鎘致腎功能損害的預后與尿蛋白質組.pdf

1、長期的職業(yè)或環(huán)境鎘暴露可引起多器官損傷,腎臟是鎘慢性毒作用的主要靶器官,腎小管為靶部位。鎘慢性毒作用以低分子量蛋白尿為特征,尿金屬硫蛋白(UMT)、β2-微球蛋白(UB2M)等是常被用于反映腎小管損傷的生物標志。鎘在人體內的半衰期很長,即使接觸停止,大部分既往蓄積的鎘仍繼續(xù)停留在人體內。停止或減少鎘接觸后,鎘致腎功能損害的預后引起了國際學術界的普遍關注。
　　對華東某鎘污染區(qū)的環(huán)境監(jiān)測和流行病學調查顯示,食用當地自產大米是當地居民

2、最主要的鎘接觸來源,自1996年起,當地居民停止食用鎘污染的自產大米。本課題組分別于1995年、1998年、2006年先后對該地區(qū)居民進行了三次健康調查,通過觀察和比較鎘接觸降低后腎功能預后情況,探討相關的影響因素。對先后參加過1995年和1998年調查的148名居民的1995年尿鎘水平與UB2M、尿白蛋白(UALB)變化情況分析后發(fā)現,接觸水平下降前的尿鎘水平是影響腎功能預后的重要因素,而10μg/g Cr是一重要的閾值,尿鎘水平低于

3、此值時腎功能損傷是可逆的,否則不可逆、甚至進一步惡化。2006年底,本課題組對參加過上述1998年調查的居民再次進行調查,隨訪到475名受訪者。研究發(fā)現,時隔八年后,隨著環(huán)境鎘接觸的降低,居民血鎘水平下降明顯,而尿鎘變化并不顯著。通過比較前后兩次調查中尿N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(UNAG)和UB2M的平均值顯示,居民總體的腎小管功能狀況并無顯著恢復、甚至出現惡化趨勢,特別是,既往過量的UB2M排泄是腎功能不良預后的危險因素;而U

4、ALB水平卻明顯降低,意味著腎小球功能的改善。除了既往鎘接觸水平,還發(fā)現鎘致腎小管損傷僅在特定的性別或年齡組出現恢復的跡象。
　　人群研究有很多不確定因素,比如接觸劑量、時間及接觸途徑,需要受到嚴格控制的動物試驗加以佐證。為闡明金屬硫蛋白(MT)在鎘暴露致腎功能損傷發(fā)生和預后中的作用,建立了兩個動物模型。第一個模型將雄性Wistar大鼠分別進行鋅、銅預處理,皮下注射鎘-金屬硫蛋白復合物(CdMT)造成急性鎘中毒,觀察到不同劑量鎘染

5、毒后,鋅或銅誘導動物肝MT中金屬含量比例存在差異,銅/鎘高于鋅/鎘,即與鎘相比,銅更易將MT結合鋅取代,并認為肝臟中非MT結合鋅也是影響與MT結合的金屬離子穩(wěn)態(tài)的重要因素。第二個模型將Wistar大鼠經飲用水染鎘12周,之后停止染毒、繼續(xù)觀察16周。該試驗選取的染毒途徑、時間是為了模擬生活在鎘污染區(qū)普通居民的鎘接觸情況,旨在通過MT免疫組化法測定和比較終止鎘染毒前后大鼠肝、腎組織MT表達情況,探討其與以UNAG、UMT為指標的腎功能損傷

6、預后的關系。研究發(fā)現,亞慢性經口染鎘后大鼠肝臟和腎臟MT增加;當染毒終止后,肝臟鎘負荷下降而肝臟MT水平上升。到28周后,低劑量組雄性大鼠UNAG降低和所有劑量組UMT下降,可能預示著由肝臟轉運至腎臟的CdMT減少和腎小管功能的部分恢復。這些發(fā)現有助于揭示人類停止鎘接觸后機體功能的變化過程,并提示個體間合成MT能力的差異可能是鎘致腎毒性發(fā)生的重要因素。
　　蛋白質組學技術的出現為鎘致腎功能損害及其預后研究提供了新的思路。為了解鎘致

7、腎損傷尿蛋白質表達情況,采用增強激光解析電離-飛行時間質譜(SELDI-TOF MS)蛋白質芯片技術,對飲水染鎘試驗中雄鼠染毒前(0周)和染毒后第2、4、8、12周尿樣進行分析。結果顯示,鎘處理組大鼠在不同時點的尿液蛋白質峰數目與對照組基本相同,主要集中在2000-5000Da、8000-12000Da、17000-19000 Da3個分子量區(qū)域內,但是對照組的蛋白質峰強度比鎘處理組低很多。鎘處理組大鼠尿液平均有11個蛋白質峰,與對照組

8、相比都表達上調。此外,對照組大鼠尿液中蛋白排泄量基本保持恒定,而鎘處理組大鼠的蛋白峰強度呈現出時間-效應趨勢。據此,初步了解鎘接觸早期尿蛋白峰的強度和分布模式,并揭示染毒劑量高低與差異蛋白峰出現時間先后的關系,有助于篩選出一組能反映腎功能損傷的敏感的生物標志,為鎘腎毒性的早期防護和預后研究提供依據。SELDI分析提供的信息有限,為獲取鎘致腎損傷及其預后的尿蛋白質表達譜,利用雙向凝膠電泳(2DE)技術分析大鼠飲水染鎘試驗尿樣和華東某地鎘污

9、染區(qū)居民尿樣,獲取銀染的雙向電泳圖像,經比較發(fā)現:鎘性腎損害尿蛋白質組(大鼠)及其不同預后尿蛋白質組(人)的差異主要出現在低分子量區(qū)域,表明慢性鎘中毒的損傷與預后均以低分子量蛋白尿為特征;同性別的各劑量組大鼠尿蛋白分布模式基本上是一致的,而不同個人之間的蛋白分布模式差異卻很大。進一步利用雙向差異凝膠電泳結合基質輔助激光解析電離-飛行時間質譜(2DE DIGE withMALDI-TOF MS)技術分析差異表達,鑒定出常用的鎘腎毒性效應指