铜中毒对小鼠心肺及肝功能的影响

动物医学进展,２０１９,４０(１１):５５Ｇ５８
P r o g r e s s i nV e t e r i n a r y M
e d i c i n e 铜中毒对小鼠心肺及肝功能的影响
㊀收稿日期:２０１８Ｇ１１Ｇ２２
㊀基金项目:广东省自然科学基金项目(２０１７A ０３０３１０６０７);佛山市科技计划项目(佛财工 ２０１５ １４３)
;广东省高校省级特色创新项目(２０１６K T S C X １４９
)㊀作者简介:邱文才(１９９１－
),男,广东人,硕士,主要从事中兽药研究开发.∗通讯作者邱文才１,２
,蔡跃佳１,李伟豪１,梁伟燊１,李紫元１,马㊀可２,何永明１,唐陆平１∗
(１．佛山科学技术学院兽医系,广东佛山５２８０００;２．广东养宝生物制药有限公司,广东佛山５２８０００
)㊀㊀摘㊀要:
采用硫酸铜溶液灌胃的方式探讨铜中毒对小鼠心肺及肝功能的影响,为临床诊断铜中毒提供参考.采用M C ４０００血压分析系统和E MK A 无创肺功能监测系统检测小鼠心肺功能的相关指标,通过测定血液生化指标观察心㊁肝㊁肺功能,通过H E 染色观察各脏器的病理变化.结果表明,各试验组小鼠的呼吸频率(f )㊁潮气量(T V )㊁平均动脉(MA P )和脉搏(P )与对照组比较,均无显著差异(P ＞０．０５);血液生化指标测定结果显示,高剂量组小鼠血清的谷草转氨酶(G O T )和乳酸脱氢酶(L D H )与对照组比较,均差异显著(P ＜
０．０５),总超氧化物歧化酶(T ＧS O D )数据比较无显著差异(P ＞０．０５);各试验组小鼠的心㊁肺和肝均有病理变化.铜中毒对小鼠心㊁肺和肝均有影响,其中对肝的影响最为严重.㊀㊀关键词:
铜中毒;心功能;肺功能;肝功能;无创式检测中图分类号:S ８５９．８
文献标识码:A
文章编号:１００７Ｇ５０３８(２０１９)１１Ｇ００５５Ｇ０４
㊀㊀铜元素普遍存在于生物机体内,
是动物生长发育必需的微量元素.适量的铜可刺激动物生长,提
高饲料的利用率[１
].研究表明,机体摄入过量的铜
时,易引起铜在体内特别是在肝脏内的大量蓄积,从
而增加铜中毒的可能性[
２
].各种动物铜离子中毒剂量各不相同[３Ｇ４
],发生铜中毒时,不同器官受到的损
害程度也不尽相同,铜中毒主要损害肝脏㊁肾脏等器
官[５Ｇ６]
.近年来,铜作为饲料添加剂被广泛应用于现
代畜牧业中,并取得了较好的经济效益,但由于饲料中铜的过量添加而导致的动物中毒现象时有发
生[７]
.目前,关于动物铜中毒的研究报道较多,但通
过无创法检测心肺功能相关指标来探讨铜中毒对呼吸系统及心血管系统的影响的研究尚未见详细报道.本试验采用M C ４０００血压分析系统和E MK A 无创肺功能监测系统及生化试剂盒检测血清生化指标,探讨小鼠铜中毒对心肺功能及肝功能的影响,为临床诊断和基础研究提供科学依据.
１㊀材料与方法
１．１㊀材料
１．１．１㊀实验动物㊀健康S P F 级６周龄~７周龄昆明小鼠３２只,体重２０g ~２５g ,雌雄各半,由广东省医学实验动物中心提供,许可证号为S C X K (粤)２０１３Ｇ
０００２.小鼠适应环境１周后用于正式试验.试验期间正常饮食,室内温度为２２ħʃ２ħ,湿度５０％~６０％左右,光照时间保持在１２h 左右(８:００~２０:
００
).１．１．２㊀试剂与仪器㊀硫酸铜,
购于天津市百世化工有限公司;谷草转氨酶(G O T )㊁乳酸脱氢酶(L D H )与总超氧化物歧化酶(T ＧS O D )测定试剂盒,购于南京建成生物工程研究所.
