亞急性鎘暴露對(duì)大鼠腎臟脂質(zhì)過氧化損傷及?；撬岬谋Ｗo(hù)作用研究

張晶瑩 ， 韓 瑜 ， 孫 蘭 ， 隋自潔 ， 張 琨

(1.吉林省疾病預(yù)防控制中心 ， 吉林 長(zhǎng)春 130062 ； 2.吉林省血液研究中心 , 吉林 長(zhǎng)春 130033 ； 3.吉林大學(xué)第二醫(yī)院 ， 吉林 長(zhǎng)春 130042)

隨著鎘在工業(yè)中利用率的快速增長(zhǎng)，污染問題日趨嚴(yán)重，其可通過被污染的空氣、水、食物等進(jìn)入機(jī)體，容易造成機(jī)體多器官系統(tǒng)損傷，并有潛在的致癌作用[1]。腎臟是鎘最主要的蓄積部位和靶器官，也是對(duì)鎘毒性最敏感、最容易受損的效應(yīng)器官[2]。有研究表明，鎘通常以金屬硫蛋白的形式選擇性地沉積于機(jī)體腎臟等重要臟器中[3]，在經(jīng)腎小球?yàn)V過、腎小管重吸收的過程中，被重新釋放出來(lái)而損傷細(xì)胞[4]。

?；撬崾且环N含硫氨基酸，它是哺乳動(dòng)物組織中游離氨基酸最豐富的物質(zhì)之一，具有保持滲透壓平衡，降低血壓、血脂和調(diào)節(jié)體內(nèi)鈣平衡的作用[5]。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，預(yù)先給予?；撬峥梢愿纳奇k對(duì)大鼠肝、腎功能酶活性的影響，對(duì)大鼠肝腎損傷具有保護(hù)作用[6-7]。在此基礎(chǔ)上，本試驗(yàn)進(jìn)一步探討?；撬釋?duì)亞急性鎘致大鼠腎臟的保護(hù)機(jī)制，為?；撬岱乐捂k中毒提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 化學(xué)試劑和儀器 ?；撬?(含量≥98.0%)、氯化鎘(分析純，含量≥99.0%)，均購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)；丙二醛(MDA)、一氧化氮(NO)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、白介素-2(IL-2)、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)試劑盒，均購(gòu)自南京建成生物工程研究所；尿素氮(BUN)、肌酐(CREA)、乳酸脫氫酶(LDH)試劑盒，均購(gòu)自邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司；分析天平；全自動(dòng)生化分析儀(TBA-120FR)。

1.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及分組 健康SPF級(jí)雄性Wistar大鼠，體重180～220 g(長(zhǎng)春市億斯實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限責(zé)任公司，許可證號(hào)：SCXK(吉)2015-0020)。將40只大鼠按體重隨機(jī)分為4組：正常對(duì)照組、模型組、高劑量組和低劑量組，每組10只。所有實(shí)驗(yàn)大鼠均在SPF級(jí)環(huán)境下單籠飼養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物自由飲食和飲水。

1.3 試驗(yàn)方法 除正常對(duì)照組外，其余3組每周3次(星期二、四、六)腹腔注射2.0 mg/(kg·bw)的氯化鎘溶液染毒，連續(xù)4周，染毒的同時(shí)高、低劑量組每天分別灌胃給予牛磺酸1.0、 0.5 g/(kg·bw)，正常對(duì)照組在相應(yīng)的時(shí)間腹腔注射生理鹽水(相同體積)。正常對(duì)照組和模型組每天灌胃蒸餾水，每組的胃灌注量為1.0 mL/(100 g·bw)。末次給藥后禁食12 h，稱重，麻醉，下腔靜脈采血，檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)。

1.4 檢測(cè)指標(biāo)

1.4.1 臟器系數(shù)的測(cè)定 分離腎臟后，肉眼觀察臟器有無(wú)腫大，稱取臟器質(zhì)量。腎/體比=臟器質(zhì)量(g)/體重(100g)×100%。

1.4.2 血清腎功能酶活性測(cè)定 采血分離血清，測(cè)定BUN、CREA、LDH。

1.4.3 腎組織中相關(guān)過氧化指標(biāo) 試驗(yàn)結(jié)束后制備大鼠腎勻漿液，取上清液測(cè)定MDA、SOD、GSH、NO含量。

1.4.4 血清 IL-2 和 TGF-β1含量的測(cè)定 采用ELISA 法測(cè)定，嚴(yán)格按照說(shuō)明書操作步驟進(jìn)行。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 采用SPSS11.5統(tǒng)計(jì)軟件分析數(shù)據(jù)。組間比較采用最小顯著差異法檢驗(yàn)(LSD法)，不齊時(shí)，各組間兩兩比較采用Tamhane’s方法。

2 結(jié)果

2.1 對(duì)大鼠腎/體比的影響 由表1可見，大鼠染毒期間內(nèi)模型組終重明顯低于正常對(duì)照組(P<0.05)；高劑量組終重明顯高于模型組(P<0.05)；低劑量組終重明顯低于高劑量組。模型組腎濕重增加明顯，與正常對(duì)照組比較有差異(P<0.05)；模型和低劑量組腎體比增加明顯，與正常對(duì)照組比較有差異(P<0.05)；高劑量腎體比降低明顯，與模型組比較有差異(P<0.05)。

表1 ?；撬釋?duì)亞急性染鎘大鼠體重變化及腎/體比的影響

a：與對(duì)照組比較，P<0.05； b：與模型組比較，P<0.05； c：與高劑量組比較，P<0.05

a: Compared with the control group,P<0.05; b: Compared with the model group,P<0.05; c: Compared with the high-dose group,P<0.05

