二甲苯對小鼠肺組織損傷的初步研究

位 蘭,李夢云,張自強,司麗芳,李 健,薛幫群

(河南科技大學動物科技學院,河南洛陽 471003)

二甲苯對小鼠肺組織損傷的初步研究

位 蘭,李夢云,張自強,司麗芳,李 健,薛幫群

(河南科技大學動物科技學院,河南洛陽 471003)

為了研究二甲苯對小鼠肺組織的損傷情況,以健康成年小鼠作為試驗動物,分3個試驗組(低、中、高劑量組)1個對照組,給試驗組腹腔注射不同劑量二甲苯(0.125、0.25、0.5 mL/kg),給對照組腹腔注射生理鹽水。15 d后剖檢取材,采用石蠟切片和HE染色技術(shù)研究二甲苯染毒后小鼠肺組織結(jié)構(gòu)的變化特點;采用分光光度法測定小鼠肺組織超氧化物歧化酶(SOD)的活性和丙二醛(MDA)的含量。結(jié)果表明,二甲苯導(dǎo)致小鼠肺組織結(jié)構(gòu)發(fā)生不同程度的病理變化,肺泡間隔增厚且有出血現(xiàn)象、周圍有炎癥細胞侵潤。與對照組相比,各試驗組肺組織內(nèi)SOD活力隨二甲苯劑量的增加而降低;MDA含量隨二甲苯劑量的增加而升高,且各試驗組之間SOD和MDA的含量差異顯著。本試驗結(jié)果提示,二甲苯對小鼠肺組織具有損傷作用,且隨二甲苯劑量的增加肺組織損傷程度越來越嚴重。

二甲苯;小鼠;肺;超氧化物歧化酶;丙二醛

二甲苯(xylene)為無色透明、具有芳香氣味的揮發(fā)性液體,不溶于水,溶于乙醇和乙醚。二甲苯可經(jīng)呼吸道、皮膚及消化道吸收。機體吸收的二甲苯在體內(nèi)的分布以脂肪組織和腎上腺中最多,之后依次為骨髓、腦、血液、腎和肝[1]。二甲苯對眼及上呼吸道有刺激作用,高濃度時對中樞神經(jīng)系統(tǒng)有麻醉作用,而且二甲苯能影響造血機能,可引起血液系統(tǒng)疾病,是白血病誘病因子,它被世界衛(wèi)生組織(WHO)確認為有毒致癌物質(zhì)[2]。研究表明,二甲苯可在體內(nèi)蓄積[3],引起眼角膜、肝、腎等器官的組織結(jié)構(gòu)變化[4-5],影響妊娠小鼠及其胚胎的正常發(fā)育[6],并且還具有一定的遺傳毒性[7]。目前國內(nèi)有關(guān)二甲苯對肺臟染毒試驗的研究報道較少,本試驗通過對小鼠腹腔注射不同劑量的二甲苯,觀察其染毒后肺組織結(jié)構(gòu)的變化特點,并測定肺組織MDA和SOD變化,研究二甲苯對小鼠肺組織的損傷情況,以揭示二甲苯對生物的毒性作用,為研究二甲苯對機體的危害提供可靠的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實驗動物 實驗動物選用健康成年小鼠96只,體重20 g左右,購于河南省試驗動物中心。將試驗小鼠隨機分為4組,3個試驗組(高、中、低劑量組)和一個對照組,每組24只,高、中、低劑量組注射二甲苯的劑量分別為0.5、0.25、0.125 mL/kg,對照組注射生理鹽水0.25 mL/kg,連續(xù)染毒15 d。

1.1.2 主要儀器和試劑 分光光度計(7230G)為上海精密科學儀器有限公司分器廠產(chǎn)品;臺式離心機(800型)為上海浦東物理光學儀器廠產(chǎn)品;KDBM生物組織包埋機為浙江省金華市科迪儀器設(shè)備有限公司產(chǎn)品;LEICARM2016切片機為上海徠卡儀器有限公司;Motic數(shù)碼顯微鏡為廈門Motic實業(yè)有限公司產(chǎn)品;超氧化物歧化酶(SOD)試劑盒、丙二醛(MDA)試劑盒為南京建成生物科技有限公司產(chǎn)品;組織切片制作常用儀器和試劑等。

