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甲醛是一种高挥发性有机化合物,由于其来源广泛,毒性效应多样,危害阈值低而被受关注。其中,呼吸系统是甲醛毒性作用的主要器官。大量研究表明,当大鼠吸入甲醛后,肺内的甲醛含量明显高于血、脑、肝、肾等器官,并引起肺细胞增殖,多种蛋白表达发生改变。但尚未见对气管、肺形态变化的相关报导。福尔马林(Formalin)是甲醛的水溶液,外观无色透明,具有腐蚀性。在医药上,浓度为40%的甲醛水溶液即为福尔马林。在日常生活中,福尔马林己被广泛应用到生活的很多方面。医药行业将福尔马林做为检验时的组织固定剂、防腐剂,解剖专业用福尔马林来保存尸体标本。当浓度与剂量足够时,福尔马林对大多数微生物均具有破坏能力,所以也常做为一种消毒剂。如利用福尔马林进行寮舍或鸡蛋孵化前的甲醛熏烟消毒和鱼病的治疗。福尔马林在工业上的使用也很广泛,例如用于制作黏着剂、染剂、涂料等,由此衍生出来的产品如新房装修时采用的胶合板、细木工板、中密度纤维板和刨花板等都含有甲醛成分,这也是目前新房装修后甲醛严重超标的重要原因。福尔马林的使用越广泛,人类接触到它的机会就越多。福尔马林是否会对人体健康尤其是呼吸系统造成损伤是一个值得关注的问题。但关于这方面的研究尚少见报道。吸氧能显著提高血氧饱和度,提高肺泡内的氧浓度,减缓病人的缺氧症状,临床上主要用于治疗肺气肿、肺心病、慢性支气管炎等呼吸系统疾病。此外,吸氧还可用于CO和苯中毒的预防和救治。但大量研究表明:吸氧浓度越高则对机体的损伤越严重,其发生机理可能与高氧诱发氧自由基增加而引起机体过氧化反应有关。大鼠吸氧浓度大于50%即可对肝脏和脑组织造成损伤。如果大鼠吸入低浓度氧是否会对福尔马林所造成的呼吸系统损伤具有预防和治疗作用,尚未见报道。为了弄清上述问题,我们将大鼠暴露于福尔马林环境,并使这种环境接近于正常生活环境。经过一段时间的暴露后,观察大鼠气管和肺组织的形态学改变,为研究福尔马林对呼吸系统的损伤提供理论基础;同时给予福尔马林暴露组大鼠进行低浓度吸氧治疗,再次观察气管和肺组织的形态学改变,为吸氧对福尔马林暴露所致损伤的预防和治疗作用提供实验依据,对长期暴露于福尔马林环境中的工作人员以启迪。 目的:观察福尔马林暴露是否会引起大鼠气管和肺组织的形态学改变,为研究福尔马林对呼吸系统的损伤提供实验依据;观察低浓度吸氧治疗是否对福尔马林暴露组大鼠气管和肺组织具有保护作用,为吸氧对福尔马林暴露所致损伤的治疗作用提供理论基础。 方法:⑴18只两月龄雄性SD大鼠,体重200±20g,随机分成对照组(Con)、福尔马林暴露(For)组,福尔马林暴露+吸氧(For+oxy)组,每组6只。在100cm×60cm×80cm的自制透明福尔马林吸入箱内给对照组大鼠放置一个1000ml烧杯,加入500 mL蒸馏水;福尔马林暴露组大鼠的烧杯内加入福尔马林500mL,每天1次,每次12小时。次日倒掉前一天剩余液体,重新补充500mL福尔马林。福尔马林暴露+吸氧组大鼠的暴露方法与福尔马林暴露组相同,只是每天福尔马林暴露完毕后,将该组大鼠置于密闭容器内,容器内放置钠石灰吸收二氧化碳,输入浓度为29%的氧气。氧气吸入时间为1小时,每天1次,均在福尔马林暴露结束后立刻进行,而对照组和福尔马林暴露组大鼠此时则呼吸自然空气。连续吸入25天后处死大鼠取气管、肺组织。一部分放入3%多聚甲醛和1%戊二醛混合固定液中固定,用于透射电镜观察;另一部分放入4%多聚甲醛固定液内固定,用于HE染色。⑵从大鼠吸入福尔马林前至被处死,每天观察大鼠的精神状态、食欲、毛发颜色、呼吸节律等的改变并详细记录。