礦物元素拮抗二氧化硅毒性作用的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、矽肺的發(fā)生發(fā)展是多因素相互作用的結(jié)果。盡管發(fā)病和機(jī)理尚未完全清楚，但目前一般認(rèn)為，二氧化硅(SiO<,2>)對(duì)以肺泡巨噬細(xì)胞(AM)膜為主的生物膜損傷，是矽肺發(fā)生發(fā)展的重要起因。在矽肺的發(fā)病機(jī)制中, SiO<,2>啟動(dòng)AM膜表面的脂質(zhì)過氧化自由基反應(yīng)，從而使巨噬細(xì)胞受損，釋放許多活性因子引起肺部纖維化是矽肺纖維化的最直接原因。巨噬細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化的發(fā)生先于細(xì)胞因子的釋放。脂質(zhì)過氧化反應(yīng)產(chǎn)物及自由基的清除依賴于非酶類化學(xué)清除劑及抗氧化酶類

2、，微量元素是其中不可缺少的活性中心或結(jié)構(gòu)基團(tuán)。礦物元素，特別是微量元素不僅是維生素、酶、蛋白質(zhì)、胰島素及核酸組成部分，還能引起人體結(jié)構(gòu)元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在酶系統(tǒng)內(nèi)起著特異的活化中心作用，參與機(jī)體的激素發(fā)揮作用，與氨基酸構(gòu)成絡(luò)合物的成份影響核酸的代謝。眾多文獻(xiàn)報(bào)道Zn、Se、Mn、Mg等元素均不同程度地直接或間接保護(hù)細(xì)胞膜的作用，清除自由基，抗脂質(zhì)過氧化反應(yīng)。因此合理使用礦物元素有助于預(yù)防和治療SiO<,2>引起的相關(guān)疾病。 在以

3、往工作的基礎(chǔ)上，我們對(duì)硫酸鎂(MgSO<,4>)、葡萄糖酸鋅(ZnG)與MgSO<,4>、亞硒酸鈉(Na<,2>SeO<,3>)與MgSO<,4>、氯化錳(MnCl<,2>)與MgSO<,4>、Na<,2>SeO<,3>與MnCl<,2>聯(lián)合及四者聯(lián)合應(yīng)用拮抗SiO<,2>的細(xì)胞毒性及遺傳毒性進(jìn)行了研究。通過檢測(cè)染塵AM的過氧化氫(H<,2>O<,2>)、一氧化氮(NO)、一氧化氮合酶(NOS)、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽過氧化物酶(G

4、SH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)以及細(xì)胞培養(yǎng)液中乳酸脫氫酶(LDH)等生化指標(biāo)，研究上述條件卜對(duì)AM膜通透性、自由基產(chǎn)生以及脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的影響。在拮抗SiO<,2>致人胚肺成纖維細(xì)胞(HFL)遺傳毒性的研究中，采用單細(xì)胞凝膠電泳試驗(yàn)，從DNA水平探討了MgSO<,4>單獨(dú)、ZnG與MgSO<,4>、Na<,2>SeO<,3>與MgSO<,4>、MnCl<,2>與MgSO<,4>、Na<,2>SeO<,3>與

5、MnCl<,2>及四者聯(lián)合的拮抗作用。 染塵AM生化指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果表明：不同濃度SiO<,2>粉塵(50、100、200 mg/L)與AM共同培養(yǎng)，可引起LDH、NOS活性增加，H<,2>O<,2>、NO、MDA含量增加以及GSH-Px、SOD、CAT的活性降低。不同濃度的MgSO<,4>(0.5、1.0、2.0 μmol/L)具有拮抗SiO<,2>致AM毒性的作用，使培養(yǎng)液中LDH、細(xì)胞NOS活性降低，H<,2>O<,2>、NO

6、、MDA含量減少以及GSH-Px、SOD、CAT的活性升高。除Na<,2>SeO<,3>與MnCl<,2>合用時(shí)，對(duì)CAT無交互作用外，ZnG與MgSO<,4>、Na<,2>SeO<,3>與MgSO<,4>、MnCl<,2>與MgSO<,4>、Na2SeO<,3>與MnCl<,2>聯(lián)合拮抗SiO<,2>致AM細(xì)胞毒性引起其它生化指標(biāo)改變的交互作用均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義：且分別以1.5 mg/LZnG與2.0 μmol/L MgSO<,4>、1.

