金屬硫蛋白和鋅的促排鉛作用研究.pdf

1、目的和意義:鉛(lead, Pb)是廣泛存在于自然界中的一種重金屬毒物,它可以通過食物、飲水和空氣等多種途徑進(jìn)入人體,造成人體周圍神經(jīng)炎、腎病、高血壓、中毒性腦病,并對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)、肝臟、腎臟等各種臟器和組織造成嚴(yán)重?fù)p傷;鉛具有生殖毒性,可以導(dǎo)致不育;兒童對(duì)鉛高度易感,鉛進(jìn)入兒童體內(nèi)后直接影響行為和認(rèn)知能力等腦功能,并會(huì)引起兒童智力發(fā)育不全、多動(dòng)癥、行為障礙、貧血、厭食等病癥,影響生長(zhǎng)發(fā)育、智力發(fā)育和身心健康。隨著冶金工業(yè)、印染工業(yè)、交通運(yùn)

2、輸和礦產(chǎn)開發(fā)等的迅速發(fā)展,以及鉛在生活中使用的日益廣泛,造成了人類生活環(huán)境中水、食物、空氣都不同程度地受到了鉛的污染,其中大部分通過食物鏈進(jìn)入人體內(nèi)。我國(guó)鉛污染已由職業(yè)環(huán)境鉛污染擴(kuò)散成為生活環(huán)境鉛污染,人體長(zhǎng)期暴露在低濃度鉛環(huán)境中,鉛的污染危害已成為我國(guó)的一個(gè)公共衛(wèi)生問題。目前臨床上普遍采用依地酸二鈉鈣和二巰基丁二酸鈉等螯合劑治療鉛中毒,對(duì)于重度鉛中毒患者,臨床多以依地酸二鈉鈣或二巰基丁二酸鈉靜脈滴注進(jìn)行治療,但易造成必需微量元素鋅、銅

3、、錳、鐵等的丟失,而這些微量元素又與生物體內(nèi)許多酶的生物活性有關(guān)。并且驅(qū)鉛藥還有許多副作用,不適宜日常保健。
　　金屬硫蛋白(metallothionein,MT)是一類廣泛存在于動(dòng)、植物組織和真核生物中的低分子量、高金屬含量、富含半胱氨酸,具有廣泛生理學(xué)和生物學(xué)功能的小分子蛋白質(zhì)。1957年Margoshes等首次從馬腎中分離出該蛋白。MT具有廣泛的生物學(xué)功能,如參與微量元素的儲(chǔ)存、運(yùn)輸和代謝,具有抗氧化、抗輻射、清除自由基等。

4、研究發(fā)現(xiàn)金屬硫蛋白具有排鉛作用,主要機(jī)制是通過金屬硫蛋白中的巰基與鉛發(fā)生絡(luò)合作用形成低毒或無毒絡(luò)合物。但使用MT排鉛的缺點(diǎn)是:MT在體內(nèi)容易被蛋白酶水解,排鉛效果不是很理想。鋅是機(jī)體內(nèi)最重要的微量元素之一,它是生物有機(jī)體內(nèi)多種重要酶的關(guān)鍵組成核心,機(jī)體內(nèi)大約300多種酶含有鋅。而這些酶參與許多生理功能,影響著體內(nèi)細(xì)胞分化,蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂的代謝。人們?nèi)粘Ｊ秤玫脑S多食物中都含有鋅,但是食物中存在的植酸會(huì)與鋅發(fā)生結(jié)合干擾鋅的吸收。鋅在

5、體內(nèi)的儲(chǔ)存有限,并且鋅容易排出體外,所以人體很容易發(fā)生鋅缺乏。有研究報(bào)道,補(bǔ)充鋅降低了腎臟的鉛蓄積,并且鋅有促進(jìn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物排鉛的作用。鋅的排鉛作用是通過競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合機(jī)制:鋅和鉛同為二價(jià)金屬元素,在體內(nèi)代謝過程中存在競(jìng)爭(zhēng)作用,它們通過小腸吸收時(shí)會(huì)競(jìng)爭(zhēng)同一轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,補(bǔ)鋅會(huì)減少鉛的吸收。但利用補(bǔ)鋅排鉛的缺點(diǎn)是:排鉛效果與補(bǔ)鋅量有關(guān),大劑量補(bǔ)鋅雖具有較好的排鉛效果,但會(huì)造成機(jī)體內(nèi)其它元素的失衡,并會(huì)對(duì)機(jī)體造成毒性作用。
　　金屬硫蛋白對(duì)于短期鉛

6、染毒小鼠具有保護(hù)作用,可以增強(qiáng)正常及氧化損傷大鼠的抗氧化作用,并且MT對(duì)CCl4造成的大鼠急性肝損傷具有一定程度的保護(hù)作用;體外實(shí)驗(yàn)研究顯示,外源性的鋅誘導(dǎo)兔肝MT能降低鉛對(duì)原代肝細(xì)胞的毒性。但MT對(duì)于小鼠慢性鉛染毒所致肝臟損傷保護(hù)作用的研究報(bào)道甚少。
　　本實(shí)驗(yàn)主要將金屬硫蛋白和金屬離子鋅分別作為絡(luò)合機(jī)制排鉛和競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合(拮抗)機(jī)制排鉛代表,探討金屬硫蛋白和鋅聯(lián)合對(duì)鉛中毒小鼠的排鉛作用效果;并探討鋅對(duì)染鉛小鼠血液和股骨中微量元素的

