组织SOD活性方面与对照组相比差异不显著,这提示少量的二甲苯对肺组织的损伤不明显。这与国内报道的二甲苯引起血清SOD变化结果一致[10-11]。SOD活力是判断组织器官氧化损伤分子机制和损伤程度的一项生物指标,本试验结果显示,小鼠肺组织SOD活力随二甲苯染毒剂量升高呈明显下降趋势,推测二甲苯对肺组织的损伤作用可能是通过改变其SOD活力,从而使机体清除超氧自由基的能力降低而造成的。也有研究表明[12-13],接触苯类有机物能导致血清SOD的活力增加。出现这种差异可能是因为测定SOD活力的方法不统一,因此,对于统一SOD活力的测定方法,以提高测定结果的可比性,也是需要进一步研究的问题。也可能由于苯类物质导致机体SOD活力改变有一个过程,先升高后降低或者先降低后升高,因此,对于SOD活力的研究还要设定多个时间段进行测定,找出二甲苯染毒后SOD活力的变化规律,以确定研究结果的可靠性,还有待进一步的试验进行证实。

3.2 二甲苯对小鼠肺组织MDA的影响

MDA是机体内氧自由基攻击生物膜中的不饱和脂肪酸形成的脂质过氧化物,测定MDA的含量可反映机体内脂质过氧化的程度,间接地反映出细胞受损伤的程度。本试验结果显示,二甲苯染毒后小鼠肺组织的MDA含量增加,且呈现明显的剂量效应。该结果与已报道的混苯对血清MDA的影响结果一致[14-16]。脂质过氧化是一个发生在细胞膜内并由自由基介导可导致细胞结构破坏、组织内容物外溢、细胞死亡的过程。MDA的测定常常与SOD的测定相互配合,SOD活力的高低间接反映了机体清除氧自由基的能力[17],而MDA的高低又间接反应了机体受自由基攻击的严重程度[18],本试验结果表明二甲苯使小鼠肺组织MDA含量升高,由此反映出机体接触二甲苯后清除自由基的能力下降,这可能是由于氧自由基增多攻击生物膜中的不饱和脂肪酸,从而提高了MDA的含量,进而对肺组织造成不同程度的损伤。

3.3 二甲苯对小鼠肺组织结构的影响

二甲苯具有广泛的生物毒性作用,可损害眼角膜、肝、肾等组织,且对妊娠小鼠及其胚胎的发育具有毒性作用,而目前国内外有关二甲苯对肺染毒试验的研究报道较少。本试验分别采用0.125、0.25、0.5 mL/kg 3个二甲苯剂量进行攻毒,以生理盐水作为对照。试验结果显示,小鼠染毒剂量不同,对肺组织的病理损伤程度也不同。与对照组相比,低剂量组肺组织结构变化不明显;中剂量组肺泡间隔增厚且有少量炎症细胞浸润,肺泡间隔内有出血现象;高剂量组小鼠肺组织呈黑褐色,表面有白色坏死灶,肺泡间隔明显增厚且出血现象较严重,周围有大量炎性细胞浸润,随着二甲苯剂量的增加其病理变化越明显。逯越等[19]采用二甲苯吸入法研究二甲苯对小鼠肺的影响,结果发现小鼠吸入二甲苯后肺组织结构变化不明显,本研究结果与此存在差异可能是染毒方法不同所致,也可能是机体对二甲苯摄入量不同造成的,腹腔注射二甲苯对小鼠肺组织的损伤较明显。

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Preliminary Study on the Damage in Lungs of Mice Exposed to Xylene

WEI Lan,LI Meng-yun,ZHANG Zi-qiang,SI Li-fang,LI Jian,XUE Bang-qun

(College of Animal Science and Veterinary Medicine,HenanUniversity of Science and Technology,Luoyang,Henan,471003,China)

In order to study the damage of xylene in the lung tissue of mice,the healthy adult mice were divided in 3(high,middle,low dose)experimental groups and 1 control group at random.The mice in exposed groups were injected with different doses of xylene(0.5,0.25,0.125 mL/kg),and the mice in control group were injected with equal physiological saline solution by intraperitoneal injection once a day.Histological structures of lungs in mice esposed to different doses of xylene were examined by HE stanning of paraffin section;the activity of the superoxide dismutase(SOD)and the content malondialdehyde(MDA)of lungs in mice exposed to xylene were measured by spectrophotometric method.The result showed that the xylene may lead to pathological lesions in lungs.Compared with the control,the alveolar septa were thicker in mice exposed to xylene,there was more hemorrhage and inflammatory cell infiltration in the alveolar septa.The activities of SOD of lungs in mice were significantly decreased,while the levels of MDA were significantly increased in the high-and middle-dose groups compared with mice in control group.It is suggested that xylene may cause damage in the lungs of mice and the damage is more serious with the increasing dose of xylene.

xylene;mouse;lung;SOD;MDA

S852.35

A

1007-5038(2011)09-0062-04

2011-01-29

位 兰(1980-),女,河南项城人,讲师,博士,主要从事畜禽解剖学及组织胚胎学的教学研究。

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