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1,2,3-三氯丙烷对小鼠的亚急性和亚慢性器官损伤的研究

2012-10-09陶金圣王云中卢静波王宏伟

河北医药 2012年21期
关键词:三氯亚急性丙烷

陶金圣 王云中 卢静波 王宏伟

1,2,3-三氯丙烷是生产丙烯氯醇,环氧丙烷,二氯丙烷和甘油的副产品,在五种已知的 1,2,3-三氯丙烷中,1,2,3-三氯丙烷最具有商业价值。但在其生产过程中,中毒事件时有发生[1,2]。Mc Omie 等[3]报道,暴露于 1,2,3-三氯丙烷的兔子10 d后,可以出现皮肤红斑,溃疡和皮肤出血。在鼠的饮水中加入1~1 000 mg的1,2,3-三氯丙烷,只是在肝脏,肾脏和胸腺引起细胞学的改变,而没有外在表现[4]。以往的研究报道1,2,3-三氯丙烷对肝肾脏器产生急性毒性反应,但对于长期作用,鲜有报道。近来的多项慢性暴露研究表明有轻微的毒性作用,但其中只有少部分建立在病理检查的基础上。本实验目的是观察经口饲1,2,3-三氯丙烷亚慢性和亚急性系统毒性反应。

1 材料与方法

1.1 主要制剂 1,2,3-三氯丙烷(青岛永隆化工有限公司)应用气象色谱法和质朴分析化学检测,纯度达99.3%。玉米油来自Sigma化学公司,1,2,3-三氯丙烷溶解在玉米油中,浓度为1 ml/kg。

1.2 实验动物及其分组 200只Sprague-Dawley大鼠来自河北医科大学动物实验中心。鼠龄达70 d后,经10 d的检疫期。经过血液细菌及病毒学检查,未见异常,无疾病征象,纳入试验,随机分为大鼠连续服药10 d组(亚急性组)和90 d组(亚慢性组),每组100只。根据报道,440 mg/kg或3 mmol/kg是急性口服致死量,有研究表明,在0.8 mmol/kg组在连续10 d后,有死亡病例出现,故选其急性致死量1/4(0.8 mmol/kg)作为亚急性高剂量组饲养量[5]。高剂量组的1/4(0.2 mmol/kg)作为相邻低剂量组的饲养量,以此类推余组别的饲养量为相邻量的1/4(0.05 mmol/kg)、1/16(0.01 mmol/kg)剂量。亚慢性喂养剂量根据亚急性研究结果,在 0.8 mmol·kg-1·d-1组观察到病理改变和体重减轻,但 0.2 mmol·kg-1·d-1组未见,故选择0.4 mmol·kg-1·d-1组作为高剂量组别,高剂量组的 1/4(0.1 mmol/kg)作为相邻低剂量组的饲养量,余组别剂量选择同亚慢性组。亚急性组,实验开始前和结束后体重分别测量。亚慢性组,体重每周测量,水消耗每周修订2次。

1.3 标本的制备和观察 动物被处死后,肝,肾,肺,脾,心脏,肾上腺,胸腺和脑被称重后,放入10%的甲醛溶液。消化器官(舌,食道,胃,十二指肠,空肠,回肠,盲肠,结肠和直肠),股骨,大腿肌肉,鼻腔,坐骨神经,神经,卵巢,胰腺,甲状旁腺,垂体,包皮或阴蒂腺,前列腺癌,唾液腺,精囊,皮肤,睾丸和附睾,甲状腺腺,膀胱,子宫等做同样的处理。股骨等骨骼组织在修剪和固定前作脱钙处理。甲醛处理的组织处理后,石蜡包埋,切片,然后苏木精/伊红染色。炎症,坏死及组织损害的级别用轻微,轻度,中毒和显著四个级别表示。一般来说,高剂量组或对照组都做评估。如果病理发现组织损伤严重,中间剂量组别同样作病理检查。

2 结果

2.1 亚急性组和亚慢性组大鼠体重变化 在亚慢性和亚急性组中均无死亡。亚慢性和亚急性组中,均在给予最高喂养剂量组出现体重的下降(P <0.05)。见表1。

表1 亚急性组和亚慢性组大鼠体重变化g,±s

表1 亚急性组和亚慢性组大鼠体重变化g,±s

剂量(mmol·kg-1·d-1) 亚急性组 剂量(mmol·kg-1·d-1)亚慢性组雄性0.00 450 ±5 0.00 530 ±12 0.01 411 ±12 0.01 529 ±15 0.05 436 ±6 0.05 510 ±11 0.20 418 ±7 0.10 534 ±17 0.80 337 ±11 0.40 425 ±13雌性0.00 253 ±4 0.00 302 ±5 0.01 256 ±3 0.01 301 ±9 0.05 262 ±5 0.05 307 ±10 0.20 260 ±2 0.10 301 ±6 0.80 196 ±5 0.40 258±7

2.2 亚慢性组各器官重量/体重比 亚慢性组的高剂量组别中,心脏,胸腺,肺,脾的重量较对照组有明显降低,但在体重标化后,心脏,肺和脾没有明显差别。胸腺在亚慢性组未见异常。肝脏和肾脏在体重标化后,在高剂量组和相邻组有明显的升高。性腺/体重比有轻微的增长。见表2。

表2 亚慢性组各器官重量/体重比

2.3 亚慢性组和亚急性组各器官的病理学表现 在亚慢性高剂量处理组中,4只雄性大鼠被观察到胆管增生。一些其他器官增生和肿瘤在高剂量组个别动物也可以观察到。其中1只雄性大鼠被观察到患有支气管腺癌,1只雌性患乳腺癌,1只雄性患胃鳞状上皮增生,1只患胃乳头状瘤。在亚慢性组,给予0.05 mmol/kg体重组,有1只患有肝癌。在亚急性高剂量组中,观察到1只患甲状腺滤泡癌。在对照组中下颌淋巴结肿大病例的浆细胞增生,在亚急性和亚慢性组中,呈现剂量依赖性的增高。见表3。

