测试铝暴露对大鼠肝结构和功能是否有影响

铝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。下面一起来具体了解一下：

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。

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。铝暴露的大鼠中央静脉扩张充血，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，而人体器官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。

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%福尔马林磷酸盐缓冲液中，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：硫代巴比妥酸法；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±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。