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

1、鉻是自然界中廣泛存在的一種元素,主要以三價鉻(Cr(Ⅲ))和六價鉻(Cr(Ⅵ))的形式存在.受環(huán)境中物理、化學和生物等因素的影響,Cr(Ⅲ)與Cr(Ⅵ)之間可以相互轉化,但兩者對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,對調節(jié)糖代謝、維持體內正常的耐量起重要作用.而Cr(Ⅵ)則被列為對人體危害最大的化學物質之一,也是國際公認的重金屬致癌物. 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,但可被動植物吸收向人體轉移,并沿食物鏈出現(xiàn)生物放大效應,進而影響整個生態(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,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,甚至導致肺氣腫,從而影響肺功能.呼吸吸入的Cr(Ⅵ)對人體造成的最嚴重的危害在于增加了罹患呼吸道腫瘤的危險性.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,國內外學者先后報道了多起因食入Cr(Ⅵ)污染的食物影響人群健康的事件. 大量體外實驗證實Cr(Ⅵ)對多種細胞均具有毒性效應,包括肝細胞、腎細胞、成纖維細胞以及淋巴細胞等.此外,皮下注射和腹腔內注射Cr(Ⅵ)的動物實驗研究也證實C

4、r(Ⅵ)能引起機體多個臟器的損傷,其中以肝臟和腎臟的損傷較為明顯.但是,由于Cr(Ⅵ)特殊的致毒機制,以皮下注射和腹腔內注射方式建立的動物模型實驗并不能正確反映經(jīng)口攝入的Cr(Ⅵ)對機體產(chǎn)生的毒性效應.而在為數(shù)不多的以灌胃或自由飲水方式攝入Cr(Ⅵ)的動物實驗中,對Cr(Ⅵ)引起機體毒性效應的研究至今未有定論. 為進一步闡明經(jīng)口攝入的Cr(Ⅵ)在體內的毒性效應,有必要從分子和細胞水平上研究其在體內可能的致毒機理.綜合對Cr(Ⅵ)

5、的一系列體外和體內的研究可以得出,Cr(Ⅵ)引起毒性的最為重要的一個方面就是大量活性活性氧(ROS)的生成并由此引起的氧化應激.近年來,大量研究表明,ROS與細胞凋亡存在著十分密切的關系,它可通過多個信號途徑干擾正常的細胞凋亡.因此,通過研究Cr(Ⅵ)對細胞凋亡的誘導有可能闡明Cr(Ⅵ)在體內的致毒機理. 本研究對受試動物以灌胃方式給予Cr(Ⅵ),通過比較其對不同組織器官造成的損傷,進一步研究經(jīng)口攝入的Cr(Ⅵ)在體內引起的毒

6、性效應;同時,通過研究Cr(Ⅵ)對細胞凋亡的誘導,以凋亡重要相關蛋白的改變?yōu)檠芯恐行奶接懫湓隗w內的毒作用機理. 按實驗設計,將健康雄性ICR小鼠隨機分為4組,每組均為10只;對照組用蒸餾水灌胃,處理組以K<,2>Cr<,2>O<,7>溶液灌胃,劑量設計分別為25、50、100 mg/kg體重,灌胃量以小鼠體重計為0.1 mL/10 g體重.每天灌胃1次,分別給予灌胃1d或5 d.染毒結束后繼續(xù)飼養(yǎng)24 h,處死前對小鼠進行摘眼

7、球取血,并立即分離血淋巴細胞進行彗星實驗.處死小鼠后迅速切取部分新鮮肝臟和腎臟組織,用于電鏡實驗和TUNEL實驗;剩余組織用液氮速凍后用Western blot進行p53、Bcl-2、Bax、細胞色素c蛋白水平測定以及caspase-3酶活化水平測定,并進行ROS水平、脂質過氧化產(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. 研究得出如下結論: 1.Cr(Ⅵ)灌胃引起小鼠肝臟ROS

8、的顯著升高,同時抗氧化酶SOD和CAT活性也明顯降低,表明經(jīng)口攝入的Cr(Ⅵ)破壞體內抗氧化系統(tǒng)的平衡并使機體處于氧化應激狀態(tài)是Cr(Ⅵ)引起毒性效應的一個重要原因. 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)明顯的氧化應激,表明經(jīng)口攝入的Cr(Ⅵ)經(jīng)過體內氧化還原代謝后對機體各個組織器官造成的毒性效應會有較大差異. 3.Cr(Ⅵ)染毒后,小鼠淋巴細胞DNA出現(xiàn)損傷,表明經(jīng)口攝入的Cr(Ⅵ)在體內產(chǎn)生的RO