Toxic effect of formaldehyde on the respiratory organs of rabbits: A light and electron microscopic

study

Abstract

Dalam studi ini, efek paparan langsung dari formaldehida dalam konsentrasi yang berbeda diamati pada 14 kelinci berusia 36 bulan dan Seberat 1100-1200 g. Hewan-hewan dibagi menjadi dua kelompok dengan enam hewan di masing-masing kelompok, dan dua hewan disimpan sebagai kontrol. Hewan-hewan dari kelompok I diberi paparan formalin 10% selama 12 minggu dan hewan dari kelompok II diberi paparan larutan formalin 40% selama 6 minggu. Setelah selesai periode percobaan, hewan-hewan itu dibunuh dan sampel jaringan dikumpulkan dari rongga hidung, trakea dan paru-paru di dalam formalin buffer netral 10% dan fiksatif Karnovsky untuk memeriksa histologis dan mikroskopis elektron perubahan dalam organ. Sel-sel mukosa rongga hidung menunjukkan kehilangan dari silia dan metaplasia epitel diamati di tempat. Ada kemacetan vaskular dan edema ringan subepitel. Epitel trakea diorganisasi dengan inti hyperchromatic. Ada pembengkakan subepitel bersama dengan infiltrasi seluler lymphomononuclear. Ada emfisema ditandai jelas sebagai pembentukan bulla dari ruang udara akibat pecahnya septum interalveolar. Sebuah peningkatan sel-sel alveolar dinding diamati, hasil dari penebalan nya. Lapisan epitel bronkiolus menunjukkan hilangnya lipatan mukosa dan hiperplasia sel bersama dengan infiltrasi seluler peribronchial lymphomononuclear. Penebalan dinding pembuluh darah tampak jelas. Kemacetan dan pendarahan diamati di tempat. Itu disimpulkan bahwa perubahan histopatologi yang lebih luar biasa pada hewan terkena formalin 40% untuk durasi pendek daripada hewan terkena formalin 10% untuk durasi yang lebih lama dengan lebih parah efek pada bagian saluran pernafasan atas daripada yang lebih rendah.

Keywords

Formaldehyde, paru-paru, rongga hidung, kelinci, trakea, toksisitas

Pendahuluan

Formaldehida umumnya digunakan dalam Anatomi Hewan untuk pengawetan mayat dan dari dalam produksi industri dan berbagai produk medis. Formaldehida mudah menguap pada suhu kamar, paparan langsungnya menyebabkan bahaya kesehatan untuk manusia (Khan, 2006). Paparan uap formaldehida dapat menyebabkan iritasi selaput mukosa dan kepekaan alergi pada kulit, tetapi target kritis adalah saluran pernapasan bagian atas (Mathur and Rastogi, 2007; Paustenbach et al., 1997).

Meskipun pengetahuan mengenai bahaya kesehatan formaldehida mapan dan penelitian telah dilakukan untuk mengamati dampaknya pada mukosa hidung pada manusia (Edling et al.,

1988), trakea tikus (Davarian et al., 2005), dan paru-paru tikus (Casset et al, 2006;.. Kamata et al, 1996, Sheela dan Sreedevi, 1991), studi histomorphological dan mikroskopis elektron mengikuti pemaparan jangka pendek dan jangka panjang untuk formalin masih kurang. Jadi percobaan ini dilakukan untuk mengamati perubahan dalam histomorphological rongga hidung, trakea, dan paru-paru kelinci setelah kontak langsung dengan formaldehid pada berbagai durasi waktu.

