低毒飲水染毒小鼠血液及器官Cd的蓄積作用

湛潤(rùn)生，王 惠，楊俊霞

（山西大同大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，山西大同 037009）

重金屬鎘（Cd）被廣泛地應(yīng)用于采礦、玻璃、電鍍、蓄電池、原子反應(yīng)堆等行業(yè)，并被稱為是對(duì)人體健康威脅最大的有害元素之一。鎘對(duì)動(dòng)物體多種組織器官均有潛在的致癌性，1993 年國(guó)際腫瘤研究機(jī)構(gòu)（IARC）將鎘列為Ⅰ類致癌物[1]。2000 年美國(guó)毒物管理委員會(huì)（ATSDR）將重金屬鎘列為第6 位危害人類健康的有害有毒物質(zhì)[2]。因此，即使人體攝入含量非常低的鎘，只要經(jīng)常性攝入，通過(guò)蓄積對(duì)機(jī)體的損害也是非常大。

為了進(jìn)一步研究鎘對(duì)各器官的毒害作用，將小鼠作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，以低度飲水染毒的方式染毒Cd，采用火焰原子吸收法測(cè)定并探究Cd 對(duì)小鼠血液以及腎、肝、脾、肺、心臟、大腦等各個(gè)組織器官的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

清潔級(jí)昆明種小鼠（雌雄不分），體質(zhì)量18～20 g，購(gòu)于山西大同大學(xué)醫(yī)學(xué)院。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

將小鼠分為2 組，實(shí)驗(yàn)組小鼠飲用含Cd 0.1 g/L的Cd(NO3)2水溶液，對(duì)照飲用超純水，每日飼料充足且量相同。喂食21 d 后，采用斷頸法處死小鼠，并解剖。取樣腎臟、肝臟、脾、肺、心臟、大腦等組織器官，分別稱質(zhì)量后、貯藏。從心臟取血50 μL，置于離心試管中，離心分離血細(xì)胞和血漿。參照陳亞飛[3]等研究方法處理器官組織及血細(xì)胞血漿。采用島津（AA6800）原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定各器官Cd含量。

采用Excel2017 和SPSS 23 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 小鼠生長(zhǎng)性能

低度飲水染毒期間，小鼠均未發(fā)生死亡現(xiàn)象。前15 d 對(duì)照組、實(shí)驗(yàn)組小鼠進(jìn)食進(jìn)水正常，活動(dòng)量大，2 組小鼠的糞便量也無(wú)明顯區(qū)別。15～21 d 以后對(duì)照組小鼠表現(xiàn)良好，實(shí)驗(yàn)組小鼠食量減少不愛活動(dòng)，嗜睡、精神萎靡、毛色暗淡且反應(yīng)遲鈍。

2.2 血液中Cd的含量測(cè)定

從表1 小鼠血清和紅細(xì)胞中Cd 質(zhì)量濃度可見，實(shí)驗(yàn)組小鼠血清Cd 質(zhì)量濃度為1.72×10?2mg/L 是對(duì)照處理小鼠血清質(zhì)量濃度3.95×10?3mg/L的4.35倍，實(shí)驗(yàn)組小鼠紅細(xì)胞Cd濃度為0.184 mg/L是對(duì)照處理小鼠紅細(xì)胞質(zhì)量濃度3.42×10?2mg/L的5.38倍，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)處理導(dǎo)致小鼠血清和紅細(xì)胞中Cd 質(zhì)量濃度升高。同時(shí)，小鼠實(shí)驗(yàn)組紅細(xì)胞Cd 質(zhì)量濃度為0.184 mg/L 是血清Cd 質(zhì)量濃度1.72×10?2mg/L 的10.70 倍，小鼠對(duì)照處理紅細(xì)胞質(zhì)量濃度為3.42 ×10?2mg/L 是血清Cd 質(zhì)量濃度3.95×10?3mg/L 的8.66倍，說(shuō)明Cd 在小鼠紅細(xì)胞中的蓄積作用強(qiáng)于在血清中的蓄積作用。

表1 小鼠血清和紅細(xì)胞中Cd質(zhì)量濃度/(mg·L-1)

2.3 Cd對(duì)小鼠臟器重量的影響

表2 可以看出，經(jīng)過(guò)低度飲水處理的小鼠脾臟、心臟質(zhì)量顯著減輕（P<0.05），腎臟重量極顯著減輕（P<0.01），而其他器官質(zhì)量無(wú)顯著性變化（P>0.05）。

