【摘 要】
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由于工业化和城市化的快速发展,中国土壤重金属污染现状问题严重。而镉是重要的土壤重金属污染物。作为一种在采矿和冶炼过程中释放到环境中的有毒金属,镉（Cd）易在生物体内积累。流行病学研究显示,长期慢性低Cd暴露与心血管疾病,骨密度降低和癌症之间有关联。此外,较高的暴露可能导致肾脏损伤,近端肾小管重吸收功能障碍,以及骨骼长骨骨折。有研究通过添加矿物质营养元素的方法来降低镉吸收和镉毒性,例如在饲料中加入钙
【基金项目】
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国家自然科学基金优青项目（41822709）； 国家重点研发计划（2019YFC1805100）；
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由于工业化和城市化的快速发展,中国土壤重金属污染现状问题严重。而镉是重要的土壤重金属污染物。作为一种在采矿和冶炼过程中释放到环境中的有毒金属,镉（Cd）易在生物体内积累。流行病学研究显示,长期慢性低Cd暴露与心血管疾病,骨密度降低和癌症之间有关联。此外,较高的暴露可能导致肾脏损伤,近端肾小管重吸收功能障碍,以及骨骼长骨骨折。有研究通过添加矿物质营养元素的方法来降低镉吸收和镉毒性,例如在饲料中加入钙（Ca）、铁（Fe）、锌（Zn）营养元素后,降低了小鼠体内镉的相对生物有效性;给予硒（Se）干预后,大鼠肝脏和睾丸细胞中的ROS和MDA含量显著下降,而GSH含量上升,硒可有效保护镉元素导致的脏器损伤、细胞氧化损伤状态等。但以上研究仅涉及单元素,未考虑多种营养元素交互作用对镉致不良影响的保护作用。基于以上背景,本研究先建立不同浓度Cd致小鼠损伤的模型,从生长发育、肝肾功能、氧化应激、组织病理四方面确定后续干预实验采用的Cd浓度。然后进行Se、Ca元素单独/联合干预实验,筛选出保护作用最佳的Se、Ca剂量方案。主要结论有:1.Ca元素单独干预对Cd致小鼠肝脏、肾脏损伤的保护作用与Cd组相比,加入不同剂量的Ca后,肝脏系数和肾脏系数均升高但无显著性;肝功能指标ALT和AST活性和肾功能指标BUN和Cr含量较Cd组均降低,保护由Cd导致的脏器功能损伤状态,且Ca剂量越高,保护作用越大,趋于正常状态（中Ca+Cd组和高Ca+Cd组较Cd组,肝肾功能四项指标均p＜0.05）;Ca剂量越高,脏器MDA含量较Cd组降低得越多,而GSH含量、SOD活性、GSH-Px活性和CAT活性升高得越多,越趋近于正常状态;Ca会保护脏器组织的病变程度,且Ca剂量越高,保护作用越佳。综合所有指标,高Ca浓度（100g/kg Ca）对肝脏、肾脏损伤的保护效果最好。2.Se元素单独干预对Cd致小鼠肝脏、肾脏损伤的保护作用与Cd组相比,加入不同剂量的Se后,肝脏系数和肾脏系数均显著升高（p＜0.01）;肝功能指标ALT和AST活性和肾功能指标BUN和Cr含量较Cd组均降低,保护由Cd导致的脏器功能损伤状态,且Se剂量越高,保护作用越大,越趋于正常状态（中Se+Cd组和高Se+Cd组较Cd组,肝肾功能四项指标均p＜0.05）;Se剂量越高,脏器MDA含量较Cd组降低得越多,而GSH含量、SOD活性、GSH-Px活性和CAT活性升高得越多,越趋近于正常状态;Se会保护脏器组织的病变程度,且Se剂量越高,保护作用越佳。综合所有指标,高Se浓度（10 mg/kg Se）对肝脏、肾脏损伤的保护效果最好。3.Se、Ca联合干预对Cd致小鼠肝脏、肾脏损伤的保护作用与Cd组相比,加入不同剂量的Se、Ca后,肝脏系数和肾脏系数大多显著升高（p＜0.05）;低、中、高Se+Ca复合组的肝功能指标ALT和AST活性和肾功能指标BUN和Cr含量较Cd组均降低,保护由Cd导致的脏器功能损伤状态,且Se、Ca剂量越高,保护作用越大,越趋于正常状态;随着加入Se、Ca剂量升高,脏器MDA含量降低得越多,而GSH含量、SOD活性和GSH-Px活性升高得越多,但对于CAT活性升高的影响,不是简单的叠加效应;同样,加入Se、Ca元素,会保护脏器组织的病变程度,但对于保护作用的大小,不是简单的叠加效应。综合所有指标,高Se高Ca浓度（10 mg/kg Se+100 g/kg Ca）对肝脏损伤的保护效果最好;中Se高Ca浓度（1 mg/kg Se+100 g/kg Ca）对肾脏损伤的保护效果最好。4.最佳剂量方案汇总比较筛选出的高Se+Cd组（10 mg/kg Se）和高Se高Ca+Cd组（10 mg/kg Se+100 g/kg Ca）保护作用较佳且相似,但又有差异。高Se+Cd组集中在对肝脏损伤的保护,而高Se高Ca+Cd组则侧重于对肾脏损伤的保护。基于以上结果,筛选出最佳营养元素配比方案,为后续进行镉暴露人群营养干预研究提供理论依据和数据支撑。
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