Bahan dan metode

Penelitian dilakukan pada 14 kelinci jantan usia dari 6-9 bulan dan berat badan 1100-1200 g. Kelinci dibagi menjadi tiga kelompok, kelompok I dan kelompok II dengan enam hewan di masing-masing kelompok, dan kelompok III memiliki dua hewan sebagai kontrol. hewan ini disimpan dalam kandang besi ventilasi dan diberi makan dengan black grams dan pakan ternak hijau. Kelinci dari kelompok I diberi paparan larutan formaldehid 40% (37% - 41% w/v) selama 6 minggu dan kelinci dari kelompok II diberi paparan larutan formaldehid 10% untuk 12 minggu. Hewan-hewan diperiksa setiap hari untuk tanda-tanda klinis. Larutannya disimpan dalam wadah terbuka di bawah kandang dan diganti setiap hari. Setelah selesai masa percobaan, hewan dibunuh dan sampel jaringan dari rongga hidung, paru-paru dan trakea disimpan dalam 10% formalin buffered netral. Jaringan tersebut diproses sesuai jadwal aseton benzena (Luna, 1968) dan ketebalan potongan dari 5-6 µm diperoleh dari mikrotom putar dan diwarnai dengan hematoxylin dan eosin untuk mengamati perubahan histomorphological.

Untuk studi mikroskopis elektron, potongan-potongan kecil dari trakea dan paru-paru yang dicuci dalam larutan buffer fosfat saline (pH 7,4) dan tetap selama 2 jam dalam fiksatif Karnovsky dan kemudian Fiksasi sekunder dilakukan selama 2 jam di 2% OsO4. Sampel dari rongga hidung tidak dapat diproses karena fiksasi yang tidak tepat. Selanjutnya, sampel jaringan menjadi sasaran dehidrasi pada peningkatan nilai aseton (30% sampai absolut) di suhu kamar. Pembersihan sampel adalah dilakukan dengan pengobatan dengan toluena. Setelah infiltrasi, jaringan yang tertanam dalam media penanaman murni menggunakan kapsul balok dan polimerisasi dilakukan. Blok siap dipangkas oleh blok pemangkas (Reichert TM 60) dan pemotongan semi-tipis (0.5 - 2.0 µm) dipotong untuk memindai jaringan di bawah mikroskop optik untuk pemilihan daerah pemotongan ultra-tipis . Setelah , bagian ultra-tipis (70 – 90 nm) yang dipotong dan diangkat pada tembaga grid (ukuran 100 mesh) dan distabilkan oleh pelapisan dengan karbon film ketebalan 50A°. Grid yang kemudian diwarnai dengan uranil asetat (15 menit) diikuti oleh lead sitrat (10 menit) dan diperiksa di bawah TEM (Morgagni) untuk dipelajari secara rinci dan foto-foto yang diperlukan diambil.

Hasil

Kelinci yang terkena larutan formaldehid 40% menunjukkan terjadinya iritasi pada mata dan hidung, tapi tidak ada gejala klinis yang ditemukan pada saluran pernapasan bagian bawah. Namun, perubahan histomorphological dilaporkan dalam organ pernapasan dari semua binatang terkena konsentrasi yang berbeda dari formalin. Hal ini juga untuk melihat perubahan yang

lebih parah pada kelinci yang terkena larutan formaldehid 40% untuk durasi pendek dibanding mereka yang terkena larutan formaldehid 10% untuk durasi yang lebih lama.

Rongga Hidung

Kelompok kontrol menunjukkan bahwa rongga hidung terdiri vestibular, pernapasan dan mukosa penciuman. Lapisan epitel bagian vestibular yaitu stratified skuamosa berkeratin, bagian pernapasan dan penciuman yaitu pseudostratified kolumnar bersilia dengan membran basal yang mendasarinya. Zona transisi antara bagian vestibular dan pernapasan menunjukkan terdapat epitel kuboid bertingkat dengan multilobulated inti dan mikrovili pada permukaan sel.

Terdapat disorganisasi stratifikasi dan keratinisasi pada mukosa vestibular, namun lapisan mukosa pernapasan menunjukkan perubahan degeneratif yang lebih parah. Epitel lapisan mukosa hidung menunjukkan hilangnya sel bersilia dengan metaplasia dari sel goblet dan hiperplasia sel skuamosa (Gambar 1 (1)). Pada tempat, ada vacuolation dan hidropik degenerasi epitel dengan infiltrasi sel monolymphonuclear. Kartilago hialin dari turbinasi hidung menunjukkan perubahan degeneratif kondrosit. Sel-sel kelenjar hidung menjadi hyperchromatic dengan terdapat banyak sekret mukoid karena iritasi formaldehida (Gambar 1 (2)). Perubahan histologis lebih jelas pada hewan terkena 40 % larutan formalin dan di bagian rostral dari epitel mukosa rongga hidung.

