低浓度吸氧对福尔马林暴露大鼠气管及肺组织的保护作用

聂晓进，刘海平，王 切，任国山*

（1.河北省邯郸市中心医院胸外科，河北邯郸056001；2.河北省邯郸市中心医院普外一科，河北邯郸056001；3.河北医科大学基础医学院人体解剖学教研室，河北石家庄050017）

低浓度吸氧对福尔马林暴露大鼠气管及肺组织的保护作用

聂晓进1，刘海平2，王 切3，任国山3*

（1.河北省邯郸市中心医院胸外科，河北邯郸056001；2.河北省邯郸市中心医院普外一科，河北邯郸056001；3.河北医科大学基础医学院人体解剖学教研室，河北石家庄050017）

目的给予福尔马林暴露大鼠吸入低浓度氧气后，观察其气管及肺组织的光、电镜形态学改变，为预防及治疗福尔马林对呼吸系统的损伤提供理论基础。方法18只雄性SD大鼠随机分成对照组、福尔马林暴露组、福尔马林暴露+吸氧组，每组6只。对照组大鼠呼吸自然空气，福尔马林暴露组大鼠及福尔马林暴露+吸氧组大鼠每天吸入福尔马林12h，福尔马林暴露+吸氧组大鼠福尔马林暴露完毕后立即吸入浓度为29%的氧气，1次/d，1h/次。对照组和福尔马林暴露组大鼠此时呼吸自然空气。连续吸入25d后处死大鼠取气管、肺组织，通过光学显微镜和透射电镜观察其形态学改变。结果与福尔马林暴露组相比，福尔马林暴露+吸氧组大鼠光学显微镜下可见气管及肺组织的水肿及炎性改变均有所减轻，透射电镜下虽然板层小体结构仍显紊乱，但Ⅱ型肺泡上皮细胞胞浆内未见空泡；肺泡腔内虽仍可见红细胞及少量坏死细胞碎片，但也未见空泡。结论低浓度吸氧可改善福尔马林暴露所导致的大鼠气管及肺组织的病理损伤。

氧；气管；肺；大鼠

福尔马林是40%甲醛的水溶液，被广泛应用于固定、杀菌消毒等。有研究表明呼吸系统是甲醛毒性作用的主要器官［1-4］，当大鼠吸入甲醛后，肺内的甲醛含量明显高于其他器官，并引起肺细胞增殖，多种蛋白表达发生改变［5-7］。吸氧临床上主要用于治疗呼吸系统疾病，此外还用于一氧化碳和苯中毒的预防和救治［8］。研究表明，吸氧浓度越高则损伤越严重，其机制可能与高氧诱发氧自由基增加而引起机体过氧化反应有关［9-10］。大鼠吸氧浓度＜50%即可对肝脏和脑组织造成损伤［11-12］。本研究通过给予福尔马林暴露组大鼠进行低浓度吸氧治疗，观察吸入低浓度氧气对福尔马林暴露组大鼠气管和肺组织是否具有保护作用，为吸氧对福尔马林暴露所致毒性损伤的预防和治疗作用提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 实验材料：健康雄性SD大鼠，（200±20）g，由河北医科大学实验动物中心提供。100cm×60cm× 80cm透明福尔马林吸入箱由有机玻璃自制而成。光学显微镜和样本制作试剂由河北医科大学解剖学教研室提供，透射电镜由河北医科大学电镜实验中心提供。特定浓度氧气购自西三教制氧站。

1.2 动物处理方法：18只雄性SD大鼠随机分成对照组、福尔马林暴露组、福尔马林暴露+吸氧组，每组6只。在自制透明福尔马林吸入箱内给对照组大鼠放置一个1 000mL烧杯，加入500mL蒸馏水；福尔马林暴露组大鼠的烧杯内加入福尔马林500mL，1次/d，12h/次。次日倒掉前天剩余液体，重新补充500mL福尔马林。福尔马林暴露+吸氧组大鼠的暴露方法与福尔马林暴露组相同，只是每天福尔马林暴露完毕后，将该组大鼠置于密闭容器内，容器内放置钠石灰吸收二氧化碳，输入浓度为29%的氧气。氧气吸入时间为1h/次，1次/d，均在福尔马林暴露结束后立刻进行，而对照组和福尔马林暴露组大鼠此时则呼吸自然空气。整个实验环境均仿正常工作环境，室温（20±5）℃，室内湿度未控制。连续吸入25d后处死大鼠取气管、肺组织。一部分放入3%多聚甲醛和1%戊二醛混合固定液中固定，用于透射电镜观察；另一部分放入4%多聚甲醛固定液内固定，用于HE染色。

1.3 观察指标和测定方法

1.3.1 大鼠一般表现的改变：从大鼠吸入福尔马林前至被处死，每天观察大鼠的精神状态、食欲、毛发颜色、呼吸节律等的改变并详细记录。

1.3.2 大鼠体质量的改变：18只SD大鼠随机分组之后称质量，记录每只大鼠的体质量。福尔马林暴露25d后再次称质量并记录。观察福尔马林暴露以及吸氧对大鼠体质量的影响。