E MK A 小动物无创式肺功能检测系统,
购于法国E MK A T e c h n o l o g i e s 公司;M C ４０００型小动物血压分析仪,购自美国H a t t e r a s 公司.
１．２㊀方法
１．２．１㊀动物分组㊀室内适应性饲养１周后,将小鼠随机分成对照组㊁硫酸铜溶液低剂量组(１００m g
/k g )㊁中剂量组(２００m g /k g )和高剂量组(４００m g /k g
).硫酸铜溶液经灌胃给药小鼠,连续灌胃给药１４d
,对照组小鼠给予等体积灭菌生理盐水.小鼠饲养期间正常饮水,自由采食.１．２．２㊀心肺功能相关指标的测定㊀小鼠灌胃给药结束２４h 后,
分别采用E MK A 小动物无创式肺功能检测系统和M C ４０００型小动物血压分析仪记录小鼠
的呼吸频率㊁潮气量㊁平均动脉压和脉搏等.
１．２．３㊀血液生化相关指标的测定㊀测定心肺功能相关指标后,从小鼠眼眶静脉采血,分离血清后,检测血清中G O T ㊁L D H 和T ＧS O D 的活性,G O T ㊁L D H 和T ＧS O D 的活性测定按照试剂盒提供的方法进行.
１．２．４㊀病理组织学观察㊀小鼠眼眶静脉采血后,采用人工脱颈法处死,取心㊁肝㊁肺放置于福尔马林固定液中固定,制作石蜡切片,观察各个脏器的病理变化.
１．２．５㊀数据处理㊀所得数据以m e a n ʃS D 表示,采用单因素方差分析及D u n c a n 多重比较法进行数据分析.P ＜０．０５,
表示差异显著.２㊀结果
２．１㊀心肺功能及血液生化相关指标的检测结果２．１．１㊀肺功能相关指标的检测结果㊀小鼠灌胃给予硫酸铜溶液,１４d 后硫酸铜溶液高㊁中㊁低剂量组小鼠的呼吸频率(f )和潮气量(T V )与对照组小鼠相比无显著差异(P ＞０．０５
)(表１).表１㊀铜中毒小鼠肺功能测试结果(n ＝８;b p
m ,m L )T a b l e １㊀T h e r e s u l t s o f l u n g f u n c t i o n i nc o p p e r Ｇp
o i s o n e dm i c e (n ＝８;b p
m ,m L )组别G r o u p
s f
T V
对照组C o n t r o l g r o u p
２９６．５４ʃ３７．６００．５３ʃ０．０７低剂量组L o w Ｇd o s e g r o u p
３０２．８１ʃ３５．０４０．５６ʃ０．１５中剂量组M i d d l e Ｇd o s e g r o u p ３１４．３０ʃ２７．２２０．５２ʃ０．０５高剂量组H i g h Ｇd o s e g r o u p
３２１．８６ʃ３５．８２
０．５３ʃ０．１４
２．１．２㊀心功能相关指标的检测结果㊀小鼠灌胃给
药硫酸铜溶液经１４d ,
硫酸铜溶液高㊁中㊁低剂量组小鼠的平均动脉(MA P )和脉搏(P )与对照组小鼠相比无显著差异(P ＞０．０５
)(表２).表２㊀铜中毒小鼠心功能测试结果
(n ＝８;mmH g
,次/m i n )T a b l e ２㊀T h e r e s u l t s o f h e a r t f u n c t i o n i n c o p p e r Ｇp
o i s o n e dm i c e (n ＝８;mmH g T
i m e s /m i n )组别G r o u p
s MA P
P
对照组C o n t r o l g r o u p
１５０．１１ʃ２５．４１７２６．３０ʃ４０．７９低剂量组L o w Ｇd o s e g r o u p
１３９．９０ʃ３１．０５７１２．７４ʃ７２．７１中剂量组M i d d l e Ｇd o s e g r o u p １４７．７３ʃ３３．５６７１７．３１ʃ３７．３５高剂量组H i g h Ｇd o s e g r o u p
１２８．８５ʃ２６．６７
６９８．７５ʃ６３．１９
㊀㊀注:１mmH g ＝０．１３３k P a .N o t e :１mmH g
＝０．１３３k P a ．２．１．３㊀血液酶活性的测定结果㊀与对照组小鼠相
比,试验各组小鼠血清中总超氧化物歧化酶(T ＧS O D )活性无明显变化(P ＞０．０５),硫酸铜溶液中㊁高剂量组小鼠血清中乳酸脱氢酶(L D H )显著增强(P
