陈明生

（山东省诸城市畜牧兽医管理局，山东诸城 262200）

染铝对大鼠肝脏结构及肝脏铁、锌、铜元素的影响的研究

陈明生

（山东省诸城市畜牧兽医管理局，山东诸城 262200）

以110g～120g Wistar大鼠为实验动物，以饮用AlCl3水溶液的方式构建亚慢性染铝大鼠模型，实验期120d。通过对大鼠临床症状及体重、肝脏脏器系数、肝功能酶、肝脏生化指标、氧化与抗氧化功能、肝脏元素含量、肝细胞凋亡及凋亡基因蛋白和mRNA表达量的检测，结合肝脏显微和超微结构观察，探讨染铝对肝脏毒性作用的机制，为铝毒性的研究和铝毒害的解除提供基础资料。

大鼠 染铝 肝脏 损伤

1 染铝对大鼠肝脏结构的影响

1.1 研究内容和实验方案

染铝120d对各组大鼠称重，断头处死大鼠，收集血液于洁净试管，3000r/min离心10min析出血清，标记分装，-70℃冷冻保存。快速取出肝脏，用预冷的生理盐水冲去血渍，去除表面结缔组织，滤纸擦干，分析天平称重，检测肝脏脏器系数；用刀片迅速选取2mm×2mm×2mm大小的肝脏组织，固定于pH7.2的2.5%戊二醛磷酸盐冲液固定，4℃保存，用于肝细胞超微结构观察；选取5mm×5mm×3mm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。

1.2 结果

对照组肝细胞胞浆丰富，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，线粒体大小均匀，结构清晰，基质丰富，呈板层分布，内质网上富含核糖体，周围胞浆内可见大量糖原颗粒，高尔基体清晰可见。染铝组大鼠肝细胞核形态异常，核皱缩，核膜内陷，细胞质内细胞器相对减少，溶酶体增多，脂滴增多，粗面内质网减少，线粒体肿胀、变圆，排列紊乱，板层减少，线粒体嵴模糊甚至消失，粗面内质网减少并脱颗粒，溶酶体增生。

本实验发现，对照组大鼠肝小叶结构完整，肝细胞索走向正常，中央静脉周围的肝细胞索和肝血窦呈放射状排列。肝细胞呈多边形，结构完好，排列紧密，细胞和细胞核轮廓清晰，核膜完整，细胞核大而圆，核染色质稀疏淡染，核仁清晰，细胞质丰富；肝脏超微结构观察可知，肝细胞胞浆丰富，染色质均匀分布，细胞内可见丰富的线粒体及粗面内质网，线粒体大小均匀，结构清晰，基质丰富，呈板层分布，内质网上富含核糖体，周围胞浆内可见大量糖原颗粒，高尔基体清晰可见。而染铝组大鼠随着染毒剂量的增加，大鼠肝脏体积明显缩小，与周围组织粘连，肝小叶结构消失，肝细胞脂肪变性，脂滴增多，肝血窦中有大量红细胞浸润，肝细胞肿胀，细胞排列紊乱，部分区域肝细胞胞浆透明，呈气球样变性，细胞核固缩、碎裂或溶解，超微结构观察可知肝细胞核形态异常，核皱缩，核膜内陷，细胞质内细胞器相对减少，溶酶体增多，脂滴增多，粗面内质网减少，线粒体肿胀、变圆，排列紊乱，板层减少，线粒体嵴模糊甚至消失，粗面内质网减少并脱颗粒，溶酶体增生。这表明长期染铝对肝细胞具有毒性作用，导致肝细胞发生组织形态学和超微结构改变，损伤肝脏结构。这与本实验另一结果血清ALT和AST活性升高相符合。

2 染铝对肝脏铁、锌、铜元素的影响

2.1 研究内容和实验方案

（1）取出冻存组织，准确称取肝脏样品0.5g，置于干净平皿上剪碎至绿豆粒大小，放入80℃烘箱内烘干12h后，置于三角烧瓶内，加入25ml体积比为4：1硝酸和高氯酸消化混合液，放置过夜。次日在电热炉上缓慢加热使样品完全溶解至溶液为无色透明为止，此时瓶内剩余液体约为2～3ml，稍冷却后，转移至25ml容量瓶，用0.5%硝酸定容，置于4℃冰箱内避光保存。

（2）取高纯金属铝片1.0g置于200ml烧杯中，加入1∶1的盐酸25ml溶解，待溶解后，沸水溶蒸至近干，蒸发过量盐酸，冷却后去离子水定容至100ml，制作铝标准溶液。取铝标准溶液0.00ml、0.75ml、1.25ml、1.75ml、2.50ml，加2%（V/V）盐酸溶液约10ml，加入0.5mol/L的TBAB2.5ml，用2%（V/V）盐酸溶液定容至25.0ml，按仪器测定条件进行测量，绘制出铝的标准曲线。

（3）Al采用石墨炉原子吸收分光光度法，测定线为309.3nm，火焰类型为空气-乙炔焰，按仪器测定条件测量，由标准曲线计算样品中铝的含量。Zn、Cu、Fe采用火焰原子吸收分光光度法，锌的测定线为213.9nm，铜的测定线为324.8nm，铁的测定线为248.3nm，测定方法同铝。

2.2 结果

随铝摄入量的增加，肝脏铁、锌含量逐渐下降，可能是进入机体的铝与铁竞争性地与铁蛋白和转铁蛋白结合，从而使肝脏中铁蛋白含量下降，同时随肝铝的富集，Al3+将Fe2+从细胞储备位点取代出来，导致游离Fe2+浓度增加，从而促进Fe2+介导的脂质过氧化。

铁是动物体内所必需的一种金属元素，它广泛参与机体内氧运输、DNA合成以及电子传递等过程。肝脏是摄取和贮存铁的主要器官，机体内铁主要以铁蛋白的形式存在于肝脏中，肝细胞是循环转铁蛋白的主要来源，肝脏通过对转铁蛋白和转铁蛋白受体的调节，保持铁代谢的平衡。锌是细胞生长、蛋白质合成、酶的产生和免疫系统所需的金属矿物质，是多种酶的重要组成成分，参与糖类、脂类、蛋白质、核酸的合成和降解，是机体内必需的微量元素之一。锌具有重要的抗氧化作用，可以提高肝组织中被抑制的全部胶原酶的活性，锌缺乏不仅影响细胞呼吸及体内许多生化反应的正常进行，而且降低了体内抗氧化系统的活性，导致脂质过氧化过程中肝细胞膜受损，加重肝细胞坏死。铜亦是体内必需的微量元素，它可以和蛋白质结合形成铜蛋白，具有保护细胞的功能，铜还是许多重要酶的组成部分或激活剂。本研究发现，染铝组大鼠肝脏铜含量与对照组相比有所升高，可能是由于锌和铜具有拮抗作用，肝脏锌水平降低所引起的机体的一种代偿性功能。

综上所述，长期染铝可使大鼠肝脏铝富集并进而干扰肝中铁、锌、铜等元素的正常分布和功能，引起肝脏损伤，这可能是铝的肝脏毒性的机制之一。