硼酸钠对小鼠的急性毒性实验研究

王靳琎 李雪莹 易进科 赵蓓玲 黄慧敏 魏 英

1.湖北医药学院附属国药东风总医院，湖北十堰 442008；2.湖北医药学院第二临床学院，湖北十堰 442008

硼存在于植物和饮用水中，是生物体完成生命周期必不可少的元素[1]。硼对人类和动物的钙离子代谢、骨骼生长和维持、胰岛素代谢等都具有重要作用[2]。硼摄入不足会导致骨骼发育和免疫功能受损以及一定程度的发育缺陷，过高浓度的硼会对胚胎的增殖分化产生不良影响[3]。以上均表明，只有补充适当剂量的硼才有益处。硼作为非金属元素，广泛应用于工农业和医药卫生等领域[4]。然而，硼的过量摄入或长期暴露对动物机体产生明显损伤甚至毒性作用。高剂量的硼可引起应激性胃肠道紊乱，肾小管肿胀和颗粒变性；抑制大鼠和肉鸡免疫器官生长发育[5]。目前并没有关于硼的统一质量标准，硼的生物效应及毒性作用机制尚未完全明确。本研究以C3H/HeN 小鼠为实验对象，测定小鼠硼酸钠半数致死量；记录小鼠的临床表现、体重、解剖学变化；采用HE 染色观察内脏组织病理学改变，以期为硼的后续研究及其在生产生活中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 药品

硼酸钠（Borax），分析纯，纯度≥99.5%，购于天津博迪化工股份有限公司。预实验时称取10 g 硼酸钠溶于60℃的50 g 去离子水中，冷却至37℃后进行灌胃处理。正式实验按照预实验结果，分别称取一定量的硼酸钠溶于60℃的去离子水中，制备对应浓度的实验试剂，冷却至37℃灌胃处理。

1.2 实验动物

SPF 级C3H/HeN 小鼠120 只，雌雄各半，体重18 ～20 g，购于湖北医药学院动物实验中心[SCXK（京）2016-0011]，室内温度20 ～25℃，相对湿度40%～60%。动物实验按照《实验动物管理与使用指南》进行，本研究已获湖北医药学院动物实验伦理委员会批准。

1.3 实验方法

1.3.1 小鼠急性毒性预实验 SPF 级C3H/HeN 小鼠40 只，雌雄各半，体重18 ～20 g，实验前禁食不禁水12 h，将硼酸钠按照小鼠最大体积0.4 ml/10 g 体重单次灌胃给药，观察记录小鼠死亡情况，根据给药后的状态和死亡数量，调节给药剂量，找出各组小鼠全死亡和不死亡的剂量，并根据预实验结果进行正式实验[6]。

1.3.2 小鼠急性毒性实验 SPF 级C3H/HeN 小鼠80 只，体重18 ～20 g，随机分成8 组，分别为对照组（蒸馏水，含硼量为0）、实验组[硼酸钠7 个剂量组（2.00、2.40、2.88、3.46、4.15、4.98 和5.97 mg/g）（Bliss 法）]，每组各10 只，雌雄各半，实验前禁食不禁水12 h，灌胃单次给予不同剂量的硼酸钠，对照组给予等体积的蒸馏水，灌胃3 h 后自由饮水进食。

1.3.3 观察指标 给药后连续观察14 d，记录第1、7、14 天体重。观察小鼠运动，呼吸、皮毛和分泌物。记录中毒症状、严重程度、持续时间和死亡情况，及时解剖死亡小鼠，观察脏器色泽、质地和体积，脏器组织用4%多聚甲醛浸泡，石蜡包埋，切片HE 染色，显微镜下观察组织结构和细胞形态。

1.4 统计学方法

应用SPSS 25.0 统计学软件处理分析数据。计量资料用均数±标准差（± s）表示，多组间比较采用单因素方差分析，计算LD50和LD50的95%置信区间和回归方程。P＜ 0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 预实验结果

2.00 mg/g 剂量时，小鼠出现不同程度的活动减少，困倦，被毛蓬乱。剂量≥2.40 mg/g 时，小鼠出现畏寒，嗜睡，肌肉僵直，呼吸急促，抽搐，大小便失禁，死亡（见图1A、B）。剂量为5.97 mg/g 时，小鼠24 h 内全部死亡。各组存活小鼠多在3 ～4 h 开始自主进食饮水，24 h 内排稀软便，48 h 后恢复正常，活动自如。根据预实验结果，分为2.00、2.40、2.88、3.46、4.15、4.98 和5.97 mg/g 7 个硼酸钠实验组，进行后续实验。