⑶18只SD大鼠随机分组之后称重,记录每只大鼠的体重。实验25天后再次称重并记录。观察福尔马林暴露以及吸氧对大鼠体重的影响。⑷组织块常规脱水、透明,石蜡包埋后,切片厚5μm,苏木精伊红染色,于光学显微镜下观察大鼠气管、肺组织的形态学改变,日本产Olympus光学显微镜观察并进行图象分析。⑸经醛类混合固定液固定的肺组织标本,切成1mm×2mm×3mm的组织块,经0.01mmol/L磷酸盐缓冲液充分清洗,先后置于2%单宁酸和1%锇酸溶液中,导电处理和后固定各2h,梯度乙醇脱水,丙酮置换,Epon-812树脂浸透和包埋。修切组织块,超薄切片载于200目铜网上,经醋酸铀和枸橼酸铅电子染色后,用Hitachi-7500型TEM观察和摄像,加速电压80kV。 结果:①福尔马林暴露组大鼠早期在福尔马林吸入箱内出现烦躁不安、抓腮、上下窜动,呼吸加速等现象,随暴露时间延长大鼠的毛发光泽度下降且进食量减少,精神不振,呼吸节律不规则,变浅变慢,口鼻周围分泌物增多,暴露10余天后,大鼠毛发变松散,失去光泽,毛色发黄,饮食差,精神萎靡,蜷缩在箱内一角。对照组大鼠实验前后均未见异常表现。福尔马林暴露+吸氧组大鼠在刚进入福尔马林吸入箱内出现烦躁不安、运动增多等现象,随暴露时间延长大鼠的运动减少,蜷缩在箱内一角,精神不振,口鼻周围分泌物略增多;进入吸氧箱后大鼠较为兴奋,对外界张望,爬抓箱壁,整理身体毛发等行为增加;20余天后,大鼠毛发色泽略发黄,饮食与精神状态明显好于暴露组大鼠。②对照组大鼠体重376±29g,福尔马林暴露组大鼠体重234±21g,福尔马林暴露+吸氧组大鼠体重323±34 g。福尔马林暴露组大鼠与福尔马林暴露+吸氧组大鼠的体重均低于对照组(P<0.05);福尔马林暴露+吸氧组大鼠的体重高于福尔马林暴露组大鼠体重(P<0.05)。③福尔马林暴露组大鼠气管粘膜上皮细胞纤毛发生粘连,部分脱失,粘膜下层轻度充血,粘液腺肥大,粘膜上皮内杯状细胞数量明显增多。对照组结构清晰未见异常。福尔马林暴露+吸氧组大鼠气管粘膜上皮细胞纤毛部分发生粘连,粘膜下层充血不明显,粘液腺肥大,粘膜上皮内杯状细胞数量有所增多。福尔马林暴露+吸氧组大鼠气管粘膜充血水肿等病理改变明显轻于福尔马林暴露组大鼠。④福尔马林暴露组大鼠肺间质出现水肿、增宽,毛细血管扩张充血、炎细胞浸润。肺泡腔内出现巨噬细胞和单核细胞。少量肺泡上皮细胞发生肿胀、胞浆疏松变性。对照组大鼠肺组织结构基本正常,未见肿胀渗出。福尔马林暴露+吸氧组大鼠肺间质出现水肿、增宽,毛细血管扩张充血、炎细胞浸润不明显。肺泡腔内偶可见巨噬细胞和单核细胞。福尔马林暴露+吸氧组大鼠肺组织内炎细胞浸润明显轻于福尔马林暴露组大鼠。⑤透射电镜观察:暴露组大鼠肺泡上皮细胞肿胀,肺泡间隔水肿、增宽,肺泡腔内可见大量空泡,Ⅱ型肺泡上皮细胞膜破裂,微绒毛脱落,板层小体排空结构紊乱,胞浆内出现大量空泡,巨噬细胞内也出现空泡,还可见红细胞、坏死细胞碎片和纤维素样沉积。可见Ⅱ型肺泡上皮细胞形态呈柱状改变。血管内皮吞饮泡增多及空泡形成。对照组:结构清晰,Ⅱ型肺泡上皮细胞呈立方型,游离面可见微绒毛,胞质内可见成熟板层小体,板层呈螺纹状,板层间隙规律,线粒体结构规整。福尔马林暴露+吸氧组大鼠Ⅱ型肺泡上皮细胞内板层小体结构紊乱但胞浆内未见空泡,肺泡腔内可见红细胞及少量坏死细胞碎片但未见空泡,肺泡间隔水肿、增宽,血管内皮可见吞饮泡增多及空泡形成。福尔马林暴露+吸氧组大鼠与福尔马林暴露组大鼠相比Ⅱ型肺泡上皮细胞胞浆及肺泡腔内未见空泡且结构改变较轻。 结论:⑴福尔马林暴露引起大鼠气管和肿组织的形态学改变,对气管和肺组织均有一定的毒性损伤作用。⑵低浓度氧气吸入可缓解福尔马林暴露所导致的毒性损伤,对气管和肺组织具有保护作用。