地方性氟中毒家兔的心、肝、肾组织病理学特征*

江梦露, 李颖, 官志忠, 段庆红**

(1.贵州医科大学附属医院 影像科, 贵州 贵阳 550004; 2.贵州医科大学附属肿瘤医院 影像科, 贵州 贵阳 550003; 3.贵州医科大学 地方病与少数民族性疾病教育部重点实验室, 贵州 贵阳 550004; 4.贵州省医学分子生物学重点实验室, 贵州 贵阳 550004)

地方性氟中毒(endemic fluorosis)是由于人体长期摄入过量的氟在体内积蓄,从而发生的慢性中毒性疾病,简称地氟病［1-3］。虽然地氟病主要以牙齿和骨骼的损害为主,但研究证实地氟病还可以累及心、肝、肾等非骨相器官、引起相应的症状,是一种全身性的氟中毒病症［4］。地氟病虽然可以造成机体多器官的损害,但是其发生机制尚不明确,目前讨论较多的主要是氧化应激、信号转导系统改变、受体改变等学说［5-9］,本研究通过比较正常家兔和不同染氟时间家兔的心、肝、肾病理形态学变化,讨论氟中毒对非骨相器官组织形态学的损害,为后续研究氟中毒的发病机制提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1实验动物 选择24只健康清洁级的家兔,由贵州医科大学实验动物中心提供［合格证号SYXK(黔)2018-0001］,体质量(2.2±0.3)kg。实验家兔置于贵州医科大学实验动物中心饲养,本研究获贵州医科大学动物伦理委员会批准(编号1901082)。

1.1.2药物与试剂 分析纯氟化钠(国药集团化学试剂有限公司),戊巴比妥钠(北京鼎国昌盛生物技术有限公司),10%中性福尔马林溶液,CBS-F-Z型春花牌复合氟电机(上海电科仪器股份有限公司)。

1.2 研究方法

1.2.1家兔地方性氟中毒模型 将442 mg分析纯氟化钠溶于自来水1 000 mL中,配成浓度为200 mg/L的含氟水。24只家兔随机分为3组,每组8只。对照组中4只家兔饮用自来水10周、另4只家兔饮用自来水20周(氟含量<0.75 mg/L),10周组饮用200 mg/L含氟水10周,20周组饮用200 mg/L含氟水20周;观察3组家兔生长情况。

1.2.2骨氟含量测定及心肾肝组织学观察 各组动物实验周期完成后,所有家兔按1 mL/kg注入3%戊巴比妥钠水溶液处死,取出家兔右侧股骨称重并且标记,置于马弗炉650 ℃高温灰化2 h、制成骨粉,每个家兔取骨粉0.1 g、采用氟离子选择电极法测量骨氟含量;在处死家兔同时肉眼观察家兔心脏、肾脏、肝脏的外观变化,并取家兔心脏、肾脏、肝脏部分组织,10%中性福尔马林溶液固定、石蜡包埋、切片及苏木素-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色,光学显微镜观察各脏器形态学变化。

1.3 统计学分析

2 结果

2.1 实验动物的一般情况

在实验期间,对照组家兔食欲良好,饮水量稳定;10周组和20周组家兔染氟20 d 左右出现不同程度的食欲下降,进水量减少。3组家兔体长、体质量均有增加,但10周组和20周组家兔的体长、体质量平均增长率略低于对照组,差异无统计学意义(P>0.05)。见图1。

图1 3组家兔体长、体质量变化

2.2 骨氟含量

对照组、10周组、20周组家兔的骨氟含量分别为(548.33±41.65) mg/kg、(1 709.40±236.91) mg/kg、(2 754.65±427.61) mg/kg,10周组和20周组家兔的骨氟含量均显著高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。见图2。

注：(1)与对照组相比,P<0.05。

2.3 心、肝、肾大体标本及组织学特征

与对照组相比,10周组和20周组家兔的心脏充血,肝脏体积稍增大、呈暗红色,肾脏颜色苍白。见图3。

图3 3组家兔心、肝、肾外观特征

与对照组相比,光镜下见:10周组、20周组家兔心肌横纹模糊、纤维肿胀、界限不清,部分正常心肌细胞纤维化,未见明显炎性细胞浸润;肝细胞排列紊乱、部分出现水肿、胞浆疏松、空泡变性,肝脏出现脂肪样变,汇管区见淤血;部分肾小球结构完整,肾小管上皮细胞可见空泡样变、胞浆疏松、偶见局灶性坏死,周围可见大量炎性细胞浸润。见图4。

图4 3组家兔各脏器组织形态学特征(HE,×200)

3 讨论

氟可以通过机体呼吸道、消化道等多种途径进入身体,从而引起全身多个器官出现慢性中毒性症状［10-13］。本研究通过对家兔一般情况的观察以及对骨氟含量的定量测定,来说明成功复制了家兔地方性氟中毒模型。

本研究观察到地方性氟中毒家兔心肌横纹模糊,心肌纤维化,这可能与F-是一种强氧化剂,化学性质十分活泼,易与Ca2+等元素结合有关［14］或者与过量氟导致机体NO含量增多,抗氧化能力降低有关［2］,从而导致心血管受损。戴绍宏等人［15］发现染氟组大鼠心肌充血,组织坏死,说明氟确实对心肌细胞产生了影响。

本研究发现染氟组肝脏细胞主要出现脂肪样变,汇管区淤血,细胞排列紊乱。肝脏是机体主要的解毒器官,具有强大的解毒、吞噬和防御功能,但是当有害物质超出肝脏可承受范围时,就会引起相应的改变［15-16］。已有实验说明氟可以打破机体内氧化和抗氧化系统的相对平衡,干扰氧代谢,导致氧自由基增多,生物膜脂质结构异常改变,组织中脂质过氧化物增多,机体抗氧化水平降低,诱导机体发生脂质过氧化,并有大量脂滴出现［17-21］。与上述实验结果吻合。

氟经过消化道、呼吸道吸收后,约有50%的氟可通过肾脏以尿液形式排出体外［22］,所以肾脏也是氟中毒非骨相损伤的主要器官之一,尤其肾小管负责对原尿的重吸收,对肾小管上皮细胞易造成其变性、坏死［23］。本研究发现染氟组肾小管细胞脂肪变性、坏死,周围有炎性细胞。于琳华等人［24］发现多量氟导致大鼠肾小管上皮细胞水肿、坏死,伴随有钙化,肾间质内有淋巴细胞和肉芽肿形成。与本研究结果大致相符。

综上所述,地氟病是严重危害人类的全身性疾病,中国是地氟病流行范围最广的国家之一,病区人口高达3 430多万人［25］。经实验已证实氟中毒可以引起机体心、肝、肾病理变化,以肝、肾细胞脂肪变性、心肌纤维化显著,但其具体的致病途径和机制尚未完全明确,在今后研究可进一步探讨,以便更好地帮助地氟病的预防和救治。