7、0μmol/LNa<,2>eO<,3>與1.0μmol/LMgSO<,4>、0.5 mg/L MnCl<,2>與2.0μmol/L MgSO<,4>、1.0 mg/L MnCl<,2>與1.0 μmol/L Na<,2>SeO<,3>兩兩應(yīng)用時(shí)效果突出。極差分析表明：鋅鎂聯(lián)合時(shí)，除對(duì)染塵AM細(xì)胞H<,2>O<,2>的影響MgSO<,4>的作用強(qiáng)于ZnG外，ZnG對(duì)染塵AM細(xì)胞其他生化指標(biāo)的影響均強(qiáng)于MgSO<,4>。硒鎂聯(lián)合時(shí)，對(duì)NOS

8、、NO、SOD、H<,2>O<,2>、GSH-Px的影響，Na<,2>SeO<,3>的作用強(qiáng)于MgSO<,4>；對(duì)CAT、MDA、LDH的影響，MgSO<,4>的作用強(qiáng)于Na<,2>SeO<,3>。錳鎂聯(lián)合時(shí)，MnCl<,2>作用均強(qiáng)于MgSO<,4>。錳硒合用時(shí)，MnCl<,2>作用均強(qiáng)于Na<,2>SeO<,3>。四者聯(lián)用時(shí)以1.5 mg/L ZnG、1.0μmol/LNa<,2>SeO<,3>、1.0 mg/LMnCl<,2>，和

9、0.5μmol/LMgSO<,4>聯(lián)合作用效果最好。極差分析還表明：對(duì)GSH-Px、SOD的影響，Na<,2>SeO<,3>的作用強(qiáng)于其它三種元素：對(duì)NOS、NO、H<,2>O<,2>、MDA、LDH的影響，ZnG的作用強(qiáng)于Na<,2>SeO<,3>、MnCl<,2>與MgSO<,4>，MnCl<,2>、ZnG對(duì)CAT的影響強(qiáng)于Na<,2>SeO<,3>、MgSO<,4>。 彗星試驗(yàn)結(jié)果表明：不同濃度SiO<,2>粉塵(50、1

10、00、200 mg/L)對(duì)人胚肺細(xì)胞的DNA損傷呈濃度依賴性，隨著作用劑量的增加，DNA的損傷逐漸加重。單純MgSO<,4>(2.0μmol/L)對(duì)HFL細(xì)胞DNA無明顯損傷作用。不同濃度的MgSO<,4>(0.5、1.0、2.0μmol/L)可明顯降低染塵HFL的細(xì)胞DNA損傷。ZnG與MgSO<,4>、Na<,2>SeO<,3>與MgSO<,4>、MnCl<,2>與MgSO<,4>、Na<,2>SeO<,3>與MnCl<,2>聯(lián)合拮

11、抗SiO<,2>致細(xì)胞DNA損傷的交互作用均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義：除在染塵HFL細(xì)胞中以分別加入0.5mg/L MnCl<,2>與2.0μmol/L MgSO<,4>、1.0 mg/L MnCl<,2>與1.0 gmol/L MgSO<,4>時(shí)，拮抗SiO<,2>致HFL細(xì)胞DNA彗星形成、彗星尾長(zhǎng)的聯(lián)合作用效果最好，其余兩兩聯(lián)合分別以1.5μg/ml ZnG與2.0 gmol/L MgSO<,4>、1.0 gmol/L Na<,2>SeO<,

12、3>與2.0 gmol/L MgSO<,4>、1.0 gmol/L MnCl<,2>與1.0μmol/L Na<,2>SeO<,3>聯(lián)合作用效果最好。兩兩聯(lián)合極差分析表明：在拮抗SiO<,2>對(duì)HFL細(xì)胞的DNA損傷方面，ZnG的作用稍強(qiáng)于MgS04：Na<,2>SeO<,3>的作用稍強(qiáng)于MgSO<,4>；MgSO<,4>對(duì)SiO<,2>細(xì)胞DNA彗星形成的拮抗作用強(qiáng)度稍強(qiáng)于MnCl<,2>，而對(duì)于彗星尾長(zhǎng)的影響MnCl<,2>的作用強(qiáng)

13、度稍強(qiáng)于MgS0<,4>；Na<,2>SeO<,3>對(duì)SiO<,2>細(xì)胞DNA彗星形成的拮抗作用強(qiáng)度明顯強(qiáng)于MnCl<,2>，而對(duì)于彗星尾長(zhǎng)的影響Na<,2>SeO<,3>的作用強(qiáng)度稍強(qiáng)于MnCl<,2>。四者聯(lián)用時(shí)以1.5 mg/LZnG、0.5 μmol/LNa<,2>SeO<,3>、0.5 mg/L MnCl<,2>和2.0 pmol/L MgSO<,4>拮抗SiO<,2>致HFL細(xì)胞DNA損傷的聯(lián)合作用效果最好：對(duì)Si02致細(xì)胞

14、DNA彗星形成的拮抗作用，依次為ZnG>MgSO<,4>>Na<,2>SeO<,3>>MnCl<,2>；而對(duì)于彗星尾長(zhǎng)的影響，依次為ZnG>MgSO<,4>>MnCl<,2>>Na<,2>SeO<,3>。以上結(jié)果表明，MgSO<,4>單獨(dú)及ZnG、Na2SeO<,3>、MnCl<,2>、MgSO<,4>聯(lián)合應(yīng)用對(duì)SiO<,2>的細(xì)胞毒性、遺傳毒性均有一定的拮抗作用。MgSO<,4>單獨(dú)作用可拮抗SiO<,2>致AM毒性及致HFL細(xì)胞DN