甲醛對人類健康的威脅已經成為人們最擔憂的問題之一. 隨著工業化程度的提高,環境污染也越來越嚴重,室內外空氣中包括甲醛在內的有害物質對人類健康的威脅也日益受到重視. 甲醛生產工藝簡單,價格低廉,在工業上用途很廣泛,常作為防腐劑、固定劑、粘合劑等用于工業生產. 室內裝修的板材和油漆中也含有甲醛,成為居室空氣污染的主要來源. 室外環境中的甲醛主要來自汽車排放的尾氣、化工產品以及工業氣體排放.這些日益增多的室內外環境問題是影響人類健康的主要因素. 我國是肝癌\\(HCC\\) 發病率較高的國家之一,近20 年來肝癌的病死率呈上升趨勢,已成為我國第 2 位惡性腫瘤. 肝纖維化是慢性肝損傷后炎癥導致肝臟內纖維結締組織異常沉積的病理過程,并進一步發展為肝癌. 肝纖維化是一個獨立的疾病,它是許多肝臟疾病的中間發展環節. 而環境因素誘發肝病的報道也有不少,本研究試圖用甲醛腹腔注射的方法模擬環境甲醛的毒性,并輔之以低濃度的甲醛飲水,觀察小鼠行為變化,測量體重的增長情況,并通過石蠟切片觀察小鼠肝細胞的病理性變化,探討甲醛對小鼠的肝臟組織及細胞的毒性作用.
1、 材料與方法
1. 1 實驗材料
1. 1. 1 實驗動物
取雄性昆明小鼠 16 只\\(購于第四軍醫大學實驗動物中心\\) ,體重 20 ~30 g. 實驗期間小鼠自由飲水、進食.
1. 1. 2 主要試劑
15% 的甲醛溶液、10% 福爾馬林溶液、乙醇溶液、無水乙醇、鹽酸乙醇、伊紅、蘇木精、蛋白甘油、二甲苯、石蠟、中性樹膠等.
1. 1. 3 實驗儀器
超凈工作臺、解剖工具 1 套、恒溫水浴箱、電子天平、染缸、切片機、烤片機、光學顯微鏡\\(OLYMPUSBX50\\) 、照相機\\(Canon powershot A650 IS\\) .
1. 2 實驗方法
1. 2. 1 實驗分組
實驗前飼養小鼠 1 周,無不良反應,飲食飲水正常者納入實驗. 隨機將小鼠分為實驗組\\(12 只\\) 和對照組\\(4 只\\) .
1. 2. 2 試驗方法
在無菌條件下,實驗組小鼠腹腔注射純凈水配成的 15% 的甲醛溶液. 每星期周一和周四上午 10∶ 00注射 1 次,注射量為 1 mL/kg. 同時每天用 1%的甲醛溶液喂養小鼠,觀察小鼠行為變化. 在甲醛處理后第3、6、8 周,分別處死實驗組小鼠各 4 只. 對照組小鼠在第 6、8 周分別處死 2 只.
1. 2. 3 行為觀察
每日觀察并記錄小鼠的食量、外觀體征及行為活動等變化.
1. 2. 4 肝組織的形態及病理學觀察
\\(1\\) 肝組織形態的肉眼觀察
將小鼠脫臼處死,打開腹腔,取出肝臟組織,用生理鹽水反復沖洗后,觀察其形態、顏色等變化.\\(2\\) 小鼠肝臟組織石蠟切片的制作。取新鮮肝臟組織,用生理鹽水反復沖洗后,置于 10% 福爾馬林溶液中固定過夜,常規脫水石蠟包埋,制作切片,切片厚 7 μm,蘇木精—伊紅\\(HE\\) 染色,光學顯微鏡下觀察組織形態特征的變化.
1. 3 統計分析
數據用 4 個獨立樣本的均數 ± 標準差來表示 \\(x ± s\\) ,用 F 檢驗來分析不同組之間的差異顯著性,顯著性水平定為 P <0. 05. 所有結果通過 SPSS 統計學軟件來完成.
2、 結果
2. 1 小鼠行為及體重變化
注射甲醛后,實驗組小鼠表現為群聚、少動,隨后又恢復了正常的飲食等活動. 與對照組對比,發現實驗組小鼠毛色發黃蓬亂. 分別在實驗初始和第 3、6、8 周稱量小鼠體重并取其平均值,結果顯示小鼠的體重均呈增長趨勢,且與對照組小鼠體重比較,實驗組小鼠體重增長趨勢緩慢\\(如圖 1\\) . 比較小鼠第 8 周與初始體重,得到實驗組小鼠平均體重增加了 4. 80 g,對照組小鼠平均體重增加了 8. 62 g.
