人工復(fù)制小鼠銅離子中毒的病理變化研究

莊曉薇

摘要：采用硫酸銅灌胃的方式對(duì)小鼠銅中毒的臨床表現(xiàn)及組織器官的病理變化進(jìn)行觀察。結(jié)果表明，高劑量組的死亡率高于中劑量和低劑量組。高劑量小鼠組器官的病理形態(tài)學(xué)觀察表現(xiàn)為肝脂肪變性和顆粒變性，肝細(xì)胞呈現(xiàn)蜂窩狀外觀；低劑量組和中劑量組小鼠肝細(xì)胞腫大，胞漿內(nèi)充滿紅染的細(xì)微顆粒。低劑量組小鼠腎小管出現(xiàn)顆粒變性，腎小管上皮細(xì)胞腫脹，使管腔變小或狹窄，間質(zhì)毛細(xì)血管擴(kuò)張，充血；中劑量組小鼠腎小管出現(xiàn)明顯顆粒變性，管腔中有許多紅染蛋白質(zhì)物質(zhì)，出現(xiàn)管型。部分腎小管壁細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞；高劑量組小鼠腎小管上皮壞死、崩解、脫落于管腔中。結(jié)果表明，銅中毒主要損害肝臟、腎臟等組織器官，最終導(dǎo)致發(fā)病甚至死亡。

關(guān)鍵詞：銅中毒；病理變化；小白鼠

中圖分類號(hào)：R-33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-273X（2013）07-0015-04

銅元素普遍存在于動(dòng)物、植物和微生物體內(nèi)，是所有低等動(dòng)物和脊椎動(dòng)物的必需微量元素之一。自1925年被首次報(bào)道后，銅作為動(dòng)植物營(yíng)養(yǎng)必需微量元素的作用逐漸被人們所認(rèn)識(shí)并不斷被研究[1]。研究表明，在飼料中添加適量的銅，可明顯提高動(dòng)物的生產(chǎn)性能。銅在現(xiàn)代畜牧業(yè)中已被廣泛應(yīng)用，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。近年來，由于飼料中銅的過量添加而導(dǎo)致的動(dòng)物中毒現(xiàn)象常時(shí)有發(fā)生[2]。許多銅鹽如硫酸銅、次醋酸銅、碳酸銅、氯化銅、氧化亞銅、硝酸銅、石油酸銅、三氯酚銅等作為殺蟲劑、浸種劑、殺真菌劑、驅(qū)蟲劑、滅螺劑或木材防腐劑[3]被廣泛使用，也常常給家畜養(yǎng)殖帶來巨大的潛在危險(xiǎn)，動(dòng)物誤食銅鹽后就會(huì)發(fā)生銅中毒。此外，一些植物含有吡咯類生物堿的有毒植物（如三葉草、千里光和天蕎萊屬植物）能夠增強(qiáng)銅與肝臟的親和力，使銅在肝臟蓄積而不能正常排出；另一些含有肝毒性生物堿的植物會(huì)造成動(dòng)物肝細(xì)胞的損傷，從而使銅在肝臟的代謝出現(xiàn)異常，也能使動(dòng)物體內(nèi)蓄銅過多而中毒[4]。

已有的研究表明，各種動(dòng)物對(duì)銅的敏感性存在較大的差異[5]。綿羊敏感性最高，高于其他動(dòng)物[6]。各種動(dòng)物銅中毒劑量各不相同[7-13]。目前對(duì)動(dòng)物銅中毒的研究主要集中于中毒劑量、臨床表現(xiàn)、病理變化、血液生化指標(biāo)以及發(fā)病機(jī)理等方面，銅在動(dòng)物體內(nèi)蓄積至一定階段后，會(huì)突然出現(xiàn)嚴(yán)重的溶血及肝腎損傷，并最終死亡[14]。動(dòng)物發(fā)生銅中毒時(shí)，6-磷酸葡萄糖脫氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶活性降低，而丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、乳酸脫氫酶等酶活性升高。

動(dòng)物的銅中毒習(xí)慣上分為急性中毒和慢性中毒。急性銅中毒主要以明顯的胃腸炎為臨床癥狀，表現(xiàn)為惡心、流涎、腹瀉、劇烈腹痛[15]。慢性銅中毒主要以溶血癥狀為主要臨床癥狀，本試驗(yàn)通過研究小鼠銅中毒，觀察銅離子對(duì)小鼠心、肝、脾、肺、腎的影響，從而研究銅中毒對(duì)機(jī)體組織器官的病理損害，探討發(fā)病機(jī)理，為臨床診斷和基礎(chǔ)研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 試驗(yàn)動(dòng)物 小鼠 （24 只，體重 18～22 g），購買于青島農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，飼養(yǎng)溫度 22～26 ℃，光照12 h/d。

1.1.2 試劑和儀器 無水乙醇 （湖南江虹試劑有限公司）、二甲苯 （上海實(shí)驗(yàn)試劑有限公司）、蘇木素 （上海標(biāo)本模型廠）、伊紅染色素 （上海試劑三廠）、切片石蠟 （上海標(biāo)本模型廠）、中性樹膠 （上海標(biāo)本模型廠）、福爾馬林、碳酸鋰飽和液等。

