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目的:糖尿病是一种内分泌功能紊乱的慢性疾病,可继发多种并发症。糖尿病人群是受环境毒物危害的敏感人群之一,环境毒物对糖尿病人群的心血管、神经的损害及肝、肾的损伤都比健康人群更严重。因此,保护糖尿病人群的健康使其少受环境毒物的危害是当前研究的热点之一。丙烯腈(acrylonitrile,AN)是一种高挥发性和高毒性的有机合成工业原料,细胞色素P4502E1(CYP2E1)是AN氧化代谢的关键酶。糖尿病可上调CYP2E1活性,而CYP2E1上调又能使多数环境毒物毒性增强,前期研究发现CYP2E1上调可导致A N代谢速度加快,代谢产物CN~-含量增加,使AN急性毒性更强。苯乙基异硫氰酸酯(ph enethyl isothiocyanate,PEITC)是十字花科植物中硫代葡萄糖苷的酶解产物,具有抑制C YP2E1活性、抗氧化、抗癌、抗炎等多重药理作用。本实验在建立链脲佐菌素(s treptozotocin,STZ)诱导型糖尿病大鼠和购置糖尿病db/db小鼠模型的基础上,采用天然产物PEITC对AN染毒的2种糖尿病模型动物进行预处理,探讨糖尿病对以AN为代表的环境工业毒物急性毒性易感性改变的特征及其机制,以及天然产物PEITC拮抗AN致糖尿病鼠的急性毒性作用,从而为糖尿病等易感人群的防护提供指南。方法:1.采用一次性腹腔注射65mg/kg STZ建立糖尿病大鼠模型,研究STZ诱导型糖尿病大鼠对AN急性毒性易感性改变的特征及其生化机制,以及天然产物PEITC拮抗AN致STZ诱导型糖尿病大鼠的急性毒性作用:具体方法如下:在STZ诱导型糖尿病大鼠模型建立成功的14 d后,将大鼠随机分为正常空白对照组,糖尿病空白对照组,AN组,20,40,80 mg/kg PEITC+AN组,糖尿病+AN组,糖尿病+20,40,80 mg/kg PEITC+AN组。每天灌胃PEITC或橄榄油(对照组),连续3天,最后一次灌胃PEITC 1 h后腹腔注射90mg/kg AN。观察大鼠24 h内行为变化情况和死亡情况。检测肝CYP2E1活性和肝脑细胞色素c氧化酶(CcOx)活性评价毒物代谢酶CYP2E1在STZ诱导型糖尿病大鼠易感中的作用和PEITC的保护机制。检测脑组织谷胱甘肽(glutathione,GSH)含量,谷胱甘肽-S-转移酶(glutathione S-transferase,GST)活性,活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平,探讨PEITC对AN染毒的STZ诱导型糖尿病大鼠氧化应激的影响。2.研究糖尿病db/db小鼠对AN急性毒性易感性改变的特征及其生化机制,以及天然产物PEITC拮抗AN致糖尿病db/db小鼠的急性毒性作用:实验分组及处理方式,检测指标均与STZ诱导型糖尿病大鼠的实验方法相同。结果:1.STZ诱导型糖尿病大鼠:行为观察结果显示相对于正常大鼠,AN染毒后STZ诱导型糖尿病大鼠抽搐,翻正反射消失和死亡时间明显缩短,死亡率显著升高,说明STZ诱导型糖尿病大鼠对AN的急性毒性更为敏感。PEITC预处理后,可显著延长抽搐开始时间,翻正反射消失和死亡时间,降低抽搐率,翻正反射消失率和死亡率,有效缓解AN染毒的STZ诱导型糖尿病大鼠的急性毒性。与正常空白组相比,糖尿病空白组CYP2E1活性显著上升,AN染毒1 h对CYP2E1蛋白表达无显著影响,PEITC预处理AN染毒的糖尿病大鼠后,肝脏CYP2E1活性显著降低和脑ROS水平显著降低,肝和脑CcOx活性,脑组织GSH含量和GST活性显著升高,本实验的结果也进一步验证了动物行为学观察实验,说明STZ诱导型糖尿病增强AN的急性毒性是由于其上调了CYP2E1的活性,PEITC通过显著抑制CYP2E1的活性可达到有效拮抗AN染毒的STZ诱导型糖尿病大鼠急性毒性的效果。2.糖尿病db/db小鼠模型:行为观察结果显示相对于AN染毒的同窝野生型小鼠,AN染毒的糖尿病db/db小鼠死亡时间明显缩短,死亡率显著升高,说明糖尿病db/db小鼠对AN的急性毒性更为敏感。PEITC预处理后,AN染毒的糖尿病db/db小鼠死亡时间明显延长,死亡率明显降低。db/db小鼠的CYP2E1活性和蛋白表达与同窝野生型小鼠之间没有显著差异,急性暴露AN对糖尿病db/db小鼠和同窝野生型小鼠CYP2E1活性和蛋白表达均无显著影响(Fig.3-2和Fig.3-3)。这说明db/db小鼠增强AN的急性毒性可能不是通过介导CYP2E1活性而调控的,与单纯AN染毒组相比,PEITC(40 mg/kg)预处理后AN染毒的糖尿病db/db小鼠肝脏CYP2E1活性显著降低,肝和脑CcOx活性显著升高,肝和脑ROS水平显著降低,说明PEITC可有效拮抗AN染毒的糖尿病db/db小鼠的急性毒性。结论:在AN急性染毒后,比起以相同方式处理的正常鼠,STZ诱导型糖尿病大鼠和糖尿病db/db小鼠生存时间显著缩短,死亡率显著升高,说明该两种类型的糖尿病均增加了AN的急性毒性。STZ诱导型糖尿病大鼠通过上调CYP2E1活性加快AN代谢物CN~-的大量生成,从而抑制组织中CcOx活性,造成糖尿病大鼠在AN急性染毒后死亡率升高,急性毒性增强。与同窝野生型对照小鼠相比,糖尿病db/db小鼠CYP2E1活性没有显著变化,这说明糖尿病db/db小鼠增强AN的急性毒性可能不是通过调控CYP2E1活性介导的。天然产物PEITC主要是通过抑制CYP2E1酶活性和降低氧化应激达到缓解AN的急性毒性,具体机制有待进一步研究。