雄黄灌胃给药后砷在孕大鼠脏器内的分布及排泄途径研究

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  摘要:目的 研究口服雄黄后砷在孕大鼠体内的分布和排泄途径。方法 结合生殖毒性Ⅱ段试验,雌性SD大鼠交配后随机分成高、中、低(550、250、125 mg/kg)剂量组和阴性对照组(0.5%羧甲基纤维素钠)4组,妊娠第6-15日每日1次用雄黄悬浊液连续灌胃10 d,于妊娠第20日处死。每组10只,取孕大鼠各主要脏器(心、肝、脾、肺、肾、脑、子宫)和全血、胎盘、胎仔及不同给药时间点的尿液和粪便,运用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)分别测定砷含量,分析砷在各脏器的分布情况以及排泄途径。结果 各脏器中砷含量均显著高于阴性对照组,全血砷含量最高,并随剂量的增加而增加;与其他脏器比较,脑和胎仔组织内各剂量组的砷含量最低。给药第2日粪便中即出现大量砷,日排泄量折合成雄黄约占摄入量的69.5%~80.2%;而给药第10日排泄量上升到85.2%~96.2%;停药第4日粪便中雄黄排泄量急剧下降。尿液中排泄的砷微量,并有剂量依赖性,停药第4日排泄量仍在较高水平。结论 砷在不同脏器内蓄积与给药剂量有关,其中以全血、脾、胎盘、肺内砷含量较高;口服雄黄主要经肠道排泄,而组织内蓄积的砷可能经肾脏排泄。
  关键词:雄黄;孕大鼠;砷含量;电感耦合等离子体质谱法;电感耦合等离子体发射光谱法;体内分布;排泄
  中图分类号:R285.5 文献标识码:A 文章编号:1005-5304(2012)08-0034-04
  雄黄(Realgar)是一味常用的矿物类中药,具有燥湿、祛风、杀虫、解毒等功效。雄黄临床应用广泛,2010年版《中华人民共和国药典》(以下简称“药典”)收载的含雄黄的中成药有33种,占全部中成药的6.3%。雄黄有毒,被列为72种有毒中药之一,药典记载“内服宜慎,不可久用,孕妇禁用”[1]。了解雄黄在体内的吸收、分布、代谢以及排泄等情况对于理解其毒性机制具有重要意义。
  本研究结合雄黄灌胃给药生殖毒性Ⅱ段试验,测定各剂量组妊娠不同时间点24 h粪尿样品和解剖时孕大鼠的全血、心、肺、肝、脾、肾、子宫、胎盘以胎仔的砷含量,分析砷在各脏器的分布和蓄积情况以及排泄途径,并探讨其与生殖毒性、血液生化及病理指标的关系。
  1 实验材料
  1.1 药物
  供试品雄黄饮片,产地湖南石门雄黄矿业,上海封浜中药饮片厂加工炮制成饮片,批号H2007052401,上海市食品药品检验所提供。经测定雄黄含量为95.5%,可溶性砷含量为3.60%,价态砷1.56%。灌胃前雄黄用0.5%羧甲基纤维素钠(CMC-Na)稀释助悬。
  1.2 动物
  清洁级SD大鼠由上海西普尔-必凯实验动物有限公司提供,许可证号SCXK(沪)2008-0016。购入后饲养于屏障系统,饲养环境指标控制在国标规定的范围内。动物自由摄食、饮水,1~2 d换水1次,1周换2次垫料。适应性饲养5~7 d后,观察无异常用于实验。
  1.3 仪器
  7700ce型电感耦合等离子体质谱仪,美国Agilent公司;OPTIMA-DV5300型电感耦合等离子发射光谱仪,美国Perkin Elmer公司;Mars5型微波消解仪,美国CEM公司。
  1.4 试剂
  砷标准溶液[0.100 g/L,标准编号为GBW(E)080622,批号110811],购自上海计量测试技术研究院;硝酸、盐酸均为优级纯,Merck公司;水为经Milli-Q处理的去离子水。
  1.5 气体
  高纯液态氩气(纯度>99.99%)和氦气(纯度为99.999%),上海成功气体工业有限公司提供。
  2 实验方法
  2.1 分组、给药与取材