＜０．０５
),硫酸铜溶液高剂量组小鼠血清中谷草转氨酶(G O T )活性显著增加(P ＜０．０５
)(表３).２．２㊀心㊁
肺㊁肝脏病理组织学变化２．２．１㊀小鼠肺脏的病理组织学变化㊀对照组小鼠肺
组织结构清晰,形态完整,硫酸铜溶液低㊁中㊁高剂量组小鼠肺组织中可见细胞脱落,炎性细胞浸润.硫酸铜溶液中㊁高剂量组小鼠肺泡腔中浸润大量炎性细胞,且有少量红染浆液,肺泡间隔明显增宽,高剂量组的小血管明显扩张(图１
).表３㊀铜中毒小鼠血清中活性酶的测定结果
T a b l e ３㊀T h e t e s t r e s u l t s o f a c t i v e e n z y m e s i n s e r a o f c o p p e r Ｇp
o i s o n e dm i c e 组别G r o u p
s T ＧS O D (U /m l )L D H (U /L )
G O T (U /L )
对照组C o n t r o l g r o u p
４７．１５ʃ２．７３２３８．１４ʃ２３．８６b
２５．５２ʃ１６．５２a
低剂量组L o w Ｇd o s e g r o u p
４７．５９ʃ４．６０２５６．３４ʃ２１．０４
a b ２０．７３ʃ６．３４a 中剂量组M i d d l e Ｇd o s e g r o u p
５３．２０ʃ９．０３２７５．００ʃ３８．２６a ２６．６５ʃ６．１０
a 高剂量组H i g h Ｇd o s e g r o u p
５０．３７ʃ１４．４２
２６７．４９ʃ１７．３１
a ３４．７３ʃ１８．１４
b ㊀㊀注:同列数据相比,不同小写字母表示差异显著(P ＜０．０５).N o t e :D i f f e r e n t l e t t e r s r e p r e s e n t s i g
n i f i c a n t d i f f e r e n c e sw i t h i n t h e s a m e c o l u m n (P ＜０．０５)
．A．对照组(H E ˑ４００);B ．低剂量组(H E ˑ４００);C ．中剂量组(H E ˑ４００);D ．高剂量组(H E ˑ４００
)肺脏于多聚甲醛溶液中固定４８h ,石蜡包埋㊁切片后做H E 染色,于显微镜下放大４００倍进行观察
A．N o r m a l g r o u p (H E ˑ４００);B ．L o w Ｇd o s e g r o u p (H E ˑ４００);C ．M i d d l e Ｇd o s e g r o u p (H E ˑ４００);D．H i g h Ｇd o s e g r o u p
(H E ˑ４００)T h e l u n g sw e r e f i x e d i n p a r a f o r m a l d e h y d e s o l u t i o n f o r ４８h ,e m b e d d e d i n p a r a f f i n ,s e c t i o n e d f o rH Es t a i n i n g ,a n dm a g
n i f i e d ４００t i m e s u n d e rm i Ｇc r o s c o p
e f o r o b s e r v a t i o n 图１㊀小鼠肺脏的病理组织学变化
F i g ．１㊀H i s t o p a t h o l o g i c a l l e s i o n s i nm o u s e l u n g
s ６
５动物医学进展㊀２０１９年㊀第４０卷㊀第１１期(总第３１７期)
２．２．２㊀小鼠心肌的病理组织学变化㊀对照组小鼠
心肌纤维无肿胀㊁肌浆无变性,可见较细的横纹;硫酸铜溶液低剂量组小鼠可见心肌细胞肿胀,少量炎
性细胞聚集,硫酸铜溶液中剂量与高剂量组小鼠心肌组织中纤维素表现为丝网状,肌纤维间隙型增宽(图２
)
.A．对照组(H E ˑ４００);B ．低剂量组(H E ˑ４００);C ．中剂量组(H E ˑ４００);D ．高剂量组(H E ˑ４００
)将心脏置于多聚甲醛溶液中固定４８h ,石蜡包埋㊁切片后做H E 染色,于显微镜下放大４００倍进行观察.
