從分子及細(xì)胞水平的改變研究經(jīng)口攝入的Cr（Ⅵ）對(duì)小鼠的毒性效應(yīng).pdf

1、鉻是自然界中廣泛存在的一種元素,主要以三價(jià)鉻(Cr(Ⅲ))和六價(jià)鉻(Cr(Ⅵ))的形式存在.受環(huán)境中物理、化學(xué)和生物等因素的影響,Cr(Ⅲ)與Cr(Ⅵ)之間可以相互轉(zhuǎn)化,但兩者對(duì)人類健康有著截然不同的影響.Cr(Ⅲ)是一種人體必需的微量元素,它是葡萄糖耐量因子的組成部分,對(duì)調(diào)節(jié)糖代謝、維持體內(nèi)正常的耐量起重要作用.而Cr(Ⅵ)則被列為對(duì)人體危害最大的化學(xué)物質(zhì)之一,也是國際公認(rèn)的重金屬致癌物. 隨著鉻化合物在工業(yè)上的廣泛使用,這些

2、生產(chǎn)工業(yè)排放的廢水、廢氣和廢渣造成的鉻污染問題已受到全世界的普遍關(guān)注.散布在環(huán)境中的Cr(Ⅵ)以離子狀態(tài)隨水循環(huán),它不能被微生物分解,但可被動(dòng)植物吸收向人體轉(zhuǎn)移,并沿食物鏈出現(xiàn)生物放大效應(yīng),進(jìn)而影響整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的平衡,危害人類健康.Cr(Ⅵ)可通過皮膚接觸、呼吸吸入和經(jīng)口攝入三種方式進(jìn)入人體.其中,皮膚接觸和呼吸吸入是職業(yè)人群接觸Cr(Ⅵ)的主要途徑.研究證實(shí),長期暴露于Cr(Ⅵ)環(huán)境中的作業(yè)人易患過敏性皮炎和濕疹,還能出現(xiàn)鼻粘膜穿孔或

3、潰瘍,慢性鼻炎和支氣管炎,甚至導(dǎo)致肺氣腫,從而影響肺功能.呼吸吸入的Cr(Ⅵ)對(duì)人體造成的最嚴(yán)重的危害在于增加了罹患呼吸道腫瘤的危險(xiǎn)性.經(jīng)口攝入包括飲水和攝入食物,是非職業(yè)人群接觸Cr(Ⅵ)的最主要方式,國內(nèi)外學(xué)者先后報(bào)道了多起因食入Cr(Ⅵ)污染的食物影響人群健康的事件. 大量體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)Cr(Ⅵ)對(duì)多種細(xì)胞均具有毒性效應(yīng),包括肝細(xì)胞、腎細(xì)胞、成纖維細(xì)胞以及淋巴細(xì)胞等.此外,皮下注射和腹腔內(nèi)注射Cr(Ⅵ)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究也證實(shí)C

4、r(Ⅵ)能引起機(jī)體多個(gè)臟器的損傷,其中以肝臟和腎臟的損傷較為明顯.但是,由于Cr(Ⅵ)特殊的致毒機(jī)制,以皮下注射和腹腔內(nèi)注射方式建立的動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)并不能正確反映經(jīng)口攝入的Cr(Ⅵ)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生的毒性效應(yīng).而在為數(shù)不多的以灌胃或自由飲水方式攝入Cr(Ⅵ)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,對(duì)Cr(Ⅵ)引起機(jī)體毒性效應(yīng)的研究至今未有定論. 為進(jìn)一步闡明經(jīng)口攝入的Cr(Ⅵ)在體內(nèi)的毒性效應(yīng),有必要從分子和細(xì)胞水平上研究其在體內(nèi)可能的致毒機(jī)理.綜合對(duì)Cr(Ⅵ)

5、的一系列體外和體內(nèi)的研究可以得出,Cr(Ⅵ)引起毒性的最為重要的一個(gè)方面就是大量活性活性氧(ROS)的生成并由此引起的氧化應(yīng)激.近年來,大量研究表明,ROS與細(xì)胞凋亡存在著十分密切的關(guān)系,它可通過多個(gè)信號(hào)途徑干擾正常的細(xì)胞凋亡.因此,通過研究Cr(Ⅵ)對(duì)細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)有可能闡明Cr(Ⅵ)在體內(nèi)的致毒機(jī)理. 本研究對(duì)受試動(dòng)物以灌胃方式給予Cr(Ⅵ),通過比較其對(duì)不同組織器官造成的損傷,進(jìn)一步研究經(jīng)口攝入的Cr(Ⅵ)在體內(nèi)引起的毒

6、性效應(yīng);同時(shí),通過研究Cr(Ⅵ)對(duì)細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo),以凋亡重要相關(guān)蛋白的改變?yōu)檠芯恐行奶接懫湓隗w內(nèi)的毒作用機(jī)理. 按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),將健康雄性ICR小鼠隨機(jī)分為4組,每組均為10只;對(duì)照組用蒸餾水灌胃,處理組以K<,2>Cr<,2>O<,7>溶液灌胃,劑量設(shè)計(jì)分別為25、50、100 mg/kg體重,灌胃量以小鼠體重計(jì)為0.1 mL/10 g體重.每天灌胃1次,分別給予灌胃1d或5 d.染毒結(jié)束后繼續(xù)飼養(yǎng)24 h,處死前對(duì)小鼠進(jìn)行摘眼

7、球取血,并立即分離血淋巴細(xì)胞進(jìn)行彗星實(shí)驗(yàn).處死小鼠后迅速切取部分新鮮肝臟和腎臟組織,用于電鏡實(shí)驗(yàn)和TUNEL實(shí)驗(yàn);剩余組織用液氮速凍后用Western blot進(jìn)行p53、Bcl-2、Bax、細(xì)胞色素c蛋白水平測定以及caspase-3酶活化水平測定,并進(jìn)行ROS水平、脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛(MDA)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)活性的檢測. 研究得出如下結(jié)論: 1.Cr(Ⅵ)灌胃引起小鼠肝臟ROS

8、的顯著升高,同時(shí)抗氧化酶SOD和CAT活性也明顯降低,表明經(jīng)口攝入的Cr(Ⅵ)破壞體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)的平衡并使機(jī)體處于氧化應(yīng)激狀態(tài)是Cr(Ⅵ)引起毒性效應(yīng)的一個(gè)重要原因. 2.與肝臟相比,本研究未發(fā)現(xiàn)Cr(Ⅵ)灌胃后小鼠腎臟出現(xiàn)明顯的氧化應(yīng)激,表明經(jīng)口攝入的Cr(Ⅵ)經(jīng)過體內(nèi)氧化還原代謝后對(duì)機(jī)體各個(gè)組織器官造成的毒性效應(yīng)會(huì)有較大差異. 3.Cr(Ⅵ)染毒后,小鼠淋巴細(xì)胞DNA出現(xiàn)損傷,表明經(jīng)口攝入的Cr(Ⅵ)在體內(nèi)產(chǎn)生的RO