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铝暴露对大鼠肝结构和功能的影响

摘要：铝( AI)是地壳中含量最丰富的金属元素,因其优良的特性,被广泛应用于人们的日常生活之中,但大量动物实验证实,长期铝暴露可导致铝在肝、骨、脑等器官内大量蓄积.本研究主要探讨铝暴露对大鼠肝脏结构和功能的影响.通过实验,观察大鼠的临床症状、剖检变化、肝脏显微和超微结构,检测肝脏脏器系数.结果表明铝暴露损害大鼠肝脏正常结构,改变大鼠肝脏正常结构和功能.

关键词：铝暴露；大鼠；肝脏；结构；功能

中图分类号：S859.8

文献标识码：A

文章编号：2095-9737(2017)04-0001-03

1 引言

铝是自然界中最常见的元素.国际辐射防护委员会(ICRP)给出的数据中,人体组织平均浓度为1．4×10-4%,生物学半衰期为550天[1].

以前,人们通常利用铝的优良理化性能将其应用到炊具、容器、食品添加剂和净化饮水等方面；在医疗方面,还是治疗胃酸、溃疡病和慢性肾功能衰竭的药品成分之一[2].但是,越来越多的研究表明,铝在给人们带来方便的同时,其潜在的毒性也给人们的健康带来危害.铝在体内积累易引起慢性中毒,其毒性是缓慢的、长期的、不易觉察的.一旦发生代谢性紊乱的毒性反应,则后果是严重的,甚至是不可恢复的,近年来,大量的兔、猫、小鼠等动物实验证实,长期铝暴露可在动物机体肝、骨、脑、肺等组织中大量蓄积并致病.铝暴露的大鼠静脉扩张充血,肝细胞变性,肝血窦扩张充血,肝细胞条索排列紊乱,出现灶状坏死,纤维组织增生[3,4].铝摄入过多,会沉积于骨中,这些富集的铝会通过钙化组织中的钙、磷以及与维生素D相互作用,干扰骨磷酸产生和骨内钙、磷结晶的形成[5],出现骨痛、易骨折等症状,引发软骨病、骨质疏松症等[6].过量的铝会扰乱生物体内的代谢作用,长期缓慢地对人体的健康造成危害,影响人的学习、记忆、智力[7].Moore、Campbell等[8,9]研究表明,铝的过量接触和蓄积可能是导致老年性痴呆原凶之一,而中最易受铝元素侵蚀的是大脑[10].长期吸入氧化铝尘或金属铝尘引起肺广泛纤维化[11].

日前,铝毒性的研究主要集中在神经、免疫毒性,对肝脏毒性的研究报道较少且无切实可靠的参考性指标.本研究以健康Wistar大鼠为实验动物,饮用AIC1.水溶液构建亚慢性铝中毒大鼠模型,观测大鼠生长体重、肝脏脏器系数、肝脏生化指标、抗氧化指标的变化,并结合肝脏剖检变化及显微和超微结构变化,探讨铝暴露对大鼠肝脏损伤的影响．揭示铝对肝脏结构和功能的毒性作用,为铝毒害的解除奠定理论基础.

2 材料与方法

2.1 实验动物

100～120 g清洁级Wistar大鼠60只,雌雄各半,预饲1周后进入试验,试验前经整体和一般临床检查均健康.实验组根据饮水量饲喂浓度为127.9 mg／L的AIC1.．6H20溶液,对照组喂给蒸馏水.严格按照大鼠的饲养管理标准进行饲养,观察记录实验期间大鼠的临床表现和生长发育情况.

2.2 实验方法

2. 2.1 样品采集与处理

实验90天、1 20天、1 50天实验组与对照组各取10只大鼠称重,眼球采血,室温下析出血清,-70℃冷冻备用.然后剖杀,快速取出肝脏,用预冷的生理盐水冲去血渍、滤纸擦干、称重.根据体重和肝重计算相对肝重.每只大鼠取0.5 g肝脏,冰浴下快速进行组织匀浆,用于抗氧化功能的检测；取1mm×1 mm×2 mm大小的肝脏组织,用pH 7.2的2.5%戊二醛磷酸盐冲液固定,4℃保存,用于超微结构观察；取5 mm×5 mm×3 mm大小的肝脏组织固定于10%磷酸盐缓冲液中,用于普通病理组织学观察；其余部分冻存于70℃冰箱用于其他指标的检测.