  按照生殖毒性Ⅱ段的试验方案,雌性SD大鼠交配后随机分成高(550 mg/kg)、中(250 mg/kg)、低(125 mg/kg)剂量组和阴性对照组(0.5% CMC-Na),妊娠第6日开始,每日1次用雄黄悬浊液连续灌胃10 d。于妊娠第20日处死大鼠,进行生殖毒性Ⅱ段试验。在给药第2日(妊娠第7日)、给药第10日(妊娠第15日)、停药第4日(妊娠第19日),用代谢笼收集各剂量组和阴性对照组孕大鼠24 h粪、尿总量。妊娠第20日,处死各剂量组和阴性对照组孕大鼠(每组10只),用肝素抗凝管采全血,取大脑、心、肝、脾、肺、肾、子宫、胎盘、胎仔等称重,分装容器,保存于-20 ℃冰柜内。
  2.2 样品处理与分析
  取各脏器进行匀浆,粪便研细,血液和尿液分别混匀,称取0.5 g,精密称定,置微波消解罐中,加入硝酸4 mL和盐酸1 mL,放入微波消解仪中进行消解,取出放冷,转移至50 mL聚四氟乙烯材料的量瓶中,用去离子水洗涤罐盖及罐壁数次,并将洗液合并入量瓶中,用去离子水稀释至刻度,混匀即得待测样品,同时设空白对照。除粪便采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-OES)进行测定,其余样品均采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定。ICP-MS射频功率:1 500 W,采样深度8.0 mm;载气流速0.9 L/min;载气补偿气流速0.3 L/min;分析模式为定量分析,积分时间2 s;重复3次。ICP-OES功率1 300 W,雾化气流量0.8 L/min,辅助气流量0.2 L/min,等离子气流量15 L/min,蠕动泵流速15 mL/min,积分时间1~20 s,观测方式径向;谱线波长188.979 nm。
  2.3 体内各重要脏器雄黄蓄积量和排泄量计算
  脏器砷蓄积量(mg)=脏器砷含量(mg/kg)×脏器质量(kg);粪便中雄黄排泄量(mg)=[(粪便砷含量(mg/kg)×24 h粪便量(kg)/70.1%)]/雄黄摄入量(mg),式中70.1%为砷与雄黄的比值;尿液砷排泄量(?g)=尿液砷含量(?g/mL)×24 h尿液量(mL)。   3 统计学方法
  采用SPSS13.0软件进行统计,实验数据以—x±s表示。雄黄脏器蓄积量和粪尿排泄量采用方差分析,P<0.05为差异有统计学意义。
  4 结果
  4.1 雄黄灌胃给药后砷在各重要脏器的分布和蓄积情况
  从表1可见,阴性对照组的心、肝、脾、肺、肾、子宫、胎盘组织内砷含量较稳定,在0.78~1.95 mg/kg,而全血的砷含量是这些脏器平均值的5倍以上,脑和胎仔的砷含量仅是这些脏器平均值的8%~15%,表明在正常组织中砷本身含量在各脏器内是有差异的。雄黄灌胃给药后所检测各剂量组的全血、心、肝、脾、肺、肾、脑、子宫、胎盘和胎仔组织内砷含量均显著高于阴性对照组,并随剂量的增加而增高,差异有统计学意义(P<0.01)。其中最高为全血,其次为脾、胎盘、肺、心、肾、子宫和肝,脑和胎仔的砷含量最低。最高的全血砷含量是第2位脾的砷含量的3.7~4.5倍,是脑的73~83倍,是胎仔的40~103倍。
  各脏器大小不一,按各脏器蓄积的总砷量计算,全血总砷量最大,其次是胎盘、胎仔和肝,表明雄黄灌胃给药后,血液是砷的主要蓄积场所。
  4.2 雄黄灌胃给药后砷排泄情况
  从表2可见,阴性对照组的24 h粪便中总砷量很低,但在雄黄灌胃给药第2日,各剂量组砷的日排泄率折合成雄黄可达69.5%~80.2%,给药第10日高达85.2%~96.2%,但在停药后第4日粪中排泄率显著降低,仅为0.11%~2.8%,表明雄黄主要是从消化道排出的。各剂量组粪便中砷的排泄量随给药量增大而增大,与阴性对照组比较差异有统计学意义(P<0.01)。各剂量组间在给药第2、10日和停药后第4日砷的排泄量比较差异有统计学意义(P<0.01)。