1.2 方法

1.2.1 樣本制作 二甲苯染毒15 d后將試驗小鼠用速眠新麻醉,打開腹腔迅速取出肺組織,將一部分肺組織固定于40 mL/L甲醛中,用來做石蠟切片;另一部分肺組織在研磨器中研碎,用生理鹽水10倍稀釋搗碎的肺組織,制成勻漿液置于試管中,用于測定SOD和MDA。

1.2.2 切片觀察 將制作好的切片在光鏡下觀察、記錄,Motic數(shù)碼顯微鏡攝影并分析結(jié)果。

1.2.3 SOD活力測定和MDA含量的測定 依據(jù)SOD和MDA試劑盒使用說明測定肺組織SOD活力和MDA的含量。

1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 采用SPSS13.0統(tǒng)計分析軟件分析數(shù)據(jù),分析結(jié)果用平均值±標準誤表示。

2 結(jié)果

2.1 二甲苯染毒后小鼠肺組織SOD活力和MDA含量的變化

二甲苯染毒后各試驗組小鼠肺組織SOD活力與對照組相比均降低(圖 1A),高、中、低劑量組SOD含量分別是13.80±0.71、19.98±0.34、24.80 U/mg prot±0.42 U/mg prot,低劑量組與對照組相比差異不顯著,中劑量組與對照組相比差異顯著(P＜0.05),高劑量組與對照組相比差異極顯著(P＜0.01);各試驗組MDA含量與對照組相比均升高(圖1B),高、中、低劑量組 MDA含量分別是28.28±0.33、23.07 ±0.46、21.01 nmol/mg prot±0.32 nmol/mg prot,低劑量組與對照組相比差異不顯著,中劑量組與對照組相比差異顯著(P＜0.05),高劑量組與對照組相比差異極顯著(P＜0.01)。

圖1 二甲苯染毒后小鼠肺組織SOD和M DA的變化Table 1 The variation of SOD and MDA in lung s of mice exposed to different dose xylene

2.2 二甲苯染毒后肺組織結(jié)構(gòu)變化特點

隨著二甲苯劑量的增加小鼠肺組織結(jié)構(gòu)發(fā)生不同程度的病理變化,主要表現(xiàn)為肺泡間隔增厚越來越明顯,出血越來越嚴重。對照組小鼠的肺泡間隔較薄,周圍無炎性細胞,組織結(jié)構(gòu)正常(圖2A、2B);低劑量組肺組織結(jié)構(gòu)變化不明顯,(圖2C、2D);中劑量組肺泡間隔增厚且有少量的炎癥細胞浸潤,肺泡間隔內(nèi)有出血現(xiàn)象(圖2E、2F);高劑量組肺泡間隔明顯增厚且出血現(xiàn)象嚴重,周圍有大量炎癥細胞浸潤(圖2G 、2H)。