Motic奧林巴斯顯微攝影系統(tǒng)、YD202型石蠟切片機(jī)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 動(dòng)物分組 室內(nèi)暫養(yǎng)一周后，試驗(yàn)小鼠被隨機(jī)分成4組：即對(duì)照組、硫酸銅溶液低劑量組（50 mg/kg）、中劑量組 （100 mg/kg）和硫酸銅溶液高劑量組（200 mg/kg）。硫酸銅溶液經(jīng)口灌胃小鼠，對(duì)照組以等量生理鹽水代替硫酸銅。每天中午進(jìn)行灌胃，不限飲水，自由采食，共連續(xù)灌胃 15 d。試驗(yàn)期間，溫度22～26 ℃，光照 12 h。

1.2.2 臨床觀察 試驗(yàn)期間每日進(jìn)行臨床觀察，記錄臨床癥狀。在試驗(yàn)進(jìn)行的第 10 天和第11天，高劑量組有 3 只小鼠死亡，中劑量組在第 14 天有 1 只小鼠死亡。死亡的小鼠立即取其臟器，余下的小鼠在試驗(yàn)期滿時(shí)采用人工脫頸致死法進(jìn)行剖殺，并取心、肝、脾、肺、腎進(jìn)行觀察，之后放入福爾馬林固定液中固定。

1.2.3 病理組織學(xué)觀察 取病變與正常組織的交界處的實(shí)質(zhì)臟器 （心、肝、脾、肺、腎）制作病理組織切片，觀察各個(gè)臟器的病理變化。

2 結(jié)果與分析

2.1 臨床癥狀與病理變化

硫酸銅溶液高劑量組小鼠臨床表現(xiàn)食欲廢絕，精神沉郁，縮頭，全身震顫，臥地不起，排黑褐色糞便，脾臟體積縮小，重量減輕，色澤變淡，肝呈黃褐色，質(zhì)脆易碎，膽囊膨大充滿藍(lán)綠色膽汁，死亡病例還可見腎輕度腫大。硫酸銅溶液中劑量組小鼠表現(xiàn)為食欲廢絕，精神沉郁，脾臟體積縮小，重量減輕，色澤變淡，肝呈黃褐色。硫酸銅溶液低劑量組小鼠無明顯的變化。

3.2 病理組織學(xué)變化

肝臟：硫酸銅溶液低劑量組和中劑量組小鼠肝細(xì)胞腫大，胞漿內(nèi)充滿紅染的細(xì)微顆粒，中央靜脈、肝竇以及間質(zhì)小血管內(nèi)充滿紅細(xì)胞。硫酸銅溶液高劑量組小鼠肝臟出現(xiàn)明顯顆粒變性和脂肪變性，肝細(xì)胞腫大，胞漿內(nèi)充滿大量紅染的細(xì)微顆?；驁A形空泡，細(xì)胞呈現(xiàn)蜂窩狀外觀（圖1）。部分病例可見局灶性壞死，內(nèi)肝細(xì)胞索排列紊亂，肝細(xì)胞胞漿紅染，細(xì)胞核出現(xiàn)固縮和碎裂（圖2）。中央靜脈內(nèi)紅細(xì)胞不清楚，只見紅染絲網(wǎng)狀物質(zhì)充滿血管。

心臟：在硫酸銅溶液中劑量和高劑量組小鼠均可見心肌纖維腫脹，出現(xiàn)許多紅染的細(xì)微顆粒（圖3）。心肌纖維間毛細(xì)血管內(nèi)充滿紅細(xì)胞。

脾臟：在硫酸銅溶液中劑量和高劑量組小鼠可見脾臟白髓區(qū)變小，中央淋巴細(xì)胞和邊緣區(qū)淋巴細(xì)胞數(shù)量減少，網(wǎng)狀細(xì)胞增生，紅髓血竇擴(kuò)張充血（圖4）。高劑量組部分病例脾臟白髓淋巴細(xì)胞出現(xiàn)壞死。

肺：在硫酸銅溶液中劑量和高劑量組小鼠可見小血管和毛細(xì)血管明顯擴(kuò)張，內(nèi)充滿紅細(xì)胞（圖5）。高劑量組中部分小鼠肺泡腔內(nèi)有少量紅染漿液（圖6），部分小鼠肺泡擴(kuò)張出現(xiàn)肺泡性肺氣腫。

腎臟：硫酸銅溶液低劑量組小鼠腎小管出現(xiàn)顆粒變性，腎小管上皮細(xì)胞腫脹，使管腔變小或狹窄（圖7），間質(zhì)毛細(xì)血管擴(kuò)張，充血。硫酸銅溶液中劑量組小鼠腎小管出現(xiàn)明顯顆粒變性，管腔中有許多紅染蛋白質(zhì)物質(zhì)，出現(xiàn)管型（圖8）。部分腎小管壁細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞。硫酸銅溶液高劑量組小鼠腎小管上皮壞死、崩解、脫落于管腔中。