A．N o r m a l g r o u p (H E ˑ４００);B ．L o w Ｇd o s e g r o u p (H E ˑ４００);C ．M i d d l e Ｇd o s e g r o u p (H E ˑ４００);D．H i g h Ｇd o s e g r o u p
(H E ˑ４００)T h eh e a r tw a s p l a c e d i n a p a r a f o r m a l d e h y d e s o l u t i o n f o r ４８h ,e m b e d d e d i n p a r a f f i n ,s e c t i o n e d a n dH Es t a i n e d ,a n dm a g n i f i e d ４００t i m e s u n d e r a m i c r o s c o p
e f o r o b s e r v a t i o n ．图２㊀小鼠心肌病理组织学变化
F i g ．２㊀H i s t o p a t h o l o g i c a l l e s i o n s i nm o u s em y
o c a r d i a ２．２．３㊀小鼠肝脏的病理组织学变化㊀对照组小鼠肝细胞管呈辐射状排列,肝细胞形态㊁结构清晰.硫
酸铜溶液低㊁中㊁高剂量组小鼠均可见部分肝细胞胞浆透明,成空泡样变,核固缩(图３
)
.A．对照组(H E ˑ４００);B ．低剂量组(H E ˑ４００);C ．中剂量组(H E ˑ４００);D ．高剂量组(H E ˑ４００
)将肝脏置于多聚甲醛溶液中固定４８h ,石蜡包埋㊁切片后做H E 染色,于显微镜下放大４００倍进行观察
A．N o r m a l g r o u p (H E ˑ４００);B ．L o w Ｇd o s e g r o u p (H E ˑ４００);C ．M i d d l e Ｇd o s e g r o u p (H E ˑ４００);D ．H i g h Ｇd o s e g r o u p
(H E ˑ４００)T h e l i v e rw a s f i x e d i n p a r a f o r m a l d e h y d e s o l u t i o n f o r ４８h ,e m b e d d e d i n p a r a f f i n ,s e c t i o n e da n d H Es t a i n e d ,a n dm a g n i f i e d４００t i m e su n d e r t h e m i c r o s c o p
e f o r o b s e r v a t i o n 图３㊀小鼠肝脏病理组织学变化
F i g ．３㊀H i s t o p a t h o l o g
i c a l l e s i o n s i n t h e l i v e r o fm i c e ３㊀讨论
众多研究表明,铜元素是生命机体不可或缺的
微量元素之一,具有许多生物学功能,如促进动物生长㊁提高机体免疫力等,但过量的铜会引起动物中
毒[９]
.铜中毒死亡率与铜的摄入量呈正相关,摄入量越高,死亡率越高[
１０Ｇ１１]
.铜中毒分为急性中毒和慢性中毒,动物急性铜中毒表现为食欲明显下降㊁心跳加快㊁腹泻等症状;慢性铜中毒表现为消化机能障碍㊁食欲减退㊁精神沉郁㊁腹泻㊁体重减轻等症状,血
清谷草转氨酶㊁乳酸脱氨酶活性升高[
１２Ｇ１４]
.本研究采用多种方式评价不同浓度铜中毒对小鼠心㊁肺和肝功能的影响,其中呼吸频率㊁潮气量和肺组织病理切片等评价肺功能,平均动脉压㊁脉搏和心肌组织病理切片等评价心功能,谷草转氨酶㊁乳酸脱氢酶㊁总超氧化物歧化酶和肝组织病理切片评价肝功能.结果提示,硫酸铜溶液高剂量能够显著增
加小鼠血清中的谷草转氨酶和乳酸脱氢酶活性,各试验组小鼠的心㊁肺和肝组织切片有明显的病理变化,且病理变化程度与硫酸铜溶液浓度呈正相关.上述结果表明,铜中毒对小鼠的心㊁肺和肝功能均有负面影响,尤其是肝脏的病理变化,可为铜中毒的临床诊断提供参考.