2. 2 肝組織的形態及病理學觀察
2. 2. 1 肉眼觀察
對照組小鼠肝臟表面光滑脆弱,顏色鮮紅,富有光澤,皮下脂肪白而亮,沒有任何病理性變化. 而實驗組小鼠中,第 3、6 周肝臟表面變化不明顯,相比之下,第 8 周小鼠肝臟顏色暗淡發黃,表面粗糙并出現深色斑點,邊緣銳利.
2. 2. 2 光鏡觀察
光學顯微鏡下觀察,對照組小鼠肝臟組織細胞形態正常,無任何病理變化,而實驗性小鼠肝臟組織中 Disse 間隙增大,組織有不同程度的松散,HSC 數目增多,并不同程度地活化為肌成纖維細胞\\(myofibroblast,MFB\\) . 在第 3 周處死的小鼠肝細胞中,有少數的細胞核裂解,HSC 數量稍有增多;在第6 周處死的小鼠肝臟組織中,可見多數細胞核裂解和形變,HSC 數量明顯增加; 在第8 周處死的小鼠肝臟細胞中,絕大多數肝細胞核裂解,細胞明顯形變,分布于肝血竇的 Disse 道內肌成纖維細胞非常多 .
3、 討論
3. 1 小鼠行為變化
甲醛注射后,小鼠大都表現出群聚、安靜、懶惰,隨后又表現正常. 實驗組小鼠毛色發黃蓬亂,體重增加緩慢. 因為肝損傷除了發生肝細胞變性、壞死、周圍纖維組織和再生細胞增生等主要病理改變外,還存在著變性細胞排泄功能下降,肝內膽汁淤積及新生肝細胞、膽小管功能不全等表現,同時肝功能受損,消化吸收能力降低,且隨著實驗時間的延長,小鼠病變加重.
3. 2 肝組織的形態及病理學觀察
對照組小鼠肝臟組織顏色鮮艷,表面光滑并富有光澤. 肝細胞多為單核,肝小葉結構清晰,肝板呈條索狀,圍繞中央靜脈呈放射狀排列,血竇內皮細胞\\(endothelial cell\\) 與肝細胞\\(hepatocyte\\) 之間有狹窄間隙,即竇周間隙或 Disse 間隙,是肝細胞與血液之間進行物質交換的場所. 第 3 周的小鼠肝臟標本看不到明顯的病變,但在石蠟切片中可觀察到肝臟組織變得松散,Disse 間隙增大,HSC 較對照組切片\\(圖3A\\)明顯增多. 第 8 周小鼠肝臟標本出現明顯病變,表面明顯粗糙不平,顏色暗淡,還出現深色斑點,在石蠟切片中可觀察到肝臟肌成纖維細胞樣細胞數目增多. 因為在毒性物質持續作用使肝臟受損時,HSC被激活并轉化為肌成纖維細胞樣細胞,并產生大量的膠原纖維,使基質中的膠原纖維大量沉積,從而促進肝纖維化的發生及進展,這是肝纖維化發生發展的核心環節. HSC 通過自分泌作用不斷刺激自身分裂增殖并大量合成和分泌膠原等各種細胞外基質,同時,還可通過旁分泌作用激活其他尚處于“靜止”狀態的HSC. HSC 又稱 Ito 細胞、儲脂細胞、竇周細胞等,位于竇周 Disse 間隙和肝細胞間窩內,胞質富含類維生素 A 脂滴,HSC 是肝纖維化時細胞外基質的最主要來源細胞,其活化是肝纖維化發生的關鍵和中心. 隨著誘導時間的延長,HSC 不同程度地增多,說明甲醛誘導的小鼠肝臟逐漸發生了損傷病變及纖維化.在以往的研究中多用 CCl4誘導建立動物肝纖維化模型,筆者利用甲醛誘導小鼠肝病變及其肝纖維化,初步說明甲醛也容易造成肝臟損傷. 且用低濃度的甲醛溶于小鼠的日常飲水中,引發的小鼠肝臟病變接近自然發生過程,避免了在灌胃過程中的操作對小鼠造成的機械損傷,這種肝臟損傷模型的建立也為肝病研究提供了一定的實驗動物模型基礎.
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