1.3.3 组织切片HE染色和观察：组织块常规脱水、透明，石蜡包埋后，切片厚5μm，HE染色，于光学显微镜下观察大鼠气管、肺组织的形态学改变，日本产Olympus光学显微镜观察并进行图象分析。

1.3.4 TEM样品制备和观察：经醛类混合固定液固定的肺组织标本，切成3mm×2mm×1mm的组织块，经0.01mmol/L磷酸盐缓冲液充分清洗，先后置于2%单宁酸和1%锇酸溶液中，导电处理和后固定各2h，梯度乙醇脱水，丙酮置换，Epon-812树脂浸透和包埋。修切组织块，超薄切片载于200目铜网上，经醋酸铀和枸橼酸铅电子染色后，用Hitachi-7500型透射电镜观察和摄像，加速电压80kV。

1.4 统计学方法：应用SPSS10.0软件进行统计学处理。计量资料以±s表示，分别采用单因素方差分析及SNK检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 大鼠一般表现的改变：福尔马林暴露组大鼠早期在福尔马林吸入箱内出现烦躁不安、抓腮、上下窜动，呼吸加速等现象，随暴露时间延长大鼠的毛发光泽度下降且进食量减少，精神不振，呼吸节律不规则，变浅变慢，口鼻周围分泌物增多，暴露10d后，大鼠毛发变松散，失去光泽，毛色发黄，饮食差，精神萎靡，蜷缩在箱内一角。福尔马林暴露+吸氧组大鼠在刚进入福尔马林吸入箱内也出现烦躁不安、运动增多等现象，随暴露时间延长大鼠的运动减少，蜷缩在箱内一角，精神不振，口鼻周围分泌物略增多；进入吸氧箱后大鼠较为兴奋，对外界张望，爬抓箱壁，整理身体毛发等行为增加；20d后，大鼠毛发色泽略发黄，饮食与精神状态明显好于暴露组大鼠。对照组大鼠实验前后均未见异常表现。

2.2 大鼠体质量的改变：对照组大鼠体质量（376±29）g，福尔马林暴露组大鼠体质量（234± 21）g，福尔马林暴露+吸氧组大鼠体质量（323±34）g。福尔马林暴露组大鼠与福尔马林暴露+吸氧组大鼠的体质量均低于对照组（q=4.21、2.90，P＜0.05）；福尔马林暴露+吸氧组大鼠的体质量高于福尔马林暴露组大鼠（q=4.98，P＜0.05）。

2.3 光学显微镜观察大鼠气管、肺组织的形态学改变

2.3.1 气管的形态学改变：福尔马林暴露组大鼠气管黏膜上皮细胞纤毛发生粘连，部分脱失，黏膜下层轻度充血，黏液腺肥大，黏膜上皮内杯状细胞数量明显增多（图1）。对照组结构清晰未见异常（图2）。福尔马林暴露+吸氧组大鼠气管黏膜上皮细胞纤毛部分发生粘连，黏膜下层充血不明显，黏液腺肥大，黏膜上皮内杯状细胞数量有所增多（图3）。福尔马林暴露+吸氧组大鼠气管黏膜充血水肿等病理改变明显轻于福尔马林暴露组大鼠。

2.3.2 肺组织的形态学改变：福尔马林暴露组大鼠肺间质出现水肿、增宽，毛细血管扩张充血、炎细胞浸润。肺泡腔内出现巨噬细胞和单核细胞。少量肺泡上皮细胞发生肿胀、胞浆疏松变性（图4）。对照组大鼠肺组织结构基本正常，未见肿胀渗出（图5）。福尔马林暴露+吸氧组大鼠肺间质出现水肿、增宽，毛细血管扩张充血、炎细胞浸润不明显。肺泡腔内偶可见巨噬细胞和单核细胞（图6）。福尔马林暴露+吸氧组大鼠肺组织内炎细胞浸润明显轻于福尔马林暴露组大鼠。

2.4 透射电镜观察大鼠肺组织的形态学改变：暴露组大鼠肺泡上皮细胞肿胀，肺泡间隔水肿、增宽，可见Ⅱ型肺泡上皮细胞形态呈柱状改变，微绒毛脱落，胞浆内出现大量空泡，板层小体排空结构紊乱，肺泡间隔水肿，二型肺泡上皮细胞膜破裂，肺泡腔内可见大量空泡，巨噬细胞内也出现空泡，还可见红细胞、坏死细胞碎片和纤维素样沉积（图7）。血管内皮吞饮泡增多及空泡形成（图8）。对照组结构清晰，Ⅱ型肺泡上皮细胞呈立方型，游离面可见微绒毛，胞质内可见成熟板层小体，板层呈螺纹状，板层间隙规律，线粒体结构规整（图9）。福尔马林暴露+吸氧组大鼠组大鼠Ⅱ型肺泡上皮细胞胞浆内未见空泡，但板层小体结构仍显紊乱，肺泡腔内也未见空泡，但仍可见红细胞及少量坏死细胞碎片。肺泡间隔水肿、增宽，血管内皮可见吞饮泡增多及空泡形成（图10）。与福尔马林暴露组大鼠相比，福尔马林暴露+吸氧组大鼠Ⅱ型肺泡上皮细胞胞浆及肺泡腔内未见空泡且结构改变较轻。

