人工复制小鼠铜离子中毒的病理变化研究

发布时间：2015-03-03 18:43

庄晓薇
（山东省临朐县畜牧局，山东 临朐  262600）

摘要：采用硫酸铜灌胃的方式对小鼠铜中毒的临床表现及组织器官的病理变化进行观察。结果表明，高剂量组的死亡率高于中剂量和低剂量组。高剂量小鼠组器官的病理形态学观察表现为肝脂肪变性和颗粒变性，肝细胞呈现蜂窝状外观；低剂量组和中剂量组小鼠肝细胞肿大，胞浆内充满红染的细微颗粒。低剂量组小鼠肾小管出现颗粒变性，肾小管上皮细胞肿胀，使管腔变小或狭窄，间质毛细血管扩张，充血；中剂量组小鼠肾小管出现明显颗粒变性，管腔中有许多红染蛋白质物质，出现管型。部分肾小管壁细胞结构被破坏；高剂量组小鼠肾小管上皮坏死、崩解、脱落于管腔中。结果表明，铜中毒主要损害肝脏、肾脏等组织器官，最终导致发病甚至死亡。
关键词：铜中毒；病理变化；小白鼠
中图分类号：R-33                文献标识码：A                文章编号：1007－273X（２０１３）０7-0015-04

铜元素普遍存在于动物、植物和微生物体内，是所有低等动物和脊椎动物的必需微量元素之一。自1925年被首次报道后，铜作为动植物营养必需微量元素的作用逐渐被人们所认识并不断被研究［1］。研究表明，在饲料中添加适量的铜，可明显提高动物的生产性能。铜在现代畜牧业中已被广泛应用，并取得了较好的经济效益。近年来，由于饲料中铜的过量添加而导致的动物中毒现象常时有发生［2］。许多铜盐如硫酸铜、次醋酸铜、碳酸铜、氯化铜、氧化亚铜、硝酸铜、石油酸铜、三氯酚铜等作为杀虫剂、浸种剂、杀真菌剂、驱虫剂、灭螺剂或木材防腐剂［3］被广泛使用，也常常给家畜养殖带来巨大的潜在危险，动物误食铜盐后就会发生铜中毒。此外，一些植物含有吡咯类生物碱的有毒植物（如三叶草、千里光和天荞莱属植物）能够增强铜与肝脏的亲和力，使铜在肝脏蓄积而不能正常排出；另一些含有肝毒性生物碱的植物会造成动物肝细胞的损伤，从而使铜在肝脏的代谢出现异常，也能使动物体内蓄铜过多而中毒［4］。
    已有的研究表明，各种动物对铜的敏感性存在较大的差异［5］。绵羊敏感性最高，高于其他动物［6］。各种动物铜中毒剂量各不相同［7-13］。目前对动物铜中毒的研究主要集中于中毒剂量、临床表现、病理变化、血液生化指标以及发病机理等方面，铜在动物体内蓄积至一定阶段后，会突然出现严重的溶血及肝肾损伤，并最终死亡［14］。动物发生铜中毒时，6-磷酸葡萄糖脱氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶活性降低，而丙氨酸氨基转移酶、天门冬氨酸氨基转移酶、乳酸脱氢酶等酶活性升高。
    动物的铜中毒习惯上分为急性中毒和慢性中毒。急性铜中毒主要以明显的胃肠炎为临床症状，表现为恶心、流涎、腹泻、剧烈腹痛［15］。慢性铜中毒主要以溶血症状为主要临床症状，本试验通过研究小鼠铜中毒，观察铜离子对小鼠心、肝、脾、肺、肾的影响，从而研究铜中毒对机体组织器官的病理损害，探讨发病机理，为临床诊断和基础研究提供科学依据。
1  材料与方法
1.1  试验材料
1.1.1  试验动物  小鼠 (24 只，体重 18~22 g)，购买于青岛农业大学动物科技学院，饲养温度 22~26 ℃，光照12 h/d。
1.1.2  试剂和仪器  无水乙醇 (湖南江虹试剂有限公司)、二甲苯 (上海实验试剂有限公司)、苏木素 (上海标本模型厂)、伊红染色素 (上海试剂三厂)、切片石蜡 (上海标本模型厂)、中性树胶 (上海标本模型厂)、福尔马林、碳酸锂饱和液等。
    Motic奥林巴斯显微摄影系统、YD202型石蜡切片机。
1.2  试验方法
1.2.1  动物分组  室内暂养一周后，试验小鼠被随机分成4组：即对照组、硫酸铜溶液低剂量组（50 mg/kg）、中剂量组 （100 mg/kg）和硫酸铜溶液高剂量组（200 mg/kg）。硫酸铜溶液经口灌胃小鼠，对照组以等量生理盐水代替硫酸铜。每天中午进行灌胃，

