硼酸鈉對小鼠的急性毒性實驗研究

王靳琎 李雪瑩 易進科 趙蓓玲 黃慧敏 魏 英

1.湖北醫藥學院附屬國藥東風總醫院，湖北十堰 442008；2.湖北醫藥學院第二臨床學院，湖北十堰 442008

硼存在于植物和飲用水中，是生物體完成生命周期必不可少的元素[1]。硼對人類和動物的鈣離子代謝、骨骼生長和維持、胰島素代謝等都具有重要作用[2]。硼攝入不足會導致骨骼發育和免疫功能受損以及一定程度的發育缺陷，過高濃度的硼會對胚胎的增殖分化產生不良影響[3]。以上均表明，只有補充適當劑量的硼才有益處。硼作為非金屬元素，廣泛應用于工農業和醫藥衛生等領域[4]。然而，硼的過量攝入或長期暴露對動物機體產生明顯損傷甚至毒性作用。高劑量的硼可引起應激性胃腸道紊亂，腎小管腫脹和顆粒變性；抑制大鼠和肉雞免疫器官生長發育[5]。目前并沒有關于硼的統一質量標準，硼的生物效應及毒性作用機制尚未完全明確。本研究以C3H/HeN 小鼠為實驗對象，測定小鼠硼酸鈉半數致死量；記錄小鼠的臨床表現、體重、解剖學變化；采用HE 染色觀察內臟組織病理學改變，以期為硼的后續研究及其在生產生活中的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 藥品

硼酸鈉（Borax），分析純，純度≥99.5%，購于天津博迪化工股份有限公司。預實驗時稱取10 g 硼酸鈉溶于60℃的50 g 去離子水中，冷卻至37℃后進行灌胃處理。正式實驗按照預實驗結果，分別稱取一定量的硼酸鈉溶于60℃的去離子水中，制備對應濃度的實驗試劑，冷卻至37℃灌胃處理。

1.2 實驗動物

SPF 級C3H/HeN 小鼠120 只，雌雄各半，體重18 ～20 g，購于湖北醫藥學院動物實驗中心[SCXK（京）2016-0011]，室內溫度20 ～25℃，相對濕度40%～60%。動物實驗按照《實驗動物管理與使用指南》進行，本研究已獲湖北醫藥學院動物實驗倫理委員會批準。

1.3 實驗方法

1.3.1 小鼠急性毒性預實驗 SPF 級C3H/HeN 小鼠40 只，雌雄各半，體重18 ～20 g，實驗前禁食不禁水12 h，將硼酸鈉按照小鼠最大體積0.4 ml/10 g 體重單次灌胃給藥，觀察記錄小鼠死亡情況，根據給藥后的狀態和死亡數量，調節給藥劑量，找出各組小鼠全死亡和不死亡的劑量，并根據預實驗結果進行正式實驗[6]。

1.3.2 小鼠急性毒性實驗 SPF 級C3H/HeN 小鼠80 只，體重18 ～20 g，隨機分成8 組，分別為對照組（蒸餾水，含硼量為0）、實驗組[硼酸鈉7 個劑量組（2.00、2.40、2.88、3.46、4.15、4.98 和5.97 mg/g）（Bliss 法）]，每組各10 只，雌雄各半，實驗前禁食不禁水12 h，灌胃單次給予不同劑量的硼酸鈉，對照組給予等體積的蒸餾水，灌胃3 h 后自由飲水進食。

1.3.3 觀察指標 給藥后連續觀察14 d，記錄第1、7、14 天體重。觀察小鼠運動，呼吸、皮毛和分泌物。記錄中毒癥狀、嚴重程度、持續時間和死亡情況，及時解剖死亡小鼠，觀察臟器色澤、質地和體積，臟器組織用4%多聚甲醛浸泡，石蠟包埋，切片HE 染色，顯微鏡下觀察組織結構和細胞形態。

1.4 統計學方法

應用SPSS 25.0 統計學軟件處理分析數據。計量資料用均數±標準差（± s）表示，多組間比較采用單因素方差分析，計算LD50和LD50的95%置信區間和回歸方程。P＜ 0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 預實驗結果

2.00 mg/g 劑量時，小鼠出現不同程度的活動減少，困倦，被毛蓬亂。劑量≥2.40 mg/g 時，小鼠出現畏寒，嗜睡，肌肉僵直，呼吸急促，抽搐，大小便失禁，死亡（見圖1A、B）。劑量為5.97 mg/g 時，小鼠24 h 內全部死亡。各組存活小鼠多在3 ～4 h 開始自主進食飲水，24 h 內排稀軟便，48 h 后恢復正常，活動自如。根據預實驗結果，分為2.00、2.40、2.88、3.46、4.15、4.98 和5.97 mg/g 7 個硼酸鈉實驗組，進行后續實驗。

