硒對鎘致大鼠腎病理損傷的影響及毒性機制的初步研究.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入人體，容易造成慢性鎘蓄積，嚴重威脅人體健康。有文獻報道，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)生功能失調的器官。當前研究顯示鎘中毒可導致腎小管功能障礙和不可逆的腎損傷[1]，但具體機制尚未完全闡明。鎘導致腎損傷的機制及尋找相關防治策略因此成為當前的研

2、究熱點[2,3]。
　　硒元素參與構成體內部分抗氧化酶，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，關于硒對鎘的腎毒性是否有保護性拮抗作用及其作用機制尚未完全明確[4]。
　　本課題旨在系統(tǒng)研究鎘導致的大鼠腎組織損傷，并采用不同劑量硒預處理觀察其對大鼠腎損傷的影響，初步研究硒干預影響鎘腎毒性的可能機制，為鎘污染的慢性毒作用防治研究提供基礎的實驗資料。
　　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-效應和時間-效應關系。
　　2、研究不同劑量的硒干預對鎘誘導大鼠腎損傷的影響。
　　3、初步研究硒干預影響鎘腎毒性的可能機制。
　　方法：
　　SD雄性大鼠144只根據體重隨機分為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的標準，根據大鼠體重確定灌胃

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，給藥劑量根據文獻并結合預實驗確定。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

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。
　　結果：
　　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），全血以及腎皮質中鎘蓄積明顯，不同時間點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，腎臟病理損傷進行性加重，直至結構完全破壞。超微結構觀察顯示，鎘暴露可導致腎小球系膜細胞線粒體腫脹變圓；腎小管上皮細胞損傷，尤其是線粒體嚴重損傷，隨CdCl2染毒劑量的增加和時

9、間的延長損傷程度進行性加重。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3M時鎘暴露大鼠腎臟臟器系數(shù)有下降趨勢，硒干預有提高腎臟臟器系數(shù)的趨勢，但差異無統(tǒng)計學意義（P均＞0.05）。病理結果顯示：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張加重。硒干預后，0.05Se+5Cd組早期腎小球腫脹明顯緩解，間質充血有所減輕，隨時間延長，腎小球情況繼續(xù)好轉，但腎小管出現(xiàn)擴張且程度逐漸加重。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。超微結構觀察顯示：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構尤其是線粒體的損傷。0.1Se+5C

11、d組對單純鎘暴露導致的腎小球超微結構損傷有一定改善，但對腎小管上皮細胞的線粒體損傷未有改善，且出現(xiàn)髓鞘樣結構和內質網擴張。
　　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表達增加，與染毒劑量呈正相關（r=0.854、0.975、0.918，P均＜0.05），SOD1表達減少，與染毒劑量呈負相關（r=-0.987， P＜0.05）；腎組織凋亡相關分

12、子 Bax/Bcl-2也呈劑量依賴性升高（r=0.83，P＜0.05）；同時，內質網應激標志蛋白 GRP78的表達也隨 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組線粒體內的ROS明顯增加。低硒可抑制鎘（5Cd組）引起的細胞內ROS升高（1M時），但對線粒體內ROS水平升高無明顯作用，高硒對鎘（5Cd組）引起的細胞內及線粒體ROS升高均無明顯作用。

14、r>　　結論：
　　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構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。
　　2、低硒干預可保護鎘誘導的大鼠腎損傷，高硒干預則加重腎損傷
　　硒干預對Cd致大鼠腎損傷的影響情況與Se劑量有關。低硒（0.05 mg/kg Na2SeO3）干預能顯著改

15、善鎘誘導的大鼠腎組織損傷。而高硒（0.1 mg/kg Na2SeO3）干預明顯加重單純鎘暴露導致的腎組織病理損傷和腎小管超微結構損傷，且腎小管上皮細胞線粒體為主要損傷靶點。
　　3、氧化應激、線粒體損傷和內質網應激可能是鎘暴露致腎損傷的機制
　　Cd暴露導致腎組織ROS水平升高，引起氧化應激，腎小管上皮細胞線粒體劑量和時間依賴性損傷，內質網應激發(fā)生。
　　4、高硒干預加重鎘誘導大鼠腎損傷的機制可能是氧化還原紊亂