霍俊鳳,董愛國
(山西中醫(yī)藥大學(xué),山西晉中030619)
鎘(Cadmium)是環(huán)境中廣泛存在的有毒重金屬元素之一,已被美國毒物管理委員會列為第6位危及人體健康的有毒物質(zhì),也被國際腫瘤研究機構(gòu)歸為人類的一類致癌物[1]。鎘是環(huán)境中常見的有毒重金屬,主要經(jīng)消化道或呼吸道進入動物和人體內(nèi),引起多種器官組織和細(xì)胞毒性損傷[2]。鎘是一種脂質(zhì)過氧化誘導(dǎo)劑,能誘發(fā)機體產(chǎn)生過量的超氧化自由基,從而引起過氧化損傷,因此,其毒性與生物氧化損傷密切相關(guān)。而生物的氧化損傷程度通過谷胱甘肽(GSH)、丙二醛(MDA)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)活性等反映,是常用的抗氧化指標(biāo)[3]。
烏龜(Chinemys reevesii)又稱金龜或草龜,隸屬龜鱉目、龜科、烏龜屬,在中國分布較廣[4],是常見的水生龜種,也是目前國內(nèi)養(yǎng)殖量最大的本地品種之一。烏龜為我國有重要經(jīng)濟價值的水生動物之一(其肉可食,是理想的滋補食品,龜甲可入藥是一種重要的藥材資源)[5]。烏龜為雜食性動物,以動物性的小魚、蝦等為食,位于淡水環(huán)境食物鏈的上層,是重金屬鎘的富集者。
1.1.1 實驗動物 中華草龜(以下簡稱“烏龜”)購自太原市花鳥魚蟲市場。體質(zhì)量(130±10)g,實驗室適應(yīng)性飼養(yǎng)2 w,飼養(yǎng)容器為透明玻璃龜缸,飼料為花鳥魚市場購買的成品龜糧,飼養(yǎng)用水為暴氣48 h的自來水,每2 d換水1次,每天定時給料。
烏龜在實驗室適應(yīng)性飼養(yǎng)2 w后隨機分為4組,對照組、7.5 mg/kg 組、15 mg/kg組和 30 mg/kg組,對照組5只,其余各組每組15只。7.5 mg/kg組、15 mg/kg組和30 mg/kg組分別腹腔注射7.5 mg/kg、15 mg/kg、30 mg/kg 滅菌的氯化鎘溶液染毒,對照組腹腔注射與實驗組等容量的生理鹽水。分別在染毒后1 w、2 w和3 w各組取烏龜6只,斷頸取血,肝素抗凝,用低溫離心機3 000 r/min離心15 min,取上清血漿分裝于1.5 mL的離心管中,置低溫冰箱(-80℃)中保存用于測定脂質(zhì)過氧化生化指標(biāo)。
用SPSS17.0統(tǒng)計分析軟件對試驗數(shù)據(jù)進行單因素方差分析,并應(yīng)用Dunnett法將處理組與對照組進行比較(P<0.05,P<0.01)。試驗結(jié)果用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。
鎘染毒后血漿中的抗氧化酶SOD活性在各染毒濃度、不同染毒時間均有所降低。染毒7 d,血漿中SOD活性在染毒濃度為30 mg/kg時與對照組相比顯著降低(P<0.01)。染毒 14 d,血漿中SOD活性在染毒濃度為7.5 mg/kg時與對照組相比顯著降低(P<0.01)。染毒 21 d,血漿中 SOD 活性在各染毒濃度與對照組相比顯著降低(P<0.01)。結(jié)果見圖1。
圖1 鎘對烏龜血漿中SOD活性的影響