Trakea

Pada hewan kontrol, permukaan trakea yang dilapisi oleh kolumnar pseudostratified epitel bersilia. Bersilia, non-bersilia, goblet dan sel basal yang mudah dibedakan oleh penelitian mikroskopik elektron. Sel bersilia memiliki sekelompok permukaan atas silia luminal mereka yang didukung oleh badan-badan basal. Meskipun, permukaan apikal sel goblet terlihat, sel-sel yang tidak diaktifkan atau bengkak dan tidak atau jarang terkena konten lendir mereka. Berdasarkan kerapatan elektron, sel-sel terdiri dari dua jenis yaitu: sel gelap dan sel cahaya, menunjukkan aktivitas sekretori dan non-sekretori (Gambar 2 (7)). Sebuah struktur normal c-berbentuk hialin tulang rawan bersama dengan otot trachealis diamati dalam submucosa untuk mendukung dan mencegah keruntuhan trakea.

Ada perubahan atropik dalam lapisan epitel dengan disorganisasi seluler, hilangnya silia dan perubahan metaplastic. Sel-sel epitel menunjukkan displasia ringan dengan inti hyperchomatic. Di beberapa tempat, vacuolations yang diamati antara epitel sel dengan peningkatan jumlah sel goblet, sehingga produksi lendir meningkat respon terhadap efek iritasi formaldehida. Ada bukti edema mengakibatkan ditandai pemisahan lapisan epitel dari jaringan dibawah (Gambar 1 (4)). Jaringan ikat subepitelial stroma ditandai kemacetan pembuluh darah dan infiltrasi limfosit-sel mononuklear. Perubahan histopatologi yang kurang intensif di Kelompok II menunjukkan disorganisasi lapisan epitel dengan hilangnya silia di tempat (Gambar 1 (3)). Sedikit infiltrasi subepitel limfositik dan kurang kemacetan pembuluh darah terlihat.

Perubahan struktural sangat terdeteksi adalah deciliation atau penggumpalan dari silia, pembengkakan selular, vacuolation dan pengelupasan (Gambar 2 (8)). Kapiler subepitel menunjukkan kemacetan, intravaskular fibrin deposisi, agregasi platelet dan cedera endotel. Monosit dan makrofag menyusup ke lamina propria dan diantara degenerasi sel epitel. Perubahan Degeneratif Hidropik dalam sitoplasma yang sangat menonjol. Nuclei mengalami nekrotik perubahan sehingga pyknosis dan karryorhexis yang diamati. Ada kurangnya diferensiasi gelap dan sel-sel epitel cahaya sehingga telah kehilangan rincian seluler meskipun batas-batas sel yang utuh.

Paru-paru

Pada hewan kontrol, dinding alveolar dibuat dari sel epitel skuamosa (Tipe I) dan sel globular luas (Tipe II) sela dengan sel intra-alveolar sebagai makrofag (Gambar 2 (9)). Dinding saluran alveolar juga mengandung agregat kecil dari sel otot polos dan kolagen terkait dan serat elastis. Besar jumlah pembuluh paru didistribusikan dalam parenkim paru. Normal histoarchitecture dari bronkus dan bronchiale juga diamati.