2.2 對(duì)大鼠腎功能酶活性的影響 由表2可見，模型組BUN、Cr、 LDH含量水平高于正常對(duì)照組，有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)；與模型組相比，高劑量組BUN、CREA、 LDH含量水平降低，有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)。

表2 ?；撬釋?duì)亞急性染鎘大鼠腎功能酶活性的影響

2.3 對(duì)大鼠腎組織中MDA、NO、SOD、GSH-Px含量的影響 由表3可見，模型組腎組織中MDA、NO含量升高，與正常對(duì)照組比較有差異(P<0.05)；模型組腎組織中SOD、GSH-Px活性降低，與正常對(duì)照組比較有差異(P<0.05)；高劑量組腎組織中MDA、NO含量降低，與模型組比較有差異(P<0.05)；高劑量組腎組織中SOD、GSH-Px活性升高，與模型組比較有差異(P<0.05)。

表3 ?；撬釋?duì)亞急性染鎘大鼠腎組織MDA、NO、SOD、GSH-Px活性的影響

2.4 對(duì)大鼠血清細(xì)胞因子表達(dá)IL-2、TGF-β的影響 如表4可見，亞急性鎘暴露期間模型組血清中IL-2含量顯著降低，TGF-β1含量顯著升高，與正常對(duì)照組比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)；各劑量組血清中IL-2含量均顯著增加，TGF-β1含量均顯著降低，與模型組比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)；且高劑量組血清中IL-2含量增加，TGF-β1含量降低，與低劑量組比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。

表4 ?；撬釋?duì)亞急性染鎘大鼠血清中IL-2和TGF-β1含量的影響

3 討論

美國(guó)毒理管理委員會(huì)(ATSDR)把鎘列為第6位危及人體健康的有毒物質(zhì)， 其在環(huán)境中不能降解，一旦進(jìn)入環(huán)境就難以消除，最終通過食物鏈轉(zhuǎn)移到人體。因此，人類有可能廣泛接觸到鎘而引起機(jī)體毒性反應(yīng)，甚至發(fā)生腫瘤[8]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，亞急性暴露鎘時(shí)，雄性大鼠體重下降明顯，腎腫脹明顯，腎體/比有升高趨勢(shì)。給予?；撬岷蟠笫篌w重增加，腎體/比明顯降低，說(shuō)明?；撬峥梢杂行У乇Ｗo(hù)鎘致大鼠腎臟的損傷。研究表明，長(zhǎng)期接觸鎘可造成肝、腎臟的不可逆損害和機(jī)能障礙[9]。所以本次試驗(yàn)檢測(cè)了血清中BUN、CREA、LDH活性，這些酶的變化主要反映鎘對(duì)腎小球的損傷情況。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鎘亞急性暴露致大鼠腎功能酶BUN、CR和LDH水平升高，腎小球過濾率下降，導(dǎo)致腎功能代謝紊亂[10]。高劑量組給予?；撬岷螅逯蠦UN、CREA和LDH水平降低(P<0.05)，說(shuō)明?；撬崮苡行У母纳奇k致大鼠腎功能代謝紊亂[11]。

研究表明，氧化應(yīng)激在鎘暴露導(dǎo)致的腎損傷中起著重要作用，可能是由于鎘可以置換 SOD 等抗氧化酶的活性巰基[12]，也可結(jié)合谷胱甘肽GSH、金屬硫蛋白MT等含巰基的物質(zhì)，打破機(jī)體氧化/抗氧化平衡[13]，誘發(fā)氧化應(yīng)激損傷，導(dǎo)致機(jī)體發(fā)生不可逆性損傷。本次試驗(yàn)結(jié)果顯示：鎘染毒期間大鼠腎組織中MDA、NO含量明顯升高，SOD、GSH-Px含量明顯下降，給予?；撬岷罂梢詼p少鎘致大鼠腎組織中MDA、NO水平釋放，同時(shí)使SOD、GSH-Px活性含量增加，從而保護(hù)腎細(xì)胞線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的超微結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)腎組織抗氧化損傷能力[14]。IL-2 是機(jī)體正向免疫調(diào)節(jié)中最重要的細(xì)胞因子之一，主要由 T 淋巴細(xì)胞分泌，其功能是促進(jìn)T、B 淋巴細(xì)胞的增殖[15]。TGF-β1 可能是免疫系統(tǒng)關(guān)閉的信號(hào)之一，其可以抑制所有淋巴細(xì)胞的增殖與功能[16 ]。本次試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，模型組大鼠血清 IL-2 含量明顯降低，TGF-β1 含量明顯升高(P<0.05)。?；撬岣邉┝拷M大鼠血清IL-2 含量顯著增加、TGF-β1 含量顯著降低。提示牛磺酸可能是通過調(diào)節(jié)機(jī)體的細(xì)胞因子表達(dá)，從而糾正和改善機(jī)體的免疫功能。

本試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)， 牛磺酸對(duì)亞急性鎘暴露導(dǎo)致的大鼠腎損傷具有保護(hù)作用，其機(jī)制可能是：(1)通過提高機(jī)體的抗氧化能力，加速清除機(jī)體自由基，來(lái)糾正機(jī)體的氧化和抗氧化之間的平衡失調(diào)；(2)通過調(diào)節(jié)細(xì)胞因子IL-2和 TGF-β 1的表達(dá)來(lái)糾正和改善機(jī)體的免疫功能。