2.2.2检测项日和方法

2.2.2.1临床症状观查

常规饲养,每天观察各试验组大鼠的临床症状表现,并定期称重、记录.

2.2.2.2 病理剖检变化观察及脏器系数测定

按常规剖检,观察肝脏病理变化,称量肝脏,并拍照记录,按照以下公式计算肝脏脏器系数：脏器系数一肝重(g)／体重(g).

2.2.2.3 显微和超微结构观察

常规制片,HE染色观察；透射电镜观察.照相并记录实验结果.

2.2.2.4 肝功能生化指标的检测

ALT活性的测定：速率法；AST活性的测定：速率法；TP含量的测定：化学法；ALB含量的测定：化学法；TBIL、DBIL含量的检测：苯甲酸钠咖啡凶比色法；TBA含量的测定：酶法.检测均采用全自动生化分析仪进行,并严格按照各试剂盒说明书操作.

2.2.2.5 血清和肝脏抗氧化功能的检测

GSH - Px: DTNB显色法；SOD活力的检测：黄嘌呤氧化酶法；MDA含量的检测：硫代酸法；抑制羟自由基能力的检测：化学比色法.严格按照试剂盒说明书操作.

2.2.3试验数据的分析及统计

所有结果以平均数&plun;标准差表示,每组1 2个平行样,采用SPSS18.O软件进行单因素方差分析,比较各实验组与对照组的差异.结果列表中同列数据*表示与对照组差异显著(P<0.05),**表示与对照组差异极显著(P<0.01),无星号表示与对照组差异不显著(P>0.05).

3 结果与分析

3.1 大鼠临床症状及体重检测结果

对照组大鼠生长良好,饮水、采食正常,毛发光泽.各实验组大鼠食欲减退,精神萎靡,静伏少动,皮毛松散蓬乱,尾巴苍白；严重者出现呼吸急促、困难和抽搐症状.

由表1可知,随时间的延长,各组大鼠体重增加.实验组大鼠体重从60天开始极显著低于对照组(P<0.01).存在染铝时间效应关系.

3.2病理剖检观察及肝脏脏器系数测定结果

铝暴露大鼠肝脏萎缩,质地脆弱,被膜紧张,呈暗紫红色,表面和切面有大小不等的坏死斑点.

由表2可知,随铝暴露时间的增加,肝脏脏器系数呈下降趋势,90天、1 20天实验组与对照组相比差异显著(P<0. 05)；1 50天实验组与对照组相比差异极显著(P<0.01).

3.3肝脏显微和超微结构观察结果

对照组和实验组肝脏显微结构的病理变化显示：对照组肝小叶正常,肝细胞索走向正常.肝细胞呈多边形,结构完好,排列紧密,核膜完整,细胞核大而网,核仁清晰.而实验组大鼠肝脏随着铝暴露时间的增加,肝组织细胞病变有所改变,具体表现为,90天铝暴露大鼠肝小叶结构消失,肝细胞脂肪变性,脂滴增多,1 20天肝血窦中有大量红细胞浸润；1 50天肝细胞明显肿胀,细胞排列紊乱,散在大量的红细胞,部分区域肝细胞胞浆透明,呈气球样变性.

对照组和实验组肝脏超微机构的病理变化显示：观察发现,对照组肝细胞呈多边形,胞浆丰富,核膜完整,核圆,核仁清晰,染色质均匀分布,细胞内可见丰富的线粒体及粗面内质网.线粒体结构清晰,基质丰富.内质网上富含核糖体,周围胞浆内可见大量糖原颗粒.实验组大鼠肝脏可见细胞核形态异常,核皱缩,核膜内陷,细胞质内细胞器相对减少,脂滴增多,粗面内质网减少.线粒体减少、肿胀板层减少.

