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六价铬(Hexavalent Chromium,Cr(Ⅵ))是环境中常见的污染物,机体长期暴露可导致多系统、多器官损伤。肾脏是代谢重金属毒性的主要器官之一,机体中Cr(Ⅵ)累积会导致肾脏功能出现严重损伤。天然产物是大自然赋予人类的珍贵宝藏,具有良好的生物学活性且多数兼备毒副作用低的优点。多糖是天然产物中重要的活性物质,众多植物多糖都具备一定保肾活性。目前,临床上常主要以重金属解毒剂、营养物质和维生素等对Cr(Ⅵ)所致肾损伤进行治疗,采用植物多糖进行治疗保护的实验较为缺乏。因此,本文拟以天然产物中多糖类物质为关注对象,开展其对Cr(Ⅵ)所致肾毒性保护作用的研究。主要研究内容及结论如下:1.抗六价铬所致肾毒性的多糖筛选以小鼠的一般体征(毛色、活动状态、体质量等)、肾脏指数和肾功能为评价指标,对当归、枸杞、黄芪、黄精、山药、党参、人参、昆布、红芪和桑葚等10种具有保肾作用的植物多糖进行筛选,结果显示:10种植物多糖给药组小鼠的毛色、活跃度优于模型组和其他给药组;模型组肾脏指数上调,人参多糖、山药多糖组给药后恢复至与空白对照组相近;与模型组相比,人参多糖、黄芪多糖治疗组小鼠血尿素氮(Blood Urea Nitrogen,BUN)、肌酐(Commercial Real Estate,CRE)水平显著下调且恢复至正常水平,表明对Cr(Ⅵ)暴露所致的肾功能紊乱有明显的调节作用。综合以上几项评价指标,选择药效综合表现最好的人参多糖(Ginseng Polysaccharides,GPS)进行后续研究。2.GPS抗六价铬所致肾毒性的药效学评价从“时间-药效”、“剂量-药效”两个层面展开设计,以小鼠的一般体征、肾脏指数、肾功能以及肾脏组织病理学切片作为评价指标,加设重金属解毒剂二巯基丁二酸(Dimercaptosuccinic Acid,DMSA)给药组作为阳性对照组,对GPS抗Cr(Ⅵ)所致肾毒性的药效作用进行评价,结果显示:Cr(Ⅵ)染毒影响小鼠生长发育,伴随出现活动消极、体重下降的现象且随染毒时间增加表现更加严重;所有模型组小鼠肾脏指数均出现上调,初步判断Cr(Ⅵ)暴露可能造成肾脏出现水肿、炎症反应等变化,DMSA或GPS治疗后其值有所降低;Cr(Ⅵ)中毒小鼠肾功能明显出现障碍,血清BUN与CRE值显著上调,GPS治疗后有所改善,与用药时间和剂量大致呈线性关系;Cr(Ⅵ)染毒使小鼠肾小管细胞水肿扩张,肾小管上皮细胞皱缩,间质出现炎性细胞浸润,胞浆内出现颗粒样变性,一定时间剂量下GPS治疗后肾脏组织病变得到明显改善。综合分析可知,GPS给药3-4周左右,剂量达200 mg·kg-1左右小鼠的肾功能恢复最佳甚至作用效果优于DMSA。3.GPS抗六价铬所致肾毒性的作用机制研究取给药时间4周,剂量200 mg·kg-1批次下的空白对照组(NC)、模型组(MC)、阳性对照组(PC)、人参多糖组(GPS4)4组小鼠的肾脏组织,以不同组别间超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)、丙二醛(Malondialdehyde,MDA)、谷胱甘肽酶(Glutathione,GSH)、半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3,Casp-3)、B细胞淋巴瘤-2基因与/相关X蛋白(B-cell lymphoma-2/Bcl-2-Associated X,Bcl-2/Bax)、三磷酸腺苷酶(ATPase)、钙离子泵(Calcium Pump,Ca2+-ATPase)8种生物标志物以及肾脏组织中脂质的差异表达为研究对象,基于传统靶标和非靶向脂质组学两个方面对GPS抗Cr(Ⅵ)所致肾毒性作用机制进行研究。(1)传统靶标。以氧化应激、细胞凋亡、细胞膜损伤三类传统靶标生物标志物在不同组别间的差异表达来阐释作用机制,结果显示:Cr(Ⅵ)染毒造成机体产生氧化应激,表现为MDA水平显著增加,SOD、GSH水平显著下降,GPS治疗组得到一定恢复,提示GPS可能通过调控氧化防御系统达到保肾作用;Cr(Ⅵ)中毒小鼠肾脏细胞凋亡蛋白Casp-3及Bcl-2/Bax比值表达显著上调,GPS治疗后得到改善,提示GPS可能通过抑制细胞凋亡起到保肾作用;Cr(Ⅵ)染毒小鼠ATPase与Ca2+-ATPase水平显著下调,GPS治疗后有所提升,提示GPS可能通过缓解细胞膜损伤起到保肾作用。综上,GPS能够缓解Cr(Ⅵ)暴露所造成的氧化应激,抑制肾脏细胞凋亡与细胞膜损伤,统计分析结果显示在抗氧化和抑制肾脏细胞凋亡上的贡献更加突出。(2)脂质组学。采用非靶向液质联用技术的组学方法解析小鼠不同组别间的脂质的差异表达对GPS抗Cr(Ⅵ)所致肾毒性作用机制进行分子水平的探究,结果显示:实验建立的色谱方法精密性好,可行性及重现性高;多元统计分析结果显示,NC与MC间PCA及OPLS-DA得分与MC组间均存在显著性差异,呈现明显分离,GPS或DMSA给药后与MC组在脂质谱上呈现差异表达;Cr(Ⅵ)摄入产生的肾毒性主要造成17种脂质表达产生差异,肾脏中甘油磷脂代谢通路出现紊乱,其中6种分子表达上调,4种分子表达下调。综上,GPS抗Cr(Ⅵ)所致肾毒性的作用机制可能主要通过调节甘油磷脂代谢通路,结合少量孕烯醇酮脂、脂肪酸、鞘脂代谢产物的共同调节实现。