综上所述,铜中毒对动物的心㊁肺及肝脏都有损害作用,铜剂量越大损害程度越大,因此,应严格控制动物饲料中的铜含量.参考文献:
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E f f e c t s o fC o p p e rP o i s o n i n g o nC a r d i a c,P u l m o n a r y a n d
H e p a t i cF u n c t i o n s i n M i c e
Q I U W e nＧc a i１,２,C A IY u eＧj i a１,L IW e iＧh a o１,L I A N G W e iＧs h e n１,L I Z iＧy u a n１,M aK e２,
H EY o n gＧm i n g１,T A N GL uＧp i n g１
(１．D e p a r t m e n t o f V e t e r i n a r y M e d i c i n e,F o s h a nU n i v e r s i t y,F o s h a n,G u a n g d o n g,５２８０００,C h i n a;
２．G u a n g d o n g Y a n g b l eB i o l o g i c a lP h a r m a c e u t i c a lC o．,L t d,F o s h a n,G u a n g d o n g,５２８０００,C h i n a)
A b s t r a c t:T h e e f f e c t s o f c o p p e r p o i s o n i n g o nh e a r t,l u n g a n d l i v e r f u n c t i o n s i nm i c ew e r em e a s u r e db y o r a l a d m i n i s t r a t i o no f c u p r i c s u l f a t e s o l u t i o n,w h i c h p r o v i d e dr e f e r e n c e f o r c l i n i c a l d i a g n o s i so f c o p p e r p o i s o nＧi n g．M C４０００b l o o d p r e s s u r e a n a l y s i s s y s t e ma n dE MK An o nＧi n v a s i v e p u l m o n a r y f u n c t i o n m o n i t o r i n g s y sＧt e m w e r e u s e d t od e t e c t t h e i n d i c a t o r s r e l a t e dw i t hh e a r t a n d l u n g f u n c t i o n s i nm i c e．
B l o o db i o c h e m i c a l p aＧr a m e t e r sw e r em e a s u r e d t o r e f l e c t t h e f u n c t i o no f h e a r t,l i v e r a n d l u n g s．O r g a ns e c t i o n so f h e a r t,l i v e r a n d l u n g w e r e o b s e r v e db y H Es t a i n i n g f o rh i s t o p a t h o l o g i c a l l e s i o n s．T h e r e s u l t ss h o w e dt h a t t h er e s p i r a t o r y r a t e(f),t i d a l v o l u m e(T V),m e a na r t e r i a l p r e s s u r e(MA P),a n d p u l s e(P)i ne x p e r i m e n t a l g r o u p h a dn o s i g n i f i c a n t c h a n g e c o m p a r e dw i t h t h e c o n t r o l g r o u p．T h e r e s u l t s o f b l o o d b i o c h e m i c a l i n d i c a t o r s s h o w e d t h a t t h e s e r u ml e v e l s o f a s p a r t a t e a m i n o t r a n s f e r a s e(G O T)a n d l a c t a t e d e h y d r o g e n a s e(L D H)i n t h eh i g hＧd o s e g r o u p w e r e s i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e dc o m p a r e dw i t hc o n t r o l g r o u p,b u t t h ec o n t e n to f s u p e r o x i d ed i s m u t a s e (TＧS O D)h a dn od i f f e r e n c eb e t w e e ne x p e r i m e n t a l g r o u p a n dc o n t r o l g r o u p．H i s t o p a t h o l o g i c a l l e s i o n sw e r e o b s e r v e d i nh e a r t s,l u n g s,a n d l i v e r s i ne x p e r i m e n t a l g r o u p．T h e s e r e s u l t s s u g g e s t e d t h a t c o p p e r p o i s o n i n g c o u l d a f f e c t t h eh e a r t,l u n g a n d l i v e r o fm i c e,a n d t h e l i v e r d a m a g e i s t h em o s t s e r i o u s．
K e y w o r d s:c o p p e r p o i s o n i n g;h e a r t f u n c t i o n;l u n g f u n c t i o n;l i v e r f u n c t i o n;n o nＧi n v a s i v e d e t e c t i o n
８５动物医学进展㊀２０１９年㊀第４０卷㊀第１１期(总第３１７期)。