地方性氟中毒家兔的心、肝、腎組織病理學特征*

江夢露, 李穎, 官志忠, 段慶紅**

(1.貴州醫(yī)科大學附屬醫(yī)院 影像科, 貴州 貴陽 550004; 2.貴州醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院 影像科, 貴州 貴陽 550003; 3.貴州醫(yī)科大學 地方病與少數(shù)民族性疾病教育部重點實驗室, 貴州 貴陽 550004; 4.貴州省醫(yī)學分子生物學重點實驗室, 貴州 貴陽 550004)

地方性氟中毒(endemic fluorosis)是由于人體長期攝入過量的氟在體內(nèi)積蓄,從而發(fā)生的慢性中毒性疾病,簡稱地氟病［1-3］。雖然地氟病主要以牙齒和骨骼的損害為主,但研究證實地氟病還可以累及心、肝、腎等非骨相器官、引起相應(yīng)的癥狀,是一種全身性的氟中毒病癥［4］。地氟病雖然可以造成機體多器官的損害,但是其發(fā)生機制尚不明確,目前討論較多的主要是氧化應(yīng)激、信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)改變、受體改變等學說［5-9］,本研究通過比較正常家兔和不同染氟時間家兔的心、肝、腎病理形態(tài)學變化,討論氟中毒對非骨相器官組織形態(tài)學的損害,為后續(xù)研究氟中毒的發(fā)病機制提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1實驗動物 選擇24只健康清潔級的家兔,由貴州醫(yī)科大學實驗動物中心提供［合格證號SYXK(黔)2018-0001］,體質(zhì)量(2.2±0.3)kg。實驗家兔置于貴州醫(yī)科大學實驗動物中心飼養(yǎng),本研究獲貴州醫(yī)科大學動物倫理委員會批準(編號1901082)。

1.1.2藥物與試劑 分析純氟化鈉(國藥集團化學試劑有限公司),戊巴比妥鈉(北京鼎國昌盛生物技術(shù)有限公司),10%中性福爾馬林溶液,CBS-F-Z型春花牌復(fù)合氟電機(上海電科儀器股份有限公司)。

1.2 研究方法

1.2.1家兔地方性氟中毒模型 將442 mg分析純氟化鈉溶于自來水1 000 mL中,配成濃度為200 mg/L的含氟水。24只家兔隨機分為3組,每組8只。對照組中4只家兔飲用自來水10周、另4只家兔飲用自來水20周(氟含量<0.75 mg/L),10周組飲用200 mg/L含氟水10周,20周組飲用200 mg/L含氟水20周;觀察3組家兔生長情況。

1.2.2骨氟含量測定及心腎肝組織學觀察 各組動物實驗周期完成后,所有家兔按1 mL/kg注入3%戊巴比妥鈉水溶液處死,取出家兔右側(cè)股骨稱重并且標記,置于馬弗爐650 ℃高溫灰化2 h、制成骨粉,每個家兔取骨粉0.1 g、采用氟離子選擇電極法測量骨氟含量;在處死家兔同時肉眼觀察家兔心臟、腎臟、肝臟的外觀變化,并取家兔心臟、腎臟、肝臟部分組織,10%中性福爾馬林溶液固定、石蠟包埋、切片及蘇木素-伊紅(hematoxylin-eosin,HE)染色,光學顯微鏡觀察各臟器形態(tài)學變化。

1.3 統(tǒng)計學分析

2 結(jié)果

2.1 實驗動物的一般情況

在實驗期間,對照組家兔食欲良好,飲水量穩(wěn)定;10周組和20周組家兔染氟20 d 左右出現(xiàn)不同程度的食欲下降,進水量減少。3組家兔體長、體質(zhì)量均有增加,但10周組和20周組家兔的體長、體質(zhì)量平均增長率略低于對照組,差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見圖1。

圖1 3組家兔體長、體質(zhì)量變化

2.2 骨氟含量

對照組、10周組、20周組家兔的骨氟含量分別為(548.33±41.65) mg/kg、(1 709.40±236.91) mg/kg、(2 754.65±427.61) mg/kg,10周組和20周組家兔的骨氟含量均顯著高于對照組,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見圖2。

