硒對鎘致大鼠腎病理損傷的影響及毒性機(jī)制的初步研究.pdf

1、背景：
　　鎘是一種重要的環(huán)境重金屬毒物和人類Ⅰ類致癌物。環(huán)境中的鎘可隨食物和飲水進(jìn)入人體，容易造成慢性鎘蓄積，嚴(yán)重威脅人體健康。有文獻(xiàn)報道，鎘的過度蓄積可抑制免疫力，并有致癌、致畸、致突變作用，對全身多臟器都會造成損害。腎臟是主要的鎘排泄和蓄積器官，是人體鎘中毒后首先受損并發(fā)生功能失調(diào)的器官。當(dāng)前研究顯示鎘中毒可導(dǎo)致腎小管功能障礙和不可逆的腎損傷[1]，但具體機(jī)制尚未完全闡明。鎘導(dǎo)致腎損傷的機(jī)制及尋找相關(guān)防治策略因此成為當(dāng)前的研

2、究熱點(diǎn)[2,3]。
　　硒元素參與構(gòu)成體內(nèi)部分抗氧化酶，是人體必需的微量元素之一，具有清除自由基和抗氧化的作用。然而，關(guān)于硒對鎘的腎毒性是否有保護(hù)性拮抗作用及其作用機(jī)制尚未完全明確[4]。
　　本課題旨在系統(tǒng)研究鎘導(dǎo)致的大鼠腎組織損傷，并采用不同劑量硒預(yù)處理觀察其對大鼠腎損傷的影響，初步研究硒干預(yù)影響鎘腎毒性的可能機(jī)制，為鎘污染的慢性毒作用防治研究提供基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)資料。
　　目的：
　　1、通過建立慢性鎘暴露致大鼠

3、損傷的模型，探討鎘引起大鼠腎損傷的劑量-效應(yīng)和時間-效應(yīng)關(guān)系。
　　2、研究不同劑量的硒干預(yù)對鎘誘導(dǎo)大鼠腎損傷的影響。
　　3、初步研究硒干預(yù)影響鎘腎毒性的可能機(jī)制。
　　方法：
　　SD雄性大鼠144只根據(jù)體重隨機(jī)分為8組：（1）對照（去離子水，Con）組；（2）低鎘（1 mg/kg CdCl2，1Cd）組；（3）中鎘（3 mg/kg CdCl2，3Cd）組；（4）高鎘（5 mg/kg CdCl2，5Cd）組；

4、（5）低硒（0.05 mg/kg Na2SeO3，0.05Se）組；（6）高硒（0.1 mg/kg Na2SeO3，0.1Se）組；（7）低硒+高鎘組（0.05 mg/kg Na2SeO3+5 mg/kg CdCl2，0.05Se+5Cd）（8）高硒+高鎘組（0.1 mg/kg Na2SeO3+5 mg/kg CdCl2，0.1Se+5Cd），每組18只，給藥方式為灌胃。每周記錄大鼠體重，并按照10ml/kg的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)大鼠體重確定灌胃

5、溶液體積。灌胃時先給0.05Se+5Cd組、0.1Se+5Cd組的大鼠從低到高劑量灌硒，2h后再按Con組、1Cd組、3Cd組、5Cd組、0.05Se+5Cd組、0.1Se+5Cd組的順序依次灌去離子水和鎘，給藥劑量根據(jù)文獻(xiàn)并結(jié)合預(yù)實(shí)驗(yàn)確定。每天灌胃，連續(xù)3個月，建立慢性鎘中毒致大鼠腎損傷模型，觀察鎘引起大鼠腎損傷的時效量效關(guān)系和硒對慢性鎘中毒致大鼠腎毒性的作用。
　　分別于1個月（1M）、2個月（2M）、3個月（3M）時每組隨機(jī)

6、抽取6只大鼠，通過腹主動脈采集大鼠血液，用高壓滅菌過的手術(shù)器械剪取腎臟并稱取腎臟濕重，計算腎臟臟器系數(shù)；采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（ICP-MS）檢測全血和腎皮質(zhì)中鎘和硒水平；采用日立7020全自動生化儀檢測血清中尿素氮（BUN）和肌酐（SCr）含量，評估腎功能[5]；制作腎臟石蠟切片，進(jìn)行 HE染色，并用正置熒光顯微鏡觀察腎臟病理變化情況；用DHE及 MitoSOX熒光探針對腎臟冰凍切片進(jìn)行染色，激光共聚焦觀察腎組織ROS水平

7、；免疫印跡檢測大鼠腎臟組織SOD1、SOD2、GPx-1、CAT、Bax、Bcl-2以及GRP78蛋白的表達(dá)。
　　結(jié)果：
　　1、鎘暴露可使大鼠食欲減退、皮毛粗糙、情緒暴躁，體重增長減緩，不同劑量鎘暴露大鼠腎臟臟器系數(shù)無顯著差異（P＞0.05），全血以及腎皮質(zhì)中鎘蓄積明顯，不同時間點(diǎn)全血中鎘含量隨染毒劑量增加而逐漸增加（r=0.908、0.812、0827，P均＜0.05），腎皮質(zhì)中的鎘含量隨染毒劑量增加也逐漸增加，（r=