圖1 小鼠一般體征圖

2.2 小鼠死亡情況

5.97 mg/g 硼酸鈉處理5 min 后，小鼠出現死亡。2.88 ～4.98 mg/g 硼酸鈉組小鼠死亡多數發生在24 h內。14 d 內，2.00 和2.40 mg/g 硼酸鈉組及對照組小鼠均未出現死亡（表1）。硼酸鈉對雄鼠和雌鼠的LD50分別為3.794 和3.646 mg/g（表2）。

表1 給予硼酸鈉或純水的C3H/HeN小鼠的死亡數量（n）

表2 硼酸鈉對小鼠毒性效應的統計分析

2.3 體重變化

小鼠初始體重為18 ～20 g，第1、7、14 天小鼠體重見表3。2.00 ～4.98 mg/g 硼酸鈉組和對照組之間未觀察到體重差異。5.97 mg/g 硼酸鈉組小鼠因死亡，無法與對照組進行比較。說明一次口服硼酸鈉對小鼠的生長無明顯影響。

表3 給予不同劑量硼酸鈉和對照組小鼠的平均體重（g，± s）

表3 給予不同劑量硼酸鈉和對照組小鼠的平均體重（g，± s）

注 “-”表示無數據

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2.4 硼酸鈉急性暴露對特定器官重量的影響

對死亡小鼠及時解剖，肉眼見胃腸臌脹，腸管透明（圖2），心、肝、脾等器官體積、顏色、質地未發現明顯變化。14 d 實驗結束，小鼠稱重后行脊椎脫臼處死，解剖取各臟器。計算臟器指數：臟器指數=臟器（g）/體重（g）×100%。各器官指數無顯著變化，見表4。

表4 硼酸鈉急性暴露對小鼠臟器指數的影響（± s）

表4 硼酸鈉急性暴露對小鼠臟器指數的影響（± s）

注 “-”表示無數據

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圖2 小鼠解剖情況

2.5 組織病理學結果

硼酸鈉4.98 mg/g 組小鼠肝細胞水腫，肝臟中央靜脈擴張淤血；肺泡上皮結構正常，肺泡隔毛細血管擴張淤血、淋巴細胞浸潤，肺泡腔中有少量紅細胞漏出；腎小球和腎小管間質出現淤血；腦組織、心臟、脾臟未見異常。見圖3。

圖3 鏡檢組織病理觀察（HE 染色，200×）

3 討論

硼有多種功效，從抗炎抗氧化到調節身體各系統[7-8]。硼酸鈉作為飲食和藥物補充劑廣泛用于不同場合，研究表明，飲食中適當添加硼酸鈉可降低肺癌、乳腺癌、膠質母細胞瘤等惡性腫瘤風險[9-11]。課題組前期研究發現，硼對肝癌有防治作用[12]。然而，高硼狀態對人和不同動物有細胞毒性。為確定硼酸鈉的安全范圍，本研究以C3H/HeN 小鼠為研究對象，明確了硼酸鈉經口一次給藥雄性小鼠LD50為3.794 mg/g，雌性小鼠LD50為3.646 mg/g。

據報道，給予硼酸鈉后，大鼠出現抑郁、共濟失調、抽搐甚至死亡，雄性和雌性大鼠硼酸鈉LD50分別為4.50 和4.98 mg/g[13]。世界衛生組織有關化學品急性毒性分級原則（The WHO Remended Classification of Pesticides by Hazard and Guidelines to Classification 1990-1991），規定的LD50顯示，極高毒性：＜0.005 mg/g；高毒危險：0.005 ～0.05 mg/g；中毒危險：0.05 ～0.50 mg/g；輕度危險：＞0.5 mg/g。本研究中，雄性和雌性小鼠硼酸鈉的LD50分別為3.794 和3.646 mg/g，可推斷硼酸鈉屬于低毒化合物。

人急性硼中毒時，表現出皮炎、腹瀉、惡心嘔吐、乏力等癥狀；慢性中毒時，出現食欲缺乏、體重下降、惡心等癥狀[14]。本研究中小鼠急性中毒后出現腹瀉等癥狀，HE 染色發現，肝、肺、腎出現不同程度的水腫，淤血這與報道大體一致。90%的硼從胃腸道內吸收，大部分由尿排出[15]。高劑量硼會導致人腎小管細胞混濁腫脹、顆粒變性[16]。本研究中，給予硼酸鈉后，小鼠肝和腎均出現明顯病理性變化，這可能是高硼環境下，肝臟代謝解毒功能和腎臟排泌功能受損，導致硼大量蓄積，對肝、腎造成嚴重損傷，但具體的作用機制有待深入研究。

綜上，雄性小鼠硼酸鈉LD50為3.794 mg/g，雌性為3.646 mg/g，屬于低毒化合物；急性硼酸鈉中毒對小鼠有明顯的毒性作用，隨硼酸鈉劑量的增加，其毒性作用逐漸加重。