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金属硫蛋白基因在镉、砷联合染毒大鼠肾脏中的表达及意义

洪峰;金泰廙;李凭建

  目的:金属硫蛋白(MT)抗金属毒性的重要机制之一就是金属具有诱导MT基因表达的能力,而金属诱导MT的合成主要是通过调控其基因表达水平来实现的。为了反映镉、砷对肾脏的毒性作用,本研究用单独和联合镉、砷染毒来探讨镉、砷对MT的诱导和交互作用。方法:根据析因实验设计将54只SPF级雄性Wistar大鼠(8周龄)随机分为9组,即对照组,镉低剂量组(Cd_(low),50mgCd/L),镉高剂量组(Cd_(high),150mgCd/L),砷低剂量组(As_(low),25mgAs/L),砷高剂量组(As_(high),100mgAs/L),Cd_(low)As_(low)组,Cd_(low)As_(high)组,Cd_(high)As_(low)组,Cd_(high)As_(high)组。用氯化镉(CdCl_2)和三氧化二砷(As_2O_3)溶于水中染毒,连续染毒三个月,以大鼠饮用水中镉、无机砷含量为染毒外剂量指标(ICd、IAs);尿镉(UCd)、尿砷(UAs)、血镉(BCd)、血砷(BAs)、肾镉(KCd)、肾砷(KAs)为染毒内剂量指标;以MT-1、MT-2基因在大鼠肾脏组织中的表达为肾功能损伤效应指标。结果:KCd与ICd、UCd、BCd之间、KAs与IAs、UAs、Bas之间均为正相关关系并有统计学意义(P<0.05),说明镉、砷染毒后,镉、砷在肾组织中均有较高的蓄积。镉内外剂量与MT-1、MT-2基因表达水平之间均存在剂量-效应关系;而砷仅外剂量与MT-1、MT-2基因表达水平之间存在剂量-效应关系。当镉、砷联合染毒时,MT-1、MT-2基因的表达均增加,其中Cd_(low)As_(high)、Cd_(high)As_(low)、Cd_(high)As_(high)三组与对照组、As_(low)组比较有统计学意义(P<0.05),Cd_(low)As_(high)组的MT-1表达还明显高于As_(high)组,Cd_(high)As_(high)组的MT-1、MT-2基因的表达与Cd_(low)、As_(high)、Cd_(low)As_(low)组比较也有统计学意义(P<0.05);随着镉、砷剂量的增加,MT-1、MT-2基因表达也逐渐增加,存在剂量-效应关系,但是以镉高剂量为主。低浓度UAs和高浓度UCd的联合作用低于单独高浓度UCd时的作用;而BCd与BAs在低浓度组合时MT-1、MT-2基因表达有一个激发点。结论:MT在镉的肾毒性中起着关键作用,镉诱导合成的MT通过与镉结合形成Cd-MT,拮抗镉的肾脏毒性作用,但这种保护作用可能是短期的,当镉在肾脏的浓度达到一个临界值时,却造成镉在肾脏的蓄积,即形成 镉库 ,导致慢性肾脏毒性的发生;MT对砷毒性的拮抗作用可能并不是直接与砷剂结合,而是利用其高含量的巯基与砷诱导的活性氧(ROS)自由基和电子反应,MT在砷耐受中的主要作用可能是作为抗氧化剂而拮抗砷诱导的氧化损伤。镉和无机砷之间对MT基因的表达存在一定的交互作用。……