3 讨 论

吸氧能显著提高血氧饱和度，提高肺泡内的氧浓度，因此成为目前临床上治疗呼吸系统损伤的一种重要途径。但有研究［11-12］表明，如果吸入高浓度氧不仅不具有治疗作用，相反还可能对肝脏和脑等重要器官造成严重损伤。因此，我们选用29%低浓度氧气，观察其对福尔马林暴露所致气管和肺组织的毒性损伤是否具有保护作用。

本研究结果显示，福尔马林暴露+吸氧组大鼠随着福尔马林暴露时间的延长虽然也出现了精神不振，毛发色泽变黄，饮食减少，体质量减轻等改变，但改变程度均明显轻于暴露组大鼠。除此之外，光学显微镜观察结果也显示福尔马林暴露+吸氧组大鼠气管黏膜充血水肿，肺组织内炎细胞浸润等病理改变均明显轻于福尔马林暴露组大鼠。透射电镜下可见福尔马林暴露+吸氧组大鼠与福尔马林暴露组大鼠相比，Ⅱ型肺泡上皮细胞胞浆及肺泡腔内均未见空泡，虽然板层小体结构仍显紊乱，但结构改变程度明显轻于福尔马林暴露组。表明低浓度氧气吸入减轻了福尔马林对气管和肺组织的毒性损伤，对呼吸系统具有一定的保护作用。

通过对福尔马林暴露组大鼠气管和肺组织的形态学观察，可以看到福尔马林暴露已对气管和肺组织造成了毒性损伤，肺组织形态结构的改变必然导致其氧气交换及氧和作用的降低，而低浓度氧气的吸入恰恰改善了这种缺氧状态。同时由于我们采用的是低浓度氧气吸入，氧气含量低，因此不会像高浓度氧气吸入那样诱发强的氧化应激反应，而加重对组织的病理损伤。我们推测，这可能就是低浓度氧气吸入对福尔马林暴露所致气管和肺组织的毒性损伤具有保护作用的原因之一。

总之，低浓度氧气的吸入对呼吸系统具有一定的保护作用。因此，那些经常接触福尔马林和长期在福尔马林暴露环境中工作的人群可以通过吸氧的方法来保护自己的呼吸系统，防止福尔马林对其造成毒性损伤。（本文图见封三）

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（本文编辑：刘斯静）

THE EFFECT OF LOW CONCENTRATION OXYGEN INHALATION ON TRACHEA AND LUNG TISSUE OF THE RATS EXPOSED TO FORMALIN

NIE Xiaojin1，LIU Haiping2，WANG Qie3，REN Guoshan3*
（1.Department of Tharocic Surgery，Handan Central Hospital，Hebei Province，Handan 056001，China 2.Department of General Surgery，Handan Central Hospital，Hebei Province，Handan 056001，China；3.Department of Anotomy，the School of Basic Medical Sciences，Hebei Medical University，Shijiazhuang 050017，China）

ObjectiveSD rats inhaled low concentration oxygen after exposed to formalin and the morphology change of trachea and lung tissue was observed to provide a theoretical basis for the prevention and treatment of respiratory system damage induced by formalin.MethodsEighteen SD rats were randomly divided into control group，formalin group and formalin+oxygen group.Control group breathed air in the box.Formalin group and formalin+oxygen group inhaled formalin for 12 hours every day in the box.After formalin exposure，the control group and formalin group breathed air，The formalin+ oxygen group was immediately provided with 29%oxygen in a airtight container for one hour every day. After 25 days，the morphology change of trachea and lung tissue was observed by the optical microscope and transmission electron microscope.ResultsEdema and inflammatory change in trachea and lung tissue of the formalin+oxygen group observed by optical microscope was lighter than that of the formalin group.TEM showed lamellar body structure remained disorder and there were still red blood cells and asmall amount of necrotic cell debris in alveolar space，but there was no vacuoles in TypeⅡalveolar epithelial cells and alveolar space.Conclusionlow concentration oxygen inhaltation can improve the pathological damage of trachea and lung tissue induced by formalin.

oxygen；trachea；lung；rats

R135.2

A

1007-3205（2012）12-1392-04

2012-05-12；

2012-07-08

聂晓进（1976-），男，河北魏县人，河北省邯郸市中心医院主治医师，医学学士，从事胸外科疾病诊治研究。

*通讯作者。E-mail：rengsh2004@126.com

10.3969/j.issn.1007-3205.2012.12.010