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前言:
汞(mercury,Hg)及其化合物是常见的环境有害物和职业危害物,它是一种损害多脏器的毒物。无机汞可导致肾毒性,如氯化汞(Mercuricchloride.HgCl2)导致的肾毒性被广泛用于学习动物急性肾损伤的模型中。但是其毒性作用机制一直不清楚,在文献中数据也不是很完善。El-Shenawy等发现口服硒或大蒜都对HgCl2导致的肾毒性具有显著的保护作用。徐兆发等用还原型谷胱甘肽、维生素C和二巯基丙磺酸钠预处理发现它们对Hg致大鼠肾脏氧化损伤具有一定的拮抗作用。Ghosh等从CajanusindicusSpreng中提取的一种CI蛋白来保护由HgCl2造成的肾毒性,都取得了不错的效果。所以我们也希望找到一种有效的天然物质来保护由HgCl2导致的肾毒性。
甲基汞(Methylmercury,MeHg)可在动物和人类中引起神经毒性。虽然其毒性机制依然不清楚,但是认为与氧化应激及抗氧化酶的保护作用有关。在体内和体外实验中,已经证明甲基汞导致的氧化应激与产生过量的ROS和神经毒性有关。同时也有许多的文献证明甲基汞导致的谷氨酸代谢转运障碍和神经毒性有关。
原花青素(Proanthocyanidins,PC)是一种有着特殊分子结构的生物类黄酮,广泛存在于我国大自然植物中,如葡萄、山楂、银杏等,具有多种生理和药理活性:如抗氧化和清除自由基作用、抗炎作用、保护肝肾功能、抑制肿瘤细胞生长等。
因此本实验研究目是讨论原花青素保护氯化汞导致大鼠肾毒性和甲基汞导致大鼠神经毒性的可能性。运用肾功能和氧化应激的相关指标,尿汞和肾皮质汞水平,肾脏病理学改变等指标来评估原花青素对氯化汞致大鼠肾毒性的保护作用;而对于甲基汞的神经毒性,针对原花青素的抗氧化性能,运用氧化应激和谷氨酸代谢转运相关指标来阐述甲基汞导致大鼠神经毒性作用机制,并验证原花青素的保护作用。
材料和方法:
一、氯化汞对大鼠肾毒性及原花青素保护作用
将中国医科大学实验动物部提供的Wistar大鼠30只按体重随机分成5组。第1组为对照组,第2-4组为低中高剂量染HgCl2组,第5组为原花青素处理组。第1-4组以大豆油灌胃,第5组灌胃450mg/kg体重的原花青素,灌胃容量均为5ml/kg。2h后,第1组皮下注射生理盐水,第2-4组分别皮下注射2.2μmol/kg、4.4μmol/kg、8.8μmol/kg氯化汞,第5组皮下注射8.8μmol/kg氯化汞,第二日重复上述步骤。于第二次染毒后将大鼠放入代谢笼,收集24h尿液测定肾功能相关指标例如ALP、NAG、LDH和尿蛋白;用乙醚麻醉,腹主动脉采血测定血清BUN含量;切取肾皮质测定氧化应激相关指标如MDA和GSH,以及抗氧化酶SOD和GSH-Px;测量尿汞和肾皮质汞含量;配制单细胞悬液进行肾皮质细胞凋亡率及ROS含量的测定;观察肾组织病理学的改变。
二、甲基汞对大鼠神经毒性及原花青素保护作用
由中国医科大学实验动物中心提供实验用清洁级wistar大鼠40只,体重180±10g,雌雄各半。动物室温度(25±2)℃,相对湿度50-55%,动物饲料由实验动物中心提供,动物自由饮水。正式实验前适应性喂养1周,按体重随机分成4组,每组10只,雌雄各半。原花青素组:大鼠首先灌胃250mg/kg的原花青素溶液,2h之后,腹腔注射12μmol/kg的氯化甲基汞溶液。大鼠每周原花青素灌胃3次,氯化甲基汞染毒5次,共持续4周。高剂量染甲基汞组:以0.9%氯化钠溶液代替原花青素溶液,其余不变。低剂量染甲基汞组:以4μmol/kg的氯化甲基汞溶液腹腔注射大鼠,其余处理和高剂量染甲基汞组处理一样。对照组:大鼠先灌胃0.9%氯化钠溶液,2h后腹腔注射0.9%氯化钠溶液。注射及灌胃容量均为5ml/kg。最后一次注射24h后,将大鼠用10%水合氯醛麻醉,心脏放血后,解剖耿脑,冰浴条件下分离切取大脑皮质。制备10%的脑皮质组织匀浆测定Glu、Gln、PAG、GS、GSH、MDA、SOD和GSH-px;制备脑皮质单细胞悬液测定细胞ROS及细胞凋亡率。一些脑组织放入-80℃的冰箱中等待测定总汞含量。
结果:
一、氯化汞对大鼠肾毒性及原花青素保护作用
与对照组比较,各染毒组的尿蛋白含量、尿LDH活力、肾皮质Hg含量、GSH、MDA含量上升及SOD、GSH-PX活力下降且差异均具有统计学意义(P<0.05或P<0.01);中高剂量染氯化汞组中尿汞含量、ALP、NAG活力、血清BUN含量上升且差异均具有统计学意义(P<0.01)。和高剂量染氯化汞组比较,原花青素组中肾功能指标如血清BUN及尿蛋白含量分别降低到(18.45+11.63)mmol/L和(4.54±0.78)g/(g·Cr)。尿NAG、LDH和ALP分别降低到(125.49±11.68)U/(g·Cr)、(101.99±12.28)U/(g·Cr)和(71.14±21.80)U/(g·Cr)。氧化应激相关指标如GSH降低到(45.58±9.89)μmol/(g·pro),抗氧化酶如SOD和GSH-Px分别增高到(43.07±10.97)U/(mg·pro)和(83.854±18.48)U/(mg·pro),MDA含量降低到(0.95±0.12)μmol/(g·pro)(P<0.05或P<0.01)。肾皮质细胞ROS含量降低了27.63%,细胞凋亡率降低且差异具有统计学意义(P<0.01)。肾脏病理学观察也改善了许多。
二、甲基汞对大鼠神经毒性及原花青素保护作用
经过原花青素的预处理,甲基汞引起大鼠的神经毒性显著性的得到缓解。原花青素可以降低ROS的产生,抵抗氧化应激所导致的损伤,提高抗氧化物质含量和抗氧化酶的活性,降低大脑皮质细胞凋亡率,同时也可修复谷氨酸代谢转运障碍,对甲基汞所致大鼠神经毒性有一定的保护作用。
结论:
1、汞可以蓄积在肾脏并导致大鼠肾毒性,氧化应激是其重要机制之一。
2、原花青素对氯化汞所致肾毒性具有一定程度的保护作用,此作用与原花青素强大的清除自由基和抗氧化作用有关。
3、甲基汞可以引起大鼠大脑皮质内谷氨酸代谢转运障碍,并可引起氧化应激。氧化应激和谷氨酸代谢转运障碍相互影响,相互作用,共同导致了大鼠神经毒性。
4、原花青素依靠清除自由基和拮抗氧化应激的能力,减弱了甲基汞引起的谷氨酸代谢转运障碍,对甲基汞所致大鼠神经毒性有一定的保护作用。