注：(1)與對照組相比,P<0.05。

2.3 心、肝、腎大體標本及組織學特征

與對照組相比,10周組和20周組家兔的心臟充血,肝臟體積稍增大、呈暗紅色,腎臟顏色蒼白。見圖3。

圖3 3組家兔心、肝、腎外觀特征

與對照組相比,光鏡下見:10周組、20周組家兔心肌橫紋模糊、纖維腫脹、界限不清,部分正常心肌細胞纖維化,未見明顯炎性細胞浸潤;肝細胞排列紊亂、部分出現(xiàn)水腫、胞漿疏松、空泡變性,肝臟出現(xiàn)脂肪樣變,匯管區(qū)見淤血;部分腎小球結(jié)構(gòu)完整,腎小管上皮細胞可見空泡樣變、胞漿疏松、偶見局灶性壞死,周圍可見大量炎性細胞浸潤。見圖4。

圖4 3組家兔各臟器組織形態(tài)學特征(HE,×200)

3 討論

氟可以通過機體呼吸道、消化道等多種途徑進入身體,從而引起全身多個器官出現(xiàn)慢性中毒性癥狀［10-13］。本研究通過對家兔一般情況的觀察以及對骨氟含量的定量測定,來說明成功復(fù)制了家兔地方性氟中毒模型。

本研究觀察到地方性氟中毒家兔心肌橫紋模糊,心肌纖維化,這可能與F-是一種強氧化劑,化學性質(zhì)十分活潑,易與Ca2+等元素結(jié)合有關(guān)［14］或者與過量氟導致機體NO含量增多,抗氧化能力降低有關(guān)［2］,從而導致心血管受損。戴紹宏等人［15］發(fā)現(xiàn)染氟組大鼠心肌充血,組織壞死,說明氟確實對心肌細胞產(chǎn)生了影響。

本研究發(fā)現(xiàn)染氟組肝臟細胞主要出現(xiàn)脂肪樣變,匯管區(qū)淤血,細胞排列紊亂。肝臟是機體主要的解毒器官,具有強大的解毒、吞噬和防御功能,但是當有害物質(zhì)超出肝臟可承受范圍時,就會引起相應(yīng)的改變［15-16］。已有實驗說明氟可以打破機體內(nèi)氧化和抗氧化系統(tǒng)的相對平衡,干擾氧代謝,導致氧自由基增多,生物膜脂質(zhì)結(jié)構(gòu)異常改變,組織中脂質(zhì)過氧化物增多,機體抗氧化水平降低,誘導機體發(fā)生脂質(zhì)過氧化,并有大量脂滴出現(xiàn)［17-21］。與上述實驗結(jié)果吻合。

氟經(jīng)過消化道、呼吸道吸收后,約有50%的氟可通過腎臟以尿液形式排出體外［22］,所以腎臟也是氟中毒非骨相損傷的主要器官之一,尤其腎小管負責對原尿的重吸收,對腎小管上皮細胞易造成其變性、壞死［23］。本研究發(fā)現(xiàn)染氟組腎小管細胞脂肪變性、壞死,周圍有炎性細胞。于琳華等人［24］發(fā)現(xiàn)多量氟導致大鼠腎小管上皮細胞水腫、壞死,伴隨有鈣化,腎間質(zhì)內(nèi)有淋巴細胞和肉芽腫形成。與本研究結(jié)果大致相符。

綜上所述,地氟病是嚴重危害人類的全身性疾病,中國是地氟病流行范圍最廣的國家之一,病區(qū)人口高達3 430多萬人［25］。經(jīng)實驗已證實氟中毒可以引起機體心、肝、腎病理變化,以肝、腎細胞脂肪變性、心肌纖維化顯著,但其具體的致病途徑和機制尚未完全明確,在今后研究可進一步探討,以便更好地幫助地氟病的預(yù)防和救治。