表3 亚急性组和亚慢性组各器官的病理学表现 只

2.4 亚慢性组和亚急性组各器官的病理学表现 在亚急性高剂量组,在1只雌性和2只雄性病例可见肝小叶轻度坏死。低剂量喂养组见肝损害。在亚慢性组别中,0.05 mmol/kg组可见1只雌性大鼠轻度肝损害,0.4 mmol/kg组可见2只雌性大鼠肝损害。随着剂量增加,雄性大鼠轻度到中度肝坏死发病率越来越高。总之,亚慢性组和亚急性组ALT和AST较未进食组明显增高(P <0.05)。见表4。

表4 亚急性组和亚慢性组ALT、AST变化U/L,±s

表4 亚急性组和亚慢性组ALT、AST变化U/L,±s

注:与0.00 比较,*P <0.05

剂量(mmol·kg-1·d-1) 亚急性组 剂量(mmol·kg-1·d-1)亚慢性组ALT 0.00 16 ±2 0.00 18 ±7 0.01 32 ±8* 0.01 60 ±6*0.05 41 ±6* 0.05 65 ±8*0.20 50 ±4* 0.10 71 ±7*0.80 61 ±6* 0.40 102 ±13*AST 0.00 15 ±4 0.00 16 ±5 0.01 49 ±3* 0.01 97 ±9*0.05 51 ±5* 0.05 100 ±10*0.20 55 ±2* 0.10 101 ±6*0.80 100 ±5* 0.40 150 ±7*

3 讨论

1,2,3-三氯丙烷在机体中由肝脏代谢,通过胆汁,尿液或呼吸排除体外。由于它的高脂溶性和相对较长的生物半衰期,使其通过肺部代谢的能力有限。1,2,3-三氯丙烷的终末半衰期达23 h,因此,在亚急性和亚慢性暴露病例中,导致在体内的蓄积。

早期的研究表明,肾脏和肝脏是1,2,3-三氯丙烷急性经口或吸入病例的主要侵犯器官[6]。在本实验研究中,肾病理学和血尿素氮,肌酐检查未见异常,但在高剂量组谷丙,谷草转氨酶有轻度升高伴有肝病理学的轻度到中度损伤。利用1,2,3-三氯丙烷的结构相似物所做的研究表明,肝毒性效应也许和细胞色素P-450的活化与大分子的代谢有关[7-9]。

当前,越来越多的研究表明,肾脏/体重,肝脏/体重比例的变化是机体代谢对1,2,3-三氯丙烷的适应性变化。在亚急性和亚慢性高剂量组中心脏,肺,脾和睾丸的减轻以及脑/体重比的增加相对于体重的抑制是次要的,这在其他的研究中也有体现。

本实验的重要发现是1,2,3-三氯丙烷对心脏的损伤。低分子量卤化烃,氯仿,三氯乙烯,氟烷等对心脏的影响,在多个文献中可见报道[10]。卤化烃和拟交感神经药物在致心律失常作用上有协同效应。虽然可以导致致死性的心律失常,但一旦药物效应消退,心脏功能恢复正常,而不会遗留任何病理损害。虽然有临床病例描述卤化烃的所导致的死亡事件,但并没有心脏损伤的报道。因此,1,2,3-三氯丙烷的心脏损伤使其与其他的同类化合物不同。

1,2,3-三氯丙烷对心脏毒性的机制现在并不清楚,但接触过多的交感神经胺产生相似的心肌病也许和1,2,3-三氯丙烷有相关性。肾上腺素受体激动剂异丙肾上腺素和苯丙醇胺可以造成和1,2,3-三氯丙烷相似心肌弥漫性,炎症性坏死[11]。组织学上,表现为相同的细胞溶解,淋巴细胞浸润和嗜酸性细胞聚集。由于心血管短暂性缺血,肾上腺素胺造成心肌的坏死。肾上腺素胺介导的心肌坏死的严重程度取决于心脏肾上腺素的水平。例如,低剂量的异丙肾上腺素造成轻微的,弥漫的心肌坏死,然而高剂量造成大范围心肌梗死。此外,肾上腺素激动剂产生的心肌坏死是在单剂量应用药物后24 h内发生[8]。相反,造成相似的心肌损伤,需连续应用 1,2,3-三氯丙烷至少5~6 d。

在高剂量组,可以观察到胸腺萎缩,它是一种年龄相关性疾病,并且可被疾病,创伤和应激加重。这种病变也许是由于初始的化学物暴露后应激所致,而不是由于免疫作用引起,因为在亚慢性组,长期的暴露后,并没有观察到胸腺的萎缩。

乳腺腺癌,肝细胞腺瘤,支气管肺泡腺瘤,胃鳞状细胞癌,乳头状瘤和增生均在处理组观察到,到对照对没有相似病例。已有研究表明,长期的暴露于1,2,3-三氯丙烷,肿瘤的发生率明显增高。

总之,反复接触1,2,3-三氯丙烷,可造成弥漫性心肌变性坏死,以及肝功能受损。代谢活化,药物蓄积,肾上腺素能调节,都是1,2,3-三氯丙烷发挥毒性作用中发挥重要作用。在亚慢性组中,多种肿瘤的发生和多中体外研究结果相同。同类物质以及代谢变化的研究可能使我们进一步了解氯丙烷的作用。

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