Kelinci terkena larutan formaldehyale 40% menunjukkan peningkatan cellularity dinding alveolar. Ada ditandai emfisema jelas dari bula pembentukan ruang udara akibat pecahnya septum interalveolar. Ada peningkatan cellularity dinding alveolar dengan hiperplasia dan akumulasi busa makrofag (Gambar 1 (5)). Jaringan interstisial menebal akibat akumulasi sel inflamasi dengan edema ringan. Ditandai dilatasi dan kemacetan diamati dalam pembuluh darah septum alveolar. Penebalan dinding pembuluh darah juga terlihat karena hipertrofi otot tunika media (Gambar 1 (6)). Lapisan epitel bronkiolus menunjukkan hilangnya lipatan mukosa dan hiperplasia sel. Ada infiltrasi ringan peribronchial limfosit-mononuklear selular dengan pyknosis dan karyorexis. Studi mikroskopis elektron menunjukkan perubahan degeneratif dalam epitel alveolar sebagai kondensasi materi kromatin dalam sel Tipe-I dan Tipe-II (Gambar 2 (10)). Setelah pemaparan, multinuclear raksasa makrofag menunjukkan perubahan degeneratif dengan disorganisasi dari organellae selular bersama dengan degenerasi hidropik (Gambar 2 (11)) dan pelepasan dari stroma yang mendasari. Sel Endotel yang melapisi kapiler juga menunjukkan degenerasi. Beberapa alveoli memiliki fragmen dari komponen seluler dalam lumen mereka, yang mungkin karena efek toksik parah formaldehid.

Diskusi

Perubahan metaplastic mukosa epitel hidung konsisten dengan temuan pada tikus (Boysen et al 1990;. Khan 2006) dan di mukosa hidung manusia (Edling et al., 1988). Metaplasia dari Sel goblet mungkin karena penghambatan fungsi mukosiliar seperti dilansir Morgen dkk. (1986). Kehadiran dari limfosit-sel mononuklear di epitel dan jaringan subepitelial dalam penelitian ini dapat dikorelasikan dengan efek karsinogenik formaldehida (Kerns et al, 1983.). Temuan ini mengindikasikan bahwa Perubahan histologi yang lebih jelas dalam hewan terkena larutan

formaldehid 40%. Demikian pula Edling et al. (1988) menyatakan bahwa paparan tersebut konsentrasi tinggi formaldehida untuk beberapa jam dapat menyebabkan kerusakan yang lebih besar pada mukosa daripada paparan pada konsentrasi yang lebih rendah. Itu juga diamati bahwa perubahan itu lebih jelas pada bagian rostral dari epitel mukosa rongga hidung sebagai daerah lebih sering terkena uap formalin dan juga diyakini bahwa karena tumor dengan kecenderungan partikel untuk deposit daerah tertentu (Boysen et al., 1990). Hal ini juga didukung oleh Turkoglu et al. (2008) yang menyarankan pernapasan dan epitel transisi dari mukosa hidung lebih rentan terhadap kerusakan formaldehida dibandingkan epitel lainnya. Disorganisasi seluler dan inti hyperchromatic dari mukosa pernapasan pada kelinci itu identik dengan temuan Javedan dan Entezarizaher (1999) pada mukosa hidung tikus terkena 2 dan 5 ppm formaldehida. Mirip dengan pengamatan kami bahwa perubahan histologis yang lebih jelas pada hewan terkena larutan formaldehida 40%, Javedan dan Entezarizaher (1999) melaporkan lebih intensif perubahan histopatologis dalam tikus setelah terpapar subakut dan akut formaldehid. Berbeda dengan menyajikan studi, paparan dari tikus sampai 1 ppm (Zwart et al., 1988), dan 2 ppm (Wilmer et al, 1989.) formaldehida tidak menunjukkan efek histopatologis pada mukosa hidung.

Perubahan histopatologi dalam trakea dari kelinci setelah terpapar larutan formaldehid 40% hampir sama temuan Davarian et al. (2005) pada tikus. Desiliasi atau penggumpalan silia epitel trakea dapat merusak fungsional aktifitas silia diperlukan untuk gerakan terus-menerus sekresi kelenjar menuju faring. Temuan ini mendukung pengamatan Njoya et al. (2009). Ditandai kemacetan pembuluh di jaringan subepitel trakea mengakibatkan Rebound vasodilatory diproduksi oleh vasokonstriktor tertentu. Kehadiran vakuolasi epitel dan degenerasi hidropik dan infiltrasi limfosit-sel mononuklear di jaringan subepitel menunjukkan aktivitas karsinogenik formaldehida paparan pada kelinci.

