锌对砷中毒小鼠肝肾脂质过氧化影响的实验研究

　　【摘要】 目的： 探讨砷对小鼠肝、肾脂质过氧化的影响及锌的拮抗作用。方法：健康昆明种小鼠60只，随机分为阴性对照组、阳性对照组、砷+低锌组、砷+中锌组及砷+高锌组共5组，采用亚慢性毒性实验的方法，经口连续灌胃6周，实验结束后处死小鼠，分别测定小鼠肝、肾组织中脂质过氧化产物丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活性,同时观察锌干预对染砷小鼠体内抗氧化水平的影响。结果: 随着砷染毒剂量的增加,小鼠肝、肾组织中MDA含量显著增加,SOD、GSH-Px活性显著降低。锌能抑制MDA生成量,提高SOD、GSH-Px活性。结论: 砷可致机体脂质过氧化, 锌可拮抗其脂质过氧化作用。

　　【关键词】 锌 砷 脂质过氧化

　　Experimental study of Zinc affect Lipid peroxidation of arsenic on liver and kidney in mice

　　WU Qing, WANG Qian, JIA Han, et al

　　(Department of Occupational and Environmental Hygiene, College of Public Health, Xinjiang Medical University, Urumqi 830011, China)

　　Abstract: Objective: To investigate the effect of arsenic on lipid peroxidation in mice liver and observe the intervention effect of zinc supplement. Methods: Sixty health Kunming mice were divided into five groups (negative control group, the positive control group, three zinc intervention group), a sub-chronic toxicity test methods, oral gavage for six weeks until the end of the experiment were killed. Lipid peroxidation malondialdehyde (MDA) content, superoxide dismutase (SOD), activity of glutathione peroxidase (GSH-Px) in mice liver and kidney were measured. At the same time observed after the intervention of zinc in mice with arsenic levels of anti-oxidation. Results: The results showed that with the increases of exposure levels of arsenic, the contents of MDA was significantly increased and the activities of SOD and GSH-Px were significantly decreased. Zinc could decrease the contents of MDA and increase the activities of SOD and GSH-Px significantly. Conclusion: The arsenic could induce lipid peroxidation in mice and zinc could inhibit the lipid peroxidation result in exposed to arsenic.

　　Key words： zinc; arsenic; lipid peroxidation

　　砷是地壳的微量组分,地壳中砷平均含量为2.0 mg/kg [1]。在新疆奎屯地区由于地下水中含砷浓度较高，对居民健康造成严重危害。因为长期接触较高剂量的砷,可导致人体慢性砷中毒。近年来,随着砷毒性作用研究的逐渐深入,人们已经认识到砷对人体的损害是全身性和多系统性的[2]。无机砷是国际癌症研究中心(IARC)确认的人类致癌物，可致皮肤癌、肺癌，并伴有其它内脏癌高发[3]。在砷的毒作用机制研究中发现,脂质过氧化(LPO) 代谢紊乱可能是砷中毒的一个重要环节。锌是体内羧肽酶、醇脱氢酶、碳酸酐酶等多种酶的一个组分。这些酶主要对氧化还原反应起着催化作用,血清中的锌能对一些毒素起整合作用,使其失去毒性[4]。本研究通过动物实验观察了砷对小鼠肝、肾脂质过氧化的影响，同时观察锌对砷中毒的拮抗效应，从而为砷中毒的机制研究和防治提供科学依据。

　　1材料和方法

　　1.1实验材料

　　1.1.1受试物亚砷酸钠(分析纯，上海试剂二厂提供)，硫酸锌(分析纯，北京化学试剂三厂提供)。

　　1.1.2受试动物健康昆明种雄性小鼠60只,体重18～22 g，由新疆医科大学实验动物中心提供。

　　1.2实验方法

　　1.2.1动物分组适应性喂养1周后,按体重随机分成5组：阴性对照组(不染砷也不干预)、阳性对照组(单纯给砷组)、砷+低锌组、砷+中锌组、砷+高锌组。每组12只,受试小鼠自由饮水进食。

　　1.2.2剂量的选择根据预实验中小鼠经口半数致死量(LD50)的实验结果确定染毒剂量，预实验得NaAsO2 LD50为11 mg/kg，以NaAsO2对小鼠经口半数致死量(LD50)的1/10倍作为砷的染毒剂量;锌的干预剂量参照正常人锌的每日允许摄入量(AID)值及有关的实验研究来确定[5]，中剂量组为0.8 mg/kg，上下浮动2倍划分其余剂量组，使阳性对照组和各干预组给锌剂量为：阳性对照组： 110 mg/L;砷+高锌组：134 mg/L;砷+中锌组：67 mg/L;砷+低锌组：33.5 mg/L。

　　1.2.3染毒、干预的方式及时间亚慢性毒性实验，试验过程中各组自由饮水，以灌胃的方式染毒，灌胃量0.2 ml/10 g体重，1次/天，连续6周，每周称重1次，根据体重调整灌胃量，阴性对照组用蒸馏水灌胃(体积与试验组相当)。6周后处死动物，常规解剖，取肝、肾组织按要求制备组织匀浆，放入低温冰箱待测。

　　1.3观察指标及测定方法肝、肾组织超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性、丙二醛(MDA)含量的测定均采用显色法，试剂盒由南京建成生物工程研究所提供。