不限饮水，自由采食，共连续灌胃 15 d。试验期间，温度22~26 ℃，光照 12 h。
1.2.2  临床观察  试验期间每日进行临床观察，记录临床症状。在试验进行的第 10 天和第11天，高剂量组有 3 只小鼠死亡，中剂量组在第 14 天有 1 只小鼠死亡。死亡的小鼠立即取其脏器，余下的小鼠在试验期满时采用人工脱颈致死法进行剖杀，并取心、肝、脾、肺、肾进行观察，之后放入福尔马林固定液中固定。
1.2.3  病理组织学观察  取病变与正常组织的交界处的实质脏器 (心、肝、脾、肺、肾)制作病理组织切片，观察各个脏器的病理变化。
2  结果与分析
2.1  临床症状与病理变化
    硫酸铜溶液高剂量组小鼠临床表现食欲废绝，精神沉郁，缩头，全身震颤，卧地不起，排黑褐色粪便，脾脏体积缩小，重量减轻，色泽变淡，肝呈黄褐色，质脆易碎，胆囊膨大充满蓝绿色胆汁，死亡病例还可见肾轻度肿大。硫酸铜溶液中剂量组小鼠表现为食欲废绝，精神沉郁，脾脏体积缩小，重量减轻，色泽变淡，肝呈黄褐色。硫酸铜溶液低剂量组小鼠无明显的变化。
3.2  病理组织学变化
    肝脏：硫酸铜溶液低剂量组和中剂量组小鼠肝细胞肿大，胞浆内充满红染的细微颗粒，中央静脉、肝窦以及间质小血管内充满红细胞。硫酸铜溶液高剂量组小鼠肝脏出现明显颗粒变性和脂肪变性，肝细胞肿大，胞浆内充满大量红染的细微颗粒或圆形空泡，细胞呈现蜂窝状外观（图1）。部分病例可见局灶性坏死，内肝细胞索排列紊乱，肝细胞胞浆红染，细胞核出现固缩和碎裂（图2）。中央静脉内红细胞不清楚，只见红染丝网状物质充满血管。