表2 小鼠各器官重量值 /g

2.4 不同臟器內(nèi)Cd含量

表3 可以看出，小鼠的腎臟、肝臟是Cd 離子最主要的蓄積器官，脾臟、肺臟、心臟、大腦中Cd也有所蓄積，但蓄積量明顯低于腎臟和肝臟。從不同器官對(duì)Cd 的蓄積量大小順序?yàn)椋耗I臟＞肝臟＞脾臟>心臟>肺臟>大腦。蔣廷亞[4]認(rèn)為Cd 通過(guò)呼吸和吸收最終積累于人體肝臟，并對(duì)組織或細(xì)胞產(chǎn)生長(zhǎng)久的毒性作用。Cd 對(duì)于生物體的毒害作用機(jī)制主要體現(xiàn)在產(chǎn)生氧化應(yīng)激并且削弱DNA 的修復(fù)，影響細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)和推動(dòng)癌變。王晶[5?7]等認(rèn)為Cd 能與酶類的巰基結(jié)合或通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)、替代作用，置換出細(xì)胞內(nèi)的酶類金屬，使機(jī)體清除自由基的能力下降，從而引起氧化損傷。因而，Cd 在各個(gè)器官中過(guò)量蓄積之后，其結(jié)構(gòu)與功能都會(huì)有所損害。

表3 小鼠各器官Cd含量 /(μg·g-1)

3 討論

盛蕾[8]認(rèn)為Cd進(jìn)入消化系統(tǒng)后會(huì)抑制鐵的吸收，使生物體含鐵量減少?gòu)亩绊懶∈篌w內(nèi)正常的造血功能，引起紅細(xì)胞體積變小，呈小細(xì)胞低色素性貧血。徐薇[9]等認(rèn)為隨著血液中Cd 含量升高，Cd 會(huì)使小鼠紅細(xì)胞損傷或者發(fā)生細(xì)胞溶血，進(jìn)而使紅細(xì)胞數(shù)目減少。因此，在研究Cd 對(duì)血液的影響時(shí)，探究Cd 對(duì)紅細(xì)胞的影響比探究Cd 對(duì)血清的影響更有意義。

王文仲[10]等在試驗(yàn)中將小鼠腹腔分別注射80、160、240 和320 mg/kg 的CdCl2溶液，為期6 周，最終發(fā)現(xiàn)染毒組的腎臟系數(shù)均顯著高于對(duì)照組，且隨著染毒劑量的增加，腎臟系數(shù)升高愈發(fā)明顯。汪紀(jì)倉(cāng)[11]等為實(shí)驗(yàn)小鼠每周腹腔注射2 mg/kg的CdCl2溶液，連續(xù)進(jìn)行了5周處理，實(shí)驗(yàn)組小鼠肝臟和腎臟的臟器系數(shù)升高。本試驗(yàn)中小鼠臟器重量的變化與染毒處理密切相關(guān)。由于小鼠臟器重量在變化的同時(shí)，體質(zhì)量也有所改變，所以探究毒物對(duì)器官影響時(shí)考察臟器系數(shù)變化更為準(zhǔn)確。臟器系數(shù)是毒理實(shí)驗(yàn)中非常常用的指標(biāo)，這種方法簡(jiǎn)單易行并且比較敏感。這一指標(biāo)不但在一定程度上可以說(shuō)明實(shí)驗(yàn)處理對(duì)于動(dòng)物的毒性影響程度，而且部分印證病理學(xué)檢查的結(jié)果。

經(jīng)過(guò)21 d 低毒飲水染毒后，Cd 在紅細(xì)胞中的蓄積量非常明顯，而在血清中蓄積量相對(duì)較少。通過(guò)分析各個(gè)不同器官實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組Cd的含量，發(fā)現(xiàn)不同器官對(duì)Cd 的蓄積量也有所不同，蓄積量大小順序?yàn)椋耗I臟＞肝臟＞脾臟>心臟>肺臟>大腦。實(shí)驗(yàn)研究了Cd 在小鼠血液以及體內(nèi)6 種器官的蓄積情況，這一結(jié)論為進(jìn)一步探究重金屬在動(dòng)物體內(nèi)的蓄積遷移提供了一定的基礎(chǔ)，而Cd 在小鼠體內(nèi)蓄積遷移的作用機(jī)理還需要進(jìn)行更深層次的探究。