圖2 二甲苯染毒后小鼠肺的組織學變化Fig.2 Histological lesions in lungs of mice exposed to xylene

3 討論

3.1 二甲苯對小鼠肺組織SOD的影響

SOD是機體內(nèi)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轉(zhuǎn)化為過氧化氫?？蓪古c阻斷因氧自由基對細胞造成的損害,并及時修復(fù)受損細胞因自由基造成的細胞損傷[8]。機體內(nèi)一定數(shù)量自由基的存在是生物機體維持正常生理功能所必需的,只有在自由基過度產(chǎn)生或機體的抗氧化防御體系功能受損的情況下,過多的自由基才導(dǎo)致機體的氧化應(yīng)激,自由基攻擊靶分子,造成組織、器官及各種生物分子不同程度的損傷[9]。本試驗結(jié)果顯示,二甲苯染毒后小鼠肺組織SOD活性顯著降低,且染毒劑量越大,SOD活性降低越明顯,說明對肺組織損傷越嚴重。低劑量組在降低肺組織SOD活性方面與對照組相比差異不顯著,這提示少量的二甲苯對肺組織的損傷不明顯。這與國內(nèi)報道的二甲苯引起血清SOD變化結(jié)果一致[10-11]。SOD活力是判斷組織器官氧化損傷分子機制和損傷程度的一項生物指標,本試驗結(jié)果顯示,小鼠肺組織SOD活力隨二甲苯染毒劑量升高呈明顯下降趨勢,推測二甲苯對肺組織的損傷作用可能是通過改變其SOD活力,從而使機體清除超氧自由基的能力降低而造成的。也有研究表明[12-13],接觸苯類有機物能導(dǎo)致血清SOD的活力增加。出現(xiàn)這種差異可能是因為測定SOD活力的方法不統(tǒng)一,因此,對于統(tǒng)一SOD活力的測定方法,以提高測定結(jié)果的可比性,也是需要進一步研究的問題。也可能由于苯類物質(zhì)導(dǎo)致機體SOD活力改變有一個過程,先升高后降低或者先降低后升高,因此,對于SOD活力的研究還要設(shè)定多個時間段進行測定,找出二甲苯染毒后SOD活力的變化規(guī)律,以確定研究結(jié)果的可靠性,還有待進一步的試驗進行證實。

3.2 二甲苯對小鼠肺組織MDA的影響

MDA是機體內(nèi)氧自由基攻擊生物膜中的不飽和脂肪酸形成的脂質(zhì)過氧化物,測定MDA的含量可反映機體內(nèi)脂質(zhì)過氧化的程度,間接地反映出細胞受損傷的程度。本試驗結(jié)果顯示,二甲苯染毒后小鼠肺組織的MDA含量增加,且呈現(xiàn)明顯的劑量效應(yīng)。該結(jié)果與已報道的混苯對血清MDA的影響結(jié)果一致[14-16]。脂質(zhì)過氧化是一個發(fā)生在細胞膜內(nèi)并由自由基介導(dǎo)可導(dǎo)致細胞結(jié)構(gòu)破壞、組織內(nèi)容物外溢、細胞死亡的過程。MDA的測定常常與SOD的測定相互配合,SOD活力的高低間接反映了機體清除氧自由基的能力[17],而MDA的高低又間接反應(yīng)了機體受自由基攻擊的嚴重程度[18],本試驗結(jié)果表明二甲苯使小鼠肺組織MDA含量升高,由此反映出機體接觸二甲苯后清除自由基的能力下降,這可能是由于氧自由基增多攻擊生物膜中的不飽和脂肪酸,從而提高了MDA的含量,進而對肺組織造成不同程度的損傷。

3.3 二甲苯對小鼠肺組織結(jié)構(gòu)的影響

二甲苯具有廣泛的生物毒性作用,可損害眼角膜、肝、腎等組織,且對妊娠小鼠及其胚胎的發(fā)育具有毒性作用,而目前國內(nèi)外有關(guān)二甲苯對肺染毒試驗的研究報道較少。本試驗分別采用0.125、0.25、0.5 mL/kg 3個二甲苯劑量進行攻毒,以生理鹽水作為對照。試驗結(jié)果顯示,小鼠染毒劑量不同,對肺組織的病理損傷程度也不同。與對照組相比,低劑量組肺組織結(jié)構(gòu)變化不明顯;中劑量組肺泡間隔增厚且有少量炎癥細胞浸潤,肺泡間隔內(nèi)有出血現(xiàn)象;高劑量組小鼠肺組織呈黑褐色,表面有白色壞死灶,肺泡間隔明顯增厚且出血現(xiàn)象較嚴重,周圍有大量炎性細胞浸潤,隨著二甲苯劑量的增加其病理變化越明顯。逯越等[19]采用二甲苯吸入法研究二甲苯對小鼠肺的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)小鼠吸入二甲苯后肺組織結(jié)構(gòu)變化不明顯,本研究結(jié)果與此存在差異可能是染毒方法不同所致,也可能是機體對二甲苯攝入量不同造成的,腹腔注射二甲苯對小鼠肺組織的損傷較明顯。

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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 蘭(1980-),女,河南項城人,講師,博士,主要從事畜禽解剖學及組織胚胎學的教學研究。