   肺：在硫酸铜溶液中剂量和高剂量组小鼠可见小血管和毛细血管明显扩张，内充满红细胞（图5）。高剂量组中部分小鼠肺泡腔内有少量红染浆液（图6），部分小鼠肺泡扩张出现肺泡性肺气肿。
    肾脏：硫酸铜溶液低剂量组小鼠肾小管出现颗粒变性，肾小管上皮细胞肿胀，使管腔变小或狭窄（图7），间质毛细血管扩张，充血。硫酸铜溶液中剂量组小鼠肾小管出现明显颗粒变性，管腔中有许多红染蛋白质物质，出现管型（图8）。部分肾小管壁细胞结构被破坏。硫酸铜溶液高剂量组小鼠肾小管上皮坏死、崩解、脱落于管腔中。
 3  小结与讨论
    本试验采用3组不同浓度的硫酸铜溶液对小鼠进行攻毒，分别为低剂量、中剂量和高剂量，时间为15 d。高剂量组小鼠在试验期间有死亡现象，临床病理症状表现为食欲废绝，精神沉郁，缩头，全身震颤，卧地不起，排黑褐色粪便，脾脏体积缩小，重量减轻，色泽变淡，肝呈黄褐色，，质脆易碎，胆囊膨大充满蓝绿色胆汁，死亡病例还可见肾轻度肿大。中等剂量组小鼠表现为食欲废绝，精神沉郁，脾脏体积缩小，重量减轻，色泽变淡，肝呈黄褐色。低剂量组小鼠眼观则无明显变化。本试验结果为动物铜中毒的系统研究提供了动物模型，也可供临床或发病现场诊断和治疗铜中毒做参考，从小鼠发病时间、病程经过、死亡情况的综合分析，笔者认为硫酸铜溶液低剂量和中剂量可引起慢性铜中毒。硫酸铜溶液高剂量可引起小鼠的急性铜中毒，表明铜的中毒病理表现因动物种类和铜中毒剂量各异。
    病理形态学的研究表明，小鼠铜中毒病变靶器官是肝脏、肾脏、消化道和免疫器官，与铜盐的刺激和腐蚀作用、铜在体内组织分布及蓄积特点和铜排出密切相关。由于铜盐具有强烈的刺激和腐蚀作用，铜盐进入消化道便引起剧烈反应和造成严重的病理损害，表现为肌胃角质层增厚、皲裂乃至呈绒毛状，肠黏膜上皮变性坏死，肠绒毛断裂，这是铜盐直接作用于胃肠道黏膜的结果，导致胃肠功能受损，铜被吸收进入体内后主要在肝脏蓄积，随着时间的增长铜的蓄积量大幅度增加。铜的蓄积一旦超过肝脏对其的利用，在释放入血之前便对肝细胞造成直接的损害作用，引起肝细胞肿大，颗粒变性和脂肪变性，胞浆内充满大量红染的细微颗粒或圆形空泡,细胞呈现蜂窝状外观。至于脏脏中蓄积的铜大量释放入血引起血铜升高时，肝铜含量仍未降低，且表现出极强的时间-剂量效应，故肝铜可作为评价铜状态的一个敏感指标。肝铜蓄积到一定程度时则大量释放入血引起血铜升高，同时。肾铜浓度也随之升高，造成肾小管上皮细胞的损伤，导致肾功能受损。
    发生铜中毒时，造成了广泛性实质脏器的损伤和出血，尤其是肝脏、肠道和肾脏的病理性损伤更明显。肝脏：低剂量组和中剂量组小鼠肝细胞肿大，胞浆内充满红染的细微颗粒，中央静脉、肝窦以及间质小血管内充满红细胞。高剂量组小鼠肝脏出现明显颗粒变性和脂肪变性，肝细胞肿大，胞浆内充满大量红染的细微颗粒或圆形空泡,细胞呈现蜂窝状外观，部分病例可见局灶性坏死，内肝细胞索排列紊乱，肝细胞胞浆红染，细胞核出现固缩和碎裂，中央静脉内红细胞不清楚，只见红染丝网状物质充满血管。肾脏：低剂量组小鼠肾小管出现颗粒变性，肾小管上皮细胞肿胀，使管腔变小或狭窄，间质毛细血管扩张，充血。中剂量组小鼠肾小管出现明显颗粒变性，管腔中有许多红染蛋白质物质，出现管型。部分肾小管壁细胞结构被破坏。高剂量组小鼠肾小管上皮坏死、崩解、脱落于管腔中。因此在实际生产中若将铜离子作为饲料的添加剂，一定要确定好铜的添加量。
参考文献：
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    心脏：在硫酸铜溶液中剂量和高剂量组小鼠均可见心肌纤维肿胀，出现许多红染的细微颗粒(图3)。心肌纤维间毛细血管内充满红细胞。
    脾脏：在硫酸铜溶液中剂量和高剂量组小鼠可见脾脏白髓区变小，中央淋巴细胞和边缘区淋巴细胞数量减少，网状细胞增生，红髓血窦扩张充血（图4）。高剂量组部分病例脾脏白髓淋巴细胞出现坏死。
 

 

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