　　1.4统计学处理采用SPSS13.0软件包进行统计学分析,采用方差分析及两两比较t检验,检验水准α=0.05。

　　2结果

　　2.1各组小鼠肝脏MDA含量和SOD、GSH-Px 活性的比较与阴性对照组相比，各干预组GSH-Px、SOD活性均降低，而MDA含量升高，差异有统计学意义(P<0.05~0.01);锌各干预组与阳性对照组相比，GSH-Px活性升高，MDA含量降低，差异有统计学意义(P均<0.01);锌各干预组SOD活性较阳性对照组升高，其中砷+中锌组和砷+高锌组与阳性对照组比较，差异有统计学意义(P<0.05~0.01),见表1。

　　2.2各组小鼠肾脏MDA含量和SOD、GSH-Px 活性的比较与阴性对照组相比，各干预组GSH-Px、SOD活性均降低，差异有统计学意义(P<0.01);各干预组MDA含量升高，其中砷+低锌组、砷+中锌组MDA含量与阴性对照组比较，差异有统计学意义(P<0.01)。锌各干预组与阳性对照组相比，GSH-Px活性升高，MDA含量降低，差异有统计学意义(P<0.05~0.01); SOD活性升高，其中砷+中锌组和砷+高锌组SOD活性与阳性对照组比较，差异有统计学意义(P<0.01),见表2。

　　表1各组小鼠肝脏MDA含量及SOD、GSH-Px活性的比较(略)

　　注：与阴性对照组比较, *P<0.05,　**P<0.01; 与阳性对照组比较, △P<0.05, △△P<0.01

　　表2各组小鼠肾脏MDA含量及SOD、GSH-Px活性的比较(略)

　　注：与阴性对照组比较, **P<0.01; 与阳性对照组比较, △P<0.05, △△P<0.01

　　3讨论

　　砷进入机体后可产生不同类型的自由基, 从而使体内脂质过氧化(Lipid peroxidation, LP)作用增强。肝脏、肾脏是机体最重要的排泄器官, 且具有多种多样的代谢功能, 同时肝脏还有分泌、排泄和生物转化等的功能。肝、肾组织自由基的产生与清除处于动态平衡状态, 对维持机体的结构和功能具有重要的意义。当自由基的生成速度和数量超过清除的速度和数量时, 则会导致肝脏、肾脏的损伤。自由基的主要毒作用是产生脂质过氧化物, 使生物膜受损伤。体内的SOD 酶能清除细胞内有害的过氧化代谢产物, 从而保护细胞免受脂质过氧化的损伤, 而MDA 是脂质过氧化的终代谢产物, 可间接反映脂质过氧化水平[6]。GSH-Px是机体主要的含巯基过氧化酶，其主要是以GSH为基质催化自由基的清除和过氧化物分解。Zn是机体必需的微量元素之一, 参与多种酶的合成。由于锌可以激活体内的GSH-Px ,锌缺乏使体内有活性的GSH-Px 数量减少,过氧化脂质生成增多,而使GSH-Px 消耗增多导致其活性下降[7]。SOD 是能够有效清除超氧化物阴离子自由基的一类极重要的抗氧化酶,锌作为超氧化物歧化酶的辅酶催化超氧离子发生歧化反应。锌缺乏可以显著降低CuZn-SOD 的活性,而Mn-SOD 活性代偿性升高,但当缺锌严重时,Mn-SOD 活性的代偿性升高仍然不能弥补CuZn-SOD 的活性降低,所以使总SOD 活性下降。本研究结果显示，砷可导致小鼠肝、肾组织中MDA含量增加，SOD、GSH-Px活性下降，说明砷可致小鼠肝、肾脂质过氧化。锌各干预组肝、肾组织中SOD、GSH-Px活性高于阳性对照组，MDA含量低于阳性对照组，说明锌能抑制小鼠肝、肾组织中MDA的生成，提高SOD、GSH-Px的活性，具有拮抗砷中毒小鼠脂质过氧化的作用，提示一定剂量的锌在预防和治疗慢性砷中毒中有着重要的现实意义。

　　【参考文献】

　　[1]廖自基.微量元素的环境化学及生物效应[M].北京:中国环境科学出版社,1992.124-132.

　　[2]联合国环境规划署,国际劳工组织,世界卫生组织合编(姚佩佩,牛胜田译).砷的环境卫生标准[M].北京:人民卫生出版社,1985.30.

　　[3]Higginson J, Devita VT. IARC monographs on the evaluation of carcinogenic risk of chemicals to humans[J]. Am Ind Hyg Assoc J, 1980 ,41(5)：26-30.

　　[4]张继剀,毛淑贤.人体必需微量元素与人类健康[J]，甘肃科技,2005，21(3)：183-184.

　　[5]张玲,刘继文,张晨,等.锌、铜对染砷小鼠肝及肾毒作用的干预研究[J].地方病通报,2003,18(2):13-15.

　　[6]张新华,周北凡.心血管病流行病学调查方法手册[M].北京:北京医科大学中国协和医科大学联合出版社,1997.64-66.

　　[7]周丽玲,黄连珍.缺锌对大鼠脂质过氧化及抗氧化系统的影响[J].营养学报,1999,21(2):181-185.