3.4肝功能生化指标检测结果

3.4.1 血清谷丙转氨酶和谷草转氨酶的检测结果

由表3可知,随着铝暴露时间的增加,血清ALT活性逐渐增高,存在染铝时间效应关系,1 20天、1 50天实验组与对照组相比差异极显著(P<0.01)；90天实验组与对照组间无明显差异.血清AST活性随染铝暴露时间的增加显著增高,90天实验组与对照组间差异显著(P<O. 05)；120天,1 50天实验组与对照组相比差异极显著(P<0.01).

由表4可知,随铝暴露时间的增加,血清TP含量呈先升高后降低的趋势,90天实验组相比对照组升高,1 20天、1 50天实验组相比对照组降低,各时间点实验组与对照组间差异均极显著(P<0.01).随铝暴露时间的增加,血清AI』B含量

3．4．3血清总胆红素和直接胆红素含量的检测结果呈先升高后降低趋势,90天ALB含量显著高于对照组(P<0. 01)；1 20天、1 50天实验组与对照组相比呈下降趋势；1 20天实验组与对照组相比无显著性差异(P>0.05)；1 50天实验组显著低于对照组(P<0.05).

由表5可知,随铝暴露时间的增加,血清TBIL含量呈升高趋势,1 20天、1 50天实验组和对照组相比差异极显著(P<0. 01)；90天实验组与对照组相比无显著差异(P>0.05).血清DBIL含量随铝暴露时间的增加呈下降趋势,1 50天实验组与对照组间差异极显著(P<0.01)；90天、120天实验组与对照组间无明显差异(P>0.05).

3.4．1 血清胆汁酸含量的检测结果

由表6可知,随铝暴露时间的增加,血清TBA含量总体呈上升趋势,90天、1 50天实验组与对照组相比升高极显著3.5血清和肝脏抗氧化功能的检测结果3.5.1 血清和肝脏中GSH - Px活性检测结果(P<0.01)；1 20天实验组与对照组相比差异显著(P<0.05).

由表7可知,随铝暴露时间的增加,血清与肝脏中GSH Px活性呈下降趋势.血清、肝脏中,各时间点实验组与对3.5.2血清和肝脏中SOD活性检测结果照组间差异均极显著(P<0.01).

由表8可知,随铝暴露时间的增加,90天实验组血清SOD活性与对照相比呈上升趋势,组间差异不显著(P>0. 05)；120天、1 50天实验组与对照组相比呈下降趋势,组间差异极显著(P<0.01).肝脏SOD活性呈先上升后下降趋3.5.3 血清和肝脏中MDA含量检测结果势,90天实验组与对照组相比上升,120天、1 50天实验组与对照组相比下降,90天、1 20天实验组与对照组间差异均不显著(P>0.05),1 50天实验组与对照组组间差异极显著(P<0.01).

由表9可知,随铝暴露时间的增加,血清、肝脏MDA含量呈上升趋势.血清中,1 20天实验组与对照组间差异显著(P<0.05),1 50天实验组与对照组间差异极显著(P<0. 01),90天实验组与对照组相比无明显差异(P>0.05)；肝脏MDA含量各时间点实验组与对照组间差异均极显著(P<0.01).

4 结论

铝暴露大鼠生长缓慢,体重下降,肝脏脏器系数降低,剖检ILIJ现病理性损伤.主要表现为肝脏细胞肿胀,排列紊乱,脂肪变性,脂滴增多,肝血窦大量红细胞浸润,细胞核固缩、溶解,核膜内陷,线粒体肿胀,溶酶体增多,粗面内质网减少,表明铝暴露可引起肝脏形态和功能的改变.而且,生化手段检测也证明了铝暴露大鼠血清AST、AIL活性增加,血清TBIL、TBA含量升高,TP、ALB含量降低,表明铝暴露可引起肝脏损伤,导致肝功能的改变.原因在于铝暴露能够诱导大鼠肝脏组织发生氧化应激,引起GSH - Px、S()I)活力降低,MDA含量升高,从而破坏机体抗氧化防御系统及清除自由基功能,造成大鼠肝脏组织发生氧化损伤.

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