3 小結(jié)與討論

本試驗(yàn)采用3組不同濃度的硫酸銅溶液對(duì)小鼠進(jìn)行攻毒，分別為低劑量、中劑量和高劑量，時(shí)間為15 d。高劑量組小鼠在試驗(yàn)期間有死亡現(xiàn)象，臨床病理癥狀表現(xiàn)為食欲廢絕，精神沉郁，縮頭，全身震顫，臥地不起，排黑褐色糞便，脾臟體積縮小，重量減輕，色澤變淡，肝呈黃褐色，質(zhì)脆易碎，膽囊膨大充滿藍(lán)綠色膽汁，死亡病例還可見腎輕度腫大。中等劑量組小鼠表現(xiàn)為食欲廢絕，精神沉郁，脾臟體積縮小，重量減輕，色澤變淡，肝呈黃褐色。低劑量組小鼠眼觀則無明顯變化。本試驗(yàn)結(jié)果為動(dòng)物銅中毒的系統(tǒng)研究提供了動(dòng)物模型，也可供臨床或發(fā)病現(xiàn)場(chǎng)診斷和治療銅中毒做參考，從小鼠發(fā)病時(shí)間、病程經(jīng)過、死亡情況的綜合分析，筆者認(rèn)為硫酸銅溶液低劑量和中劑量可引起慢性銅中毒。硫酸銅溶液高劑量可引起小鼠的急性銅中毒，表明銅的中毒病理表現(xiàn)因動(dòng)物種類和銅中毒劑量各異。

病理形態(tài)學(xué)的研究表明，小鼠銅中毒病變靶器官是肝臟、腎臟、消化道和免疫器官，與銅鹽的刺激和腐蝕作用、銅在體內(nèi)組織分布及蓄積特點(diǎn)和銅排出密切相關(guān)。由于銅鹽具有強(qiáng)烈的刺激和腐蝕作用，銅鹽進(jìn)入消化道便引起劇烈反應(yīng)和造成嚴(yán)重的病理損害，表現(xiàn)為肌胃角質(zhì)層增厚、皸裂乃至呈絨毛狀，腸黏膜上皮變性壞死，腸絨毛斷裂，這是銅鹽直接作用于胃腸道黏膜的結(jié)果，導(dǎo)致胃腸功能受損，銅被吸收進(jìn)入體內(nèi)后主要在肝臟蓄積，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)銅的蓄積量大幅度增加。銅的蓄積一旦超過肝臟對(duì)其的利用，在釋放入血之前便對(duì)肝細(xì)胞造成直接的損害作用，引起肝細(xì)胞腫大，顆粒變性和脂肪變性，胞漿內(nèi)充滿大量紅染的細(xì)微顆?；驁A形空泡，細(xì)胞呈現(xiàn)蜂窩狀外觀。至于臟臟中蓄積的銅大量釋放入血引起血銅升高時(shí)，肝銅含量仍未降低，且表現(xiàn)出極強(qiáng)的時(shí)間-劑量效應(yīng)，故肝銅可作為評(píng)價(jià)銅狀態(tài)的一個(gè)敏感指標(biāo)。肝銅蓄積到一定程度時(shí)則大量釋放入血引起血銅升高，同時(shí)。腎銅濃度也隨之升高，造成腎小管上皮細(xì)胞的損傷，導(dǎo)致腎功能受損。

發(fā)生銅中毒時(shí)，造成了廣泛性實(shí)質(zhì)臟器的損傷和出血，尤其是肝臟、腸道和腎臟的病理性損傷更明顯。肝臟：低劑量組和中劑量組小鼠肝細(xì)胞腫大，胞漿內(nèi)充滿紅染的細(xì)微顆粒，中央靜脈、肝竇以及間質(zhì)小血管內(nèi)充滿紅細(xì)胞。高劑量組小鼠肝臟出現(xiàn)明顯顆粒變性和脂肪變性，肝細(xì)胞腫大，胞漿內(nèi)充滿大量紅染的細(xì)微顆?；驁A形空泡，細(xì)胞呈現(xiàn)蜂窩狀外觀，部分病例可見局灶性壞死，內(nèi)肝細(xì)胞索排列紊亂，肝細(xì)胞胞漿紅染，細(xì)胞核出現(xiàn)固縮和碎裂，中央靜脈內(nèi)紅細(xì)胞不清楚，只見紅染絲網(wǎng)狀物質(zhì)充滿血管。腎臟：低劑量組小鼠腎小管出現(xiàn)顆粒變性，腎小管上皮細(xì)胞腫脹，使管腔變小或狹窄，間質(zhì)毛細(xì)血管擴(kuò)張，充血。中劑量組小鼠腎小管出現(xiàn)明顯顆粒變性，管腔中有許多紅染蛋白質(zhì)物質(zhì)，出現(xiàn)管型。部分腎小管壁細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞。高劑量組小鼠腎小管上皮壞死、崩解、脫落于管腔中。因此在實(shí)際生產(chǎn)中若將銅離子作為飼料的添加劑，一定要確定好銅的添加量。

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