[论文摘要] 目的 通过建立煤工尘肺wistar大鼠模型,探讨煤工尘肺导致慢性缺氧对认知功能及脑细胞超微结构的影响。方法 将20只wistar大鼠随机分为尘肺组和对照组,尘肺组灌入煤尘生理盐水悬液1mL,对照组灌入生理盐水悬1mL,建立尘肺模型8周后,通过Morris 水迷宫实验检测其学习和记忆能力,并在实验结束后取肺组织和脑组织做HE染色病理切片,观察肺组织和脑组织结构的变化。结果 水迷宫实验中尘肺组大鼠学习记忆能力下降,神经元破坏。结论 ①尘肺可导致大鼠认知功能下降;②尘肺可致大鼠神经元超微结构改变。
　　[关键词] 尘肺;慢性缺氧;认知功能;脑细胞超微结构
　　　　煤工尘肺(coal worker's pneumoeoniosis,CWP)是指煤矿各工种工人长期吸入生产环境中的粉尘,所引起肺部尘肺病变的总称。尘肺患者由于长期吸入生产性粉尘,损坏了呼吸道黏膜,破坏了其防御功能,减弱了气管对异物的消除能力,肺部广泛纤维化,间质病变,肺泡通气换气功能障碍,使肺功能受损,导致低氧血症[1]。低氧血症会导致多器官的损害,尤其是氧需求量较大的中枢神经系统。缺氧引起记忆功能障碍已得到多方面临床的证实,但是还没有尘肺引起认知障碍方面的研究。
　　1材料与方法
　　1.1材料
　　①动物:20只wistar雄性大鼠,体重(190±20)g,由河北医科大学动物中心提供;②Morris 水迷宫(山西医科大学公共卫生学院);③煤尘颗粒(晋煤集团生产的无烟煤颗粒);④光学显微镜(NIKON ECLIPSE E600,山西医科大学寄生虫教研室);⑤计算机及显微图像分析系统(BI2000,成都泰盟科技有限公司)。
　　1.2方法
　　1.2.1动物分组与模型的建立适应性饲养一周后,20只wistar大鼠随机分为尘肺组(CWP组)和对照组。用10%水合氯醛(300mg/kg)腹腔麻醉,然后行气管插管,将颗粒直径<5μm的煤粉尘配成50g/L的生理盐水悬液,灌入煤尘生理盐水悬液1mL,对照组灌入1mL生理盐水然后继续饲养。
　　1.2.2Morris水迷宫实验8周后应用Morris水迷宫系统测定大鼠学习记忆能力。①定位航行实验(place navigation):实验前一天预先将大鼠置于水迷宫中自由游泳30min,让其适应水迷宫环境。在学习过程中,大鼠连续训练4d,每天分上、下午两个时段,每个时段训练2次,间隔为60min。每次实验大鼠在4个不同象限中将头朝池壁放入水池,每天次序不同,任其游泳,直至找到平台。60s内寻找到隐藏在水面下平台的时间(逃避潜伏期,escape latency)被记录下来,并允许大鼠在平台上停留10s以达到强化记忆效果,如果大鼠在60s 内未到达平台,逃避潜伏期以60s 记录,并由实验者用杆子将其引至平台停留30s。每次实验后立即用毛巾将大鼠抹干。此项反映大鼠的学习能力。②空间探索实验(spatial probe):实验第5天进行空间探索实验,撤除平台,将大鼠任意选一个入水点放入水中,记录其在2min中内的游泳轨迹,分别计算其跨越目标象限内的游泳时间占整个游泳时间的百分率、跨越平台次数,此项反映大鼠的空间记忆能力。
　　1.2.3形态学实验检测实验结束时处死大鼠,取肺组织和脑组织做HE染色病理切片,观察肺组织和脑组织结构的变化。
　　1.3统计学处理
　　所有数据应用统计软件SPSS13.0 进行统计学分析。
　　2结果
　　2.1Morris水迷宫测试
　　2.1.1Morris水迷宫学习成绩(定位航行实验)CWP组的逃避潜伏期明显长于对照组(P<0.05)。见表1。
　　2.1.2Morris 水迷宫记忆成绩CWP组的穿越平台次数(2.6±1.32)次,较对照组显著减少[(5.1±2.10)次,P<0.01];CWP组在跨越目标象限时间占整个游泳的时间百分率(25.46±1.96)%也较对照组显著减少[(35.24±2.73)%,P<0.01],见表2。
　　2.2形态学实验结果
　　 ①肺组织病理形态学染尘8周可见炎细胞浸润增加,吞噬了煤尘的肺泡巨噬细胞增加及煤尘聚集形成的煤斑或结节增多,病灶肺气肿明显,可见少量肺纤维化形成,见图封三1,2。②脑组织病理形态学观察:光镜下染尘8周可见胶质细胞吞噬神经元,神经元坏死、减少,筛网状软化灶,见图封三3,4。
　　3讨论
　　煤工尘肺是职业病的常见病,严重危害劳动者的健康,由于长期吸入生产性粉尘,损坏了呼吸道黏膜,破坏了其防御功能,减弱了气管对异物的消除能力,肺部广泛纤维化,临床上常出现低氧血症,使机体处于一种慢性持续性缺氧状态[2,3]。
　　缺氧引起记忆功能障碍已得到多方面临床的证实。这种尘肺引起的慢性持续性缺氧状态会引起中枢系统的损害导致认知功能的损害。目前,Morris 水迷宫实验是检验大鼠学习记忆最为经典的方法[4]。水迷宫实验结果显示,在定位航行实验中尘肺组大鼠学习能力明显高于对照组;空间探索实验中,尘肺组较对照组大鼠记忆能力下降,差异均有统计学意义,说明两组大鼠都有空间学习能力,但尘肺可致大鼠学习记忆功能障碍。肺组织超微结构可见炎性细胞的浸润使组织破坏,脑组织切片观察可见胶质细胞吞噬神经元,神经元坏死、减少,筛网状软化灶,可见尘肺组大鼠肺功能受损导致的慢性缺氧致脑细胞的损害。神经元是学习记忆的基础,神经细胞结构功能的损害会影响学习记忆功能。提示煤工尘肺可引起脑细胞受损,从而影响其认知功能。
　　本实验通过对大鼠尘肺模型的建立,从行为方法学和细胞形态学方面探讨尘肺对大鼠认知功能的影响从而可知尘肺导致的慢性持续性缺氧可诱发大鼠认知功能障碍[5,6]。本研究为煤尘诱发认知功能障碍提供了相关的实验依据,同时提示应足够重视尘肺引起的并发症及认识尘肺防治的必要性。
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