图1 小鼠一般体征图

2.2 小鼠死亡情况

5.97 mg/g 硼酸钠处理5 min 后，小鼠出现死亡。2.88 ～4.98 mg/g 硼酸钠组小鼠死亡多数发生在24 h内。14 d 内，2.00 和2.40 mg/g 硼酸钠组及对照组小鼠均未出现死亡（表1）。硼酸钠对雄鼠和雌鼠的LD50分别为3.794 和3.646 mg/g（表2）。

表1 给予硼酸钠或纯水的C3H/HeN小鼠的死亡数量（n）

表2 硼酸钠对小鼠毒性效应的统计分析

2.3 体重变化

小鼠初始体重为18 ～20 g，第1、7、14 天小鼠体重见表3。2.00 ～4.98 mg/g 硼酸钠组和对照组之间未观察到体重差异。5.97 mg/g 硼酸钠组小鼠因死亡，无法与对照组进行比较。说明一次口服硼酸钠对小鼠的生长无明显影响。

表3 给予不同剂量硼酸钠和对照组小鼠的平均体重（g，± s）

表3 给予不同剂量硼酸钠和对照组小鼠的平均体重（g，± s）

注 “-”表示无数据

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2.4 硼酸钠急性暴露对特定器官重量的影响

对死亡小鼠及时解剖，肉眼见胃肠臌胀，肠管透明（图2），心、肝、脾等器官体积、颜色、质地未发现明显变化。14 d 实验结束，小鼠称重后行脊椎脱臼处死，解剖取各脏器。计算脏器指数：脏器指数=脏器（g）/体重（g）×100%。各器官指数无显著变化，见表4。

表4 硼酸钠急性暴露对小鼠脏器指数的影响（± s）

表4 硼酸钠急性暴露对小鼠脏器指数的影响（± s）

注 “-”表示无数据

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图2 小鼠解剖情况

2.5 组织病理学结果

硼酸钠4.98 mg/g 组小鼠肝细胞水肿，肝脏中央静脉扩张淤血；肺泡上皮结构正常，肺泡隔毛细血管扩张淤血、淋巴细胞浸润，肺泡腔中有少量红细胞漏出；肾小球和肾小管间质出现淤血；脑组织、心脏、脾脏未见异常。见图3。

图3 镜检组织病理观察（HE 染色，200×）

3 讨论

硼有多种功效，从抗炎抗氧化到调节身体各系统[7-8]。硼酸钠作为饮食和药物补充剂广泛用于不同场合，研究表明，饮食中适当添加硼酸钠可降低肺癌、乳腺癌、胶质母细胞瘤等恶性肿瘤风险[9-11]。课题组前期研究发现，硼对肝癌有防治作用[12]。然而，高硼状态对人和不同动物有细胞毒性。为确定硼酸钠的安全范围，本研究以C3H/HeN 小鼠为研究对象，明确了硼酸钠经口一次给药雄性小鼠LD50为3.794 mg/g，雌性小鼠LD50为3.646 mg/g。

据报道，给予硼酸钠后，大鼠出现抑郁、共济失调、抽搐甚至死亡，雄性和雌性大鼠硼酸钠LD50分别为4.50 和4.98 mg/g[13]。世界卫生组织有关化学品急性毒性分级原则（The WHO Remended Classification of Pesticides by Hazard and Guidelines to Classification 1990-1991），规定的LD50显示，极高毒性：＜0.005 mg/g；高毒危险：0.005 ～0.05 mg/g；中毒危险：0.05 ～0.50 mg/g；轻度危险：＞0.5 mg/g。本研究中，雄性和雌性小鼠硼酸钠的LD50分别为3.794 和3.646 mg/g，可推断硼酸钠属于低毒化合物。

人急性硼中毒时，表现出皮炎、腹泻、恶心呕吐、乏力等症状；慢性中毒时，出现食欲缺乏、体重下降、恶心等症状[14]。本研究中小鼠急性中毒后出现腹泻等症状，HE 染色发现，肝、肺、肾出现不同程度的水肿，淤血这与报道大体一致。90%的硼从胃肠道内吸收，大部分由尿排出[15]。高剂量硼会导致人肾小管细胞混浊肿胀、颗粒变性[16]。本研究中，给予硼酸钠后，小鼠肝和肾均出现明显病理性变化，这可能是高硼环境下，肝脏代谢解毒功能和肾脏排泌功能受损，导致硼大量蓄积，对肝、肾造成严重损伤，但具体的作用机制有待深入研究。

综上，雄性小鼠硼酸钠LD50为3.794 mg/g，雌性为3.646 mg/g，属于低毒化合物；急性硼酸钠中毒对小鼠有明显的毒性作用，随硼酸钠剂量的增加，其毒性作用逐渐加重。