8、0.849、0.821、0.944，P均＜0.05）。隨染毒時間延長，大鼠全血中鎘含量未有明顯改變（P＞0.05），腎皮質(zhì)中鎘含量逐漸
　　增加（P＞0.05）。
　　2、鎘暴露后大鼠腎小球及腎小管出現(xiàn)病理性損傷，且隨著CdCl2染毒劑量增加和時間延長，腎臟病理損傷進(jìn)行性加重，直至結(jié)構(gòu)完全破壞。超微結(jié)構(gòu)觀察顯示，鎘暴露可導(dǎo)致腎小球系膜細(xì)胞線粒體腫脹變圓；腎小管上皮細(xì)胞損傷，尤其是線粒體嚴(yán)重?fù)p傷，隨CdCl2染毒劑量的增加和時

9、間的延長損傷程度進(jìn)行性加重。全自動生化儀測定血清中尿素氮（BUN）、肌酐（SCr）的含量顯示，Cd暴露可使大鼠腎功能受損，但改變無明顯趨勢。
　　3、低硒（0.05 mg/kg Na2SeO3）和高硒（0.1 mg/kg Na2SeO3）干預(yù)3M時鎘暴露大鼠腎臟臟器系數(shù)有下降趨勢，硒干預(yù)有提高腎臟臟器系數(shù)的趨勢，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P均＞0.05）。病理結(jié)果顯示：同對照組相比，0.05Se組出現(xiàn)腎小管損傷，且損傷隨時間延長進(jìn)行性加

10、重，0.1Se組早期出現(xiàn)腎小球損傷，隨時間延長腎小球損傷逐漸減輕但腎小管擴(kuò)張加重。硒干預(yù)后，0.05Se+5Cd組早期腎小球腫脹明顯緩解，間質(zhì)充血有所減輕，隨時間延長，腎小球情況繼續(xù)好轉(zhuǎn)，但腎小管出現(xiàn)擴(kuò)張且程度逐漸加重。而0.1Se+5Cd組腎小球損傷未改善且隨時間延長腎小球和腎小管損傷均加重。超微結(jié)構(gòu)觀察顯示：0.05Se+5Cd組對腎組織病理損傷改善作用有限，但能顯著改善鎘暴露引起的腎組織超微結(jié)構(gòu)尤其是線粒體的損傷。0.1Se+5C

11、d組對單純鎘暴露導(dǎo)致的腎小球超微結(jié)構(gòu)損傷有一定改善，但對腎小管上皮細(xì)胞的線粒體損傷未有改善，且出現(xiàn)髓鞘樣結(jié)構(gòu)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴(kuò)張。
　　4、隨鎘暴露時間延長，劑量增加，腎組織的ROS水平逐漸升高。鎘暴露1M時，大鼠腎組織中的抗氧化酶 SOD2、GPx-1和 CAT表達(dá)增加，與染毒劑量呈正相關(guān)（r=0.854、0.975、0.918，P均＜0.05），SOD1表達(dá)減少，與染毒劑量呈負(fù)相關(guān)（r=-0.987， P＜0.05）；腎組織凋亡相關(guān)分

12、子 Bax/Bcl-2也呈劑量依賴性升高（r=0.83，P＜0.05）；同時，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激標(biāo)志蛋白 GRP78的表達(dá)也隨 CdCl2劑量增加而升高（r=0.913， P＜0.05）。
　　5Cd組、0.05Se+5Cd組和0.1Se+5Cd組的大鼠全血和腎皮質(zhì)中的鎘含量均明顯高于Con組（P均＜0.05）。0.05Se+5Cd組和0.1Se+5Cd組與5Cd組相比全血中的鎘含量未有明顯改變（P＞0.05）。而腎皮質(zhì)中的鎘含量0.05

13、Se+5Cd組與5Cd組相比明顯增加（1M、3M P均＜0.05，2M時P＞0.05），0.1Se+5Cd組與5Cd組相比鎘含量雖增加但無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）。
　　與對照組相比，0.05Se組的腎組織ROS水平無明顯變化，而0.1Se組線粒體內(nèi)的ROS明顯增加。低硒可抑制鎘（5Cd組）引起的細(xì)胞內(nèi)ROS升高（1M時），但對線粒體內(nèi)ROS水平升高無明顯作用，高硒對鎘（5Cd組）引起的細(xì)胞內(nèi)及線粒體ROS升高均無明顯作用。

14、r>　　結(jié)論：
　　1、慢性鎘暴露致大鼠腎損傷模型的建立
　　5 mg/kg CdCl2灌胃3個月可以建立較為理想的慢性Cd暴露致大鼠腎損傷模型。Cd暴露造成的大鼠腎臟結(jié)構(gòu)和功能的損傷具有劑量和時間依賴性，損傷程度與腎組織中的Cd含量相關(guān)。
　　2、低硒干預(yù)可保護(hù)鎘誘導(dǎo)的大鼠腎損傷，高硒干預(yù)則加重腎損傷
　　硒干預(yù)對Cd致大鼠腎損傷的影響情況與Se劑量有關(guān)。低硒（0.05 mg/kg Na2SeO3）干預(yù)能顯著改

15、善鎘誘導(dǎo)的大鼠腎組織損傷。而高硒（0.1 mg/kg Na2SeO3）干預(yù)明顯加重單純鎘暴露導(dǎo)致的腎組織病理損傷和腎小管超微結(jié)構(gòu)損傷，且腎小管上皮細(xì)胞線粒體為主要損傷靶點(diǎn)。
　　3、氧化應(yīng)激、線粒體損傷和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可能是鎘暴露致腎損傷的機(jī)制
　　Cd暴露導(dǎo)致腎組織ROS水平升高，引起氧化應(yīng)激，腎小管上皮細(xì)胞線粒體劑量和時間依賴性損傷，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激發(fā)生。
　　4、高硒干預(yù)加重鎘誘導(dǎo)大鼠腎損傷的機(jī)制可能是氧化還原紊亂