鎘染毒后血漿中的CAT活性在各染毒濃度、不同染毒時間均有所改變。染毒7 d,血漿中的CAT活性在染毒濃度為7.5 mg/kg和15 mg/kg組與對照組相比顯著降低(P<0.01),30 mg/kg組與對照組相比顯著降低(P<0.05)。染毒 14 d,血漿中的CAT活性在7.5 mg/kg組與對照組相比顯著降低(P<0.01),15 mg/kg和 30 mg/kg組與對照組相比顯著降低(P<0.05)。染毒 21 d,血漿中的 CAT 活性在 15 mg/kg組與對照組相比顯著降低(P<0.01)。結(jié)果見圖2。
圖2 鎘對烏龜血漿中CAT活性的影響
鎘染毒后血漿中的GSH含量在各染毒濃度,不同染毒時間均有所改變。染毒7 d和14 d,血漿中的GSH含量在染毒濃度為15 mg/kg和30 mg/kg組與對照組相比顯著降低(P<0.01)。染毒 21 d,血漿中的GSH含量在各染毒組與對照組相比顯著降低(P<0.01)。結(jié)果見圖 3。
圖3 鎘對烏龜血漿中GSH含量的影響
鎘染毒后血漿中的MDA含量在各染毒濃度,不同染毒時間均有所改變。染毒7 d和14 d,血漿中的MDA含量在染毒濃度為7.5 mg/kg、30 mg/kg組與對照組相比顯著升高(P<0.01,P<0.05),染毒21 d,血漿中的MDA含量在各濃度組與對照組相比顯著升高(P<0.05,P<0.01)。結(jié)果見圖 4。
圖4 鎘對烏龜血漿中MDA含量的影響
氧化應(yīng)激在許多疾病和中毒的致病機制中都扮演著一定的角色。細(xì)胞暴露于有害異物會產(chǎn)生ROS和自由基,當(dāng)產(chǎn)生的ROS和自由基的量超過細(xì)胞的清除能力后,就會使機體處于應(yīng)激狀態(tài),引起脂肪、蛋白質(zhì)和DNA受損[6]。ROS通過破壞細(xì)胞主要成分引起細(xì)胞壞死或凋亡[7]。例如,它能攻擊細(xì)胞膜上的多聚不飽和脂肪酸,引起脂質(zhì)過氧化和細(xì)胞膜損傷,而脂質(zhì)過氧化通常認(rèn)為是誘發(fā)細(xì)胞氧化損傷的標(biāo)志[8]。MDA是最被廣泛認(rèn)可的脂質(zhì)過氧化和氧化應(yīng)激的標(biāo)志物[9-10]。
對抗重金屬誘發(fā)的ROS的細(xì)胞防御系統(tǒng)包括SOD,CAT和GSH[11-12]。SOD是一種抗氧化酶,它能催化超氧陰離子變成H2O2和分子氧[13-14]。CAT能把H2O2變成 H2O 和 O2,從而減輕組織損傷[15]。GSH也是抗氧化系統(tǒng)的重要組成部分,它是一種非酶的抗氧化物,能中和自由基和脂質(zhì)過氧化物等活性氧成分,直接降低鎘毒性。
鎘雖然是一種有毒金屬,但它不能直接產(chǎn)生ROS[16]。但有實驗結(jié)果表明鎘能誘導(dǎo)ROS過量生成,并破壞抗氧化系統(tǒng)[17]。鎘誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激是一些實驗中經(jīng)常能見到的普遍現(xiàn)象。鎘誘導(dǎo)產(chǎn)生的超氧陰離子、H2O2和羥基自由基能激活氧化還原敏感的轉(zhuǎn)錄因子,進而改變ROS相關(guān)基因的表達(dá)。本實驗結(jié)果表明,7.5 mg/kg組、15 mg/kg組和30 mg/kg組烏龜血漿中SOD、CAT活性和GSH含量與對照組比較在染毒后1 w、2 w、3 w均有不同程度的降低,而MDA含量有不同程度的升高。結(jié)果表明,實驗龜腹腔注射7.5 mg/kg、15 mg/kg、30 mg/kg氯化鎘溶液誘導(dǎo)了氧化應(yīng)激。