  从表3可见,阴性对照组的24 h尿液中总砷量很低,但在雄黄灌胃给药第2日和第10日,各剂量组尿液中总砷量随剂量和给药天数的增加而上升,达10 ?g以上,日排泄率折合成雄黄可达0.11%~0.57%,停药第4日排泄率折合成雄黄降低至0.05%~0.10%,但仍高于阴性对照组数10倍,表明雄黄的可溶性砷从消化道吸收后,肾脏是排泄的主要途径;当停药后,在组织中蓄积的砷可继续从肾脏排出。各剂量组间在给药第2、10日和停药后第4日尿液中砷含量与阴性对照组比较,差异有统计学意义(P<0.01)。
  5 讨论
  雄黄大部分为不溶性矿物质,口服后经消化道以粪便形式排出,小部分可溶性砷可经胃肠道吸收进入血[2],可溶性砷可能是其药理和毒性成分[3-5]。汤氏[6]发现雄黄单次给药后,砷含量以脾、毛发、肺和肾上腺中分布较多,肾、心、肝、膀胱、皮肤次之,大脑、睾丸、肌肉、胫骨中分布较少;而雄黄多次给药延缓了砷在体内的消除。但至今笔者尚未见有研究雄黄给药后砷在妊娠动物体内各脏器(特别是子宫、胎盘和胎仔)的分布和排泄途径的报道。
  动物脏器中砷的测定有多种方法,本研究采用的微波消解法能有效排除基质对砷测定的干扰。根据基质不同,采用ICP-MS和ICP-OES进行测定。这两种方法具有灵敏度强、分析精度高、分析元素范围宽、速度快、能保证实验结果的准确等优点,已经成为分析测试微量元素的最佳选择之一。
  本研究通过考察雄黄灌胃给药后妊娠大鼠全血、各脏器、粪尿排泄物中砷的含量,探索砷在体内的分布及排泄途径。研究结果显示,雄黄灌胃给药给孕大鼠10日(妊娠第6~15日),停药5 d后检测全血及各重要脏器砷的含量,结果全血及心、肝、脾、肺、肾、脑、子宫、胎盘和胎仔组织内砷含量均显著高于阴性对照组,并随剂量的增加而增高,差异有统计学意义(P<0.01),表明雄黄进入体内后,可溶性砷即可被动物体吸收,并随着血液在动物体内各重要脏器中分布。砷在组织内的蓄积量与摄入量有关,而且即使停药5 d,组织内仍蓄积较多的砷。砷含量最高为全血,其次为脾、胎盘、肺、心、肾、子宫和肝,脑和胎仔的砷含量最低。
  由于脾脏主要由B淋巴细胞组成,血液和脾脏砷含量增高是否与砷具有嗜白细胞(包括淋巴细胞)特性有关,以及是否与雄黄在临床上用于治疗白血病的机理[7]有关值得进一步研究。
  脑和胎仔的砷含量最低可能与体内血脑屏障和胎盘屏障阻止砷进入有一定关系,这与我们在生殖毒性Ⅰ段、Ⅱ段试验中雄黄对大鼠生育力和早期胚胎、胚胎胎仔发育没有明显毒性反应的结果一致,但应谨慎评价,以积累更多的数据予以证明。
  在本实验中,雄黄给药量为550、250、125 mg/kg,分别约为人等效剂量的52、24、12倍(雄黄成人用量为0.05~0.1 g)[1],按成人60 kg体质量、临床最高剂量计算,约为1.7 mg/kg]。在此剂量下,生殖毒性Ⅱ段(给药10 d)中孕大鼠的肝肾功能基本正常[8]。生殖毒性Ⅰ段(雄性给药42 d,雌性给药14 d)中雌雄性大鼠各剂量组的一些肝、肾功能指标出现异常,且呈明显的量效关系(资料尚未发表),组织病理学也显示有一定的毒性病变。就程度而言,生殖毒性Ⅰ段肝肾功能的改变重于生殖毒性Ⅱ段。上述砷含量与脏器功能和病理改变的关系表明,砷对大鼠肝肾的损害与砷的蓄积量,特别是给药期限长短有关。
  实验显示,雄黄灌胃给药第2日,各剂量组砷的粪便日排泄率折合成雄黄可达69.5%~80.2%,给药第10日高达85.2%~96.2%,但在停药后第4日从粪中排泄率显著降低,仅为0.11%~2.8%,表明雄黄不溶性物质主要是从消化道排出的,吸收的仅是可溶性部分。而尿中排泄量极少,停药4 d后仍能稳定排出,表明停药后体内蓄积的砷可经肾脏排泄。亦有报道表明胆汁排泄也是雄黄的主要排泄途径之一[6],体内蓄积的砷是以肾脏排泄为主还是以胆汁排泄为主有待进一步研究。
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  (收稿日期:2012-02-20,编辑:华强)
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