7、影響,并通過觀察肝臟中一些反應(yīng)肝損傷的敏感指標(biāo)的變化,探討金屬硫蛋白(MT)對(duì)染鉛小鼠肝臟的保護(hù)作用。
　　研究方法:(1)以20只昆明種小鼠(km)為研究對(duì)象,用濃度為1.65g/L的醋酸鉛(lead acetate,Pb-Ac)水溶液連續(xù)染毒30d,并在染毒同時(shí)用金屬硫蛋白(MT)連續(xù)灌胃30d,采用SpectrAA-240FS原子吸收光譜儀用石墨爐原子吸收分光光度法和火焰原子吸收法測(cè)定各處理組小鼠血液、股骨和睪丸中的鉛含量和

8、鋅含量。(2)以58只昆明種小鼠(km)為研究對(duì)象,用濃度為0.55g/L的醋酸鉛(lead acetate,Pb-Ac)水溶液連續(xù)染毒30d,并在染毒同時(shí)用金屬硫蛋白(MT)和硫酸鋅,以及金屬硫蛋白聯(lián)合小劑量鋅連續(xù)灌胃30d,采用SpectrAA-240FS原子吸收光譜儀用石墨爐原子吸收分光光度法測(cè)定金屬硫蛋白(MT),硫酸鋅和金屬硫蛋白聯(lián)合小劑量鋅對(duì)處理組小鼠血液和股骨中鉛含量的影響;用火焰原子吸收法測(cè)定正常對(duì)照組、鉛模型對(duì)照組、依

9、地酸二鈉鈣組和硫酸鋅組小鼠血液中的鋅、鐵含量,和股骨中的鋅、鐵和銅的含量。(3)以28只昆明種小鼠(km)為研究對(duì)象,用濃度為0.55g/L的醋酸鉛(lead acetate,Pb-Ac)水溶液連續(xù)染毒30d,并在染毒結(jié)束后用金屬硫蛋白(MT)連續(xù)灌胃30d,采用丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)試劑盒、天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)試劑盒、三磷酸腺苷(ATP)酶試劑盒和膽紅素試劑盒測(cè)定實(shí)驗(yàn)小鼠肝臟和血清中丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)、天冬氨酸氨基

10、轉(zhuǎn)移酶(AST)和總膽紅素水平;采用ATP酶試劑盒測(cè)定肝臟中的Na+-K+ATP酶和Ca2+-Mg2+ATP酶的活力。
　　結(jié)果:(1)金屬硫蛋白能明顯降低染鉛小鼠的血鉛和骨鉛含量(P﹤0.05),并能明顯增加血鋅含量(P﹤0.05)。(2)金屬硫蛋白(MT)聯(lián)合鋅組小鼠血鉛和股骨鉛含量分別為(224.84±43.55)μg/L和(6.99±3.02)μg/g,金屬硫蛋白(MT)組小鼠血鉛和股骨鉛含量分別為(250.43±85.6

11、4)μg/L和(5.04±1.06)μg/g,加鋅組小鼠血鉛和股骨鉛含量分別為(228.59±57.36)μg/L和(4.44±1.45)μg/g,均明顯低于鉛模型組的血鉛和股骨鉛含量(P﹤0.05)。加鋅組小鼠股骨鋅含量為(448.01±79.89)μg/g,明顯高于正常對(duì)照組、鉛模型對(duì)照組和依地酸二鈉鈣組;股骨銅含量為(9.15±2.23)μg/g,明顯高于正常對(duì)照組、鉛模型對(duì)照組和依地酸二鈉鈣組;鋅/銅為(49.15±7.89),

12、明顯高于鉛模型組和依地酸二鈉鈣組,但略低于正常組;加鋅組股骨鐵含量為(175.61±31.56)μg/g,明顯高于依地酸二鈉鈣組。(3)染鉛30d后,灌胃金屬硫蛋白(MT)組小鼠血鉛和股骨鉛含量分別為(398.93±67.28)μg/L和(8.50±4.53)μg/g;灌胃金屬硫蛋白(MT)組小鼠血清中丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)為(27.44±3.43)U/L,明顯低于鉛模型組(P﹤0.05),但肝臟中丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)為(23

13、2.83±18.08)U/L,它明顯高于鉛模型組(P﹤0.05)。金屬硫蛋白(MT)組、正常組和鉛模型組小鼠血清和肝臟中的天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)比較,無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05);染鉛小鼠肝細(xì)胞膜Na+-K+ATP酶活力和Ca2+-Mg2+ATP酶沒有明顯變化。
　　結(jié)論:金屬硫蛋白(MT)、硫酸鋅對(duì)于染鉛小鼠具有明顯的促排鉛作用,但金屬硫蛋白與小劑量鋅聯(lián)合使用排鉛會(huì)使血鉛含量低于MT和大劑量硫酸鋅單獨(dú)排鉛;硫酸鋅在維持小鼠

14、股骨中微量元素方面優(yōu)于依地酸二鈉鈣;但金屬硫蛋白對(duì)肝臟的保護(hù)作用不明顯。
　　創(chuàng)新點(diǎn):1.有研究顯示金屬硫蛋白通過絡(luò)合機(jī)制排鉛,而金屬元素鋅是通過競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合(拮抗)機(jī)制排鉛。我們首次利用鱘魚金屬硫蛋白和鋅聯(lián)合作用排鉛,將絡(luò)合機(jī)制排鉛和競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合排鉛相結(jié)合,為排鉛產(chǎn)品的研究提供了一個(gè)新思路,具有積極的理論和現(xiàn)實(shí)意義。2.鋅具有排鉛作用已有報(bào)道,但鋅在排鉛過程中對(duì)染鉛實(shí)驗(yàn)動(dòng)物血液和骨骼中微量元素的影響報(bào)道甚少。本次實(shí)驗(yàn)首次揭示了鋅排鉛過程