Perubahan paru kelinci setelah paparan formaldehid konsisten dengan temuan pada tikus (Kamata et al 1996;. Sheela dan Sreedevi 1991) dan pada hewan dan anak-anak (Casset et al. 2006). Perubahan yang lebih jelas dalam epitel alveolar ditandai sebagai emfisema, peningkatan cellularity dan ketebalan dinding alveolar, akumulasi sel inflamasi, edema ringan, kemacetan dan perdarahan. Studi mikroskopis Elektron menegaskan perubahan degeneratif pada intra-alveolar sel makrofag, sel globular (Type-II) dan sel-sel kecil (Tipe-I). Perubahan degeneratif dalam makrofag multinuclear raksasa mungkin karena reaksi polimorfik pada alveoli oleh gas noxius (Smith et al., 1960). Degenerasi sel Tipe II akan mengurangi sekresi surfaktan, yang akan bertanggung jawab dalam mengurangi alveolar ventilasi.

Dapat disimpulkan dari penelitian ini bahwa paparan jangka pendek pun (6 minggu) dari konsentrasi uap formaldehida (larutan 40%) menimbulkan iritasi pada saluran pernapasan dan mengubah aktivitas fungsional dan morfologi sel. Itu mengurangi perlawanan terhadap pernapasan atas dan saluran bawah setelah terpapar formaldehida mungkin karena perubahan dalam sel polimorfonuklear, yang dikenal sebagai garis pertahanan pertama terhadap infeksi bakteri. Oleh karena itu kami menyarankan bahwa upaya lebih harus diarahkan pada menggantikan formalin dengan bahan kimia beracun rendah dan juga peka anatomi, patologis,

pembalsem, teknisi, medis dan mahasiswa kedokteran hewan untuk berhati-hati dari Bahaya yang akan datang terkait dengan uap formaldehida.

PendanaanPenelitian ini tidak menerima hibah spesifik dari dana lembaga apapun dalam mencari keuntungan sektor publik, komersial, atau tidak.

Keterangan gambar

Gambar 1. Photomicrographs bagian parafin dari rongga hidung, trakea, dan paru-paru kelinci menunjukkan (1) metaplasia epitel (Ep), kemacetan dan edema ringan pada jaringan subepitelial dari rongga hidung pada kelinci terkena larutan formaldehid 40%. Hematoxylin dan eosin noda x 40. (2) kelenjar hidung dalam jaringan subepitel menunjukkan degenerasi kistik pada kelinci terkena untuk larutan formaldehid 40%. Hematoxylin dan eosin noda x 100. (3) Kemacetan pembuluh darah di submucosa trakea dengan infiltrasi lymphomononuclear ringan pada kelinci terkena larutan formalin 10%. Hematoxylin dan eosin noda x 200. (4) metaplasia epitel (Ep), ditandai edema subepitel, infiltrasi limfosit-mononuklear seluler di trake kelinci terkena larutan formaldehid 40%. Hematoxylin dan eosin noda x 200. (5) Peribronchial lymphomononuclearinfiltrasi dan edema ringan pada kelinci terkena larutan formaldehid 40%. Hematoxylin dan eosin noda x 200. (6) Kemacetan pembuluh darah (Bv), peningkatan cellularity jaringan interstitial karena limfosit-mononuklear infiltrasi dan ditandai penebalan dinding pembuluh darah pada kelinci terkena larutan formaldehid 40%. Hematoxylin dan eosin noda x 100.

Gambar 2. Electronmicrographs trakea dan paru-paru kelinci menunjukkan (7) epitel trakea kelompok kontrol dengan sel bersilia (C), silia (Ci), sekretorik sel (S), sel-sel gelap (D), sel cahaya (L), inti (N) dan vesikula sekretori zeotic (ZV);? x1100. (8) epitel trakea formaldehida (40%) terkena kelinci dengan sel epitel tanpa ada perbedaan antara sel-sel bersilia dan sekresi, terang dan gelap, peluruhan bagian luminal sel epitel (panah); x1100. (9) Paru alveoli kelompok kontrol kelinci dengan Tipe I dan Tipe II sel epitel; x880. (10) Fragmen alveolar paru merosot epitel (panah) kelinci terkena formalin (40%); x1100. (11) Lung alveoli formaldehida (40%) terkena kelinci dengan perubahan degeneratif hidropik; x2200.