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背景Cd是一种毒性极强并广泛存在于环境中的重金属污染物,镉污染问题已引起人们的高度关注,人们对镉潜在危害的研究也日益深入。目前,国际上对于镉的研究主要集中在镉污染状况及其危害等方面,且多以总镉为主要研究对象,对镉结合蛋白的吸收利用研究较少。随着环境镉污染日趋严重,我国稻米镉污染问题逐步暴露。全国有超过60%的人口以稻米为主食,稻米中镉主要与蛋白质以络合物的形式有机结合,各国在进行人群中镉污染物膳食暴露评估是基于食品中镉的污染水平(即外暴露剂量)而忽略了机体内的暴露,高估了人体对镉的暴露量。因此,本课题拟采用体内实验通过检测分析动物体内组织器官中镉含量分布情况,分析比较稻米中镉结合谷蛋白和无机镉两者之间体内生物利用的差异,为食品安全标准镉限量指标确定提供更加科学依据。方法1)采用奥斯本-门德尔(Osborne)蛋白质分步提取法,依次提取稻米中清蛋白、球蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白,测定稻米中这四种蛋白的蛋白含量及其镉含量;2)动物试验采用63只雌性昆明小鼠,依据体重随机分成3组(溶剂对照组、氯化镉组以及镉结合谷蛋白组),每组各21只。以相同分子质量镉浓度灌胃,对照组则以等量的超纯水灌胃,按期称重记录,观察其生理活动。染毒实验结束后,实施安乐死,收集血液及各脏器;3)采用酶联免疫试剂盒测定小鼠血浆ALT、AST、γ-GT、BUN、CR、TC、TG和GLU含量,以及肝脏和肾脏组织中CAT、T-SOD、GSH-PX和MDA活性(或含量);对小鼠各个脏器组织进行HE染色,并用光学显微镜观察;4)采用MD-ICP-MS方法测定小鼠各器官组织中镉含量,以及不同时间点血液中镉的分布情况,分析比较镉结合谷蛋白与无机镉离子体内生物利用的差异。结果1)稻米中镉结合谷蛋白的提取采用奥斯本-门德尔(Osborne)蛋白质分步提取法对稻米中镉结合蛋白进行提取,通过该方法所提取的稻米中四种蛋白含量的相对百分比顺序为:谷蛋白>醇溶蛋白>球蛋白>清蛋白;经测定四种大米蛋白中的镉含量,结果显示谷蛋白(3.130±0.143mg/kg)>清蛋白(0.825±0.023mg/kg)>醇溶蛋白(0.278±0.008mg/kg)>球蛋白(0.239±0.071mg/kg),结合各蛋白提取物的提取率,由此可见镉在稻米中主要与谷蛋白结合。2)稻米中镉结合谷蛋白对昆明小鼠生理生化指标的影响无机镉(氯化镉)组和镉结合谷蛋白实验组,小鼠体重增长在染毒周期21天结束后,两组小鼠体重均略低于对照组,但并不具有显著性差异;经过3周镉暴露后,氯化镉组小鼠的心、脾、肝脏的脏器指数与对照组相比显著性增大(P<0.05),镉结合谷蛋白组小鼠仅肾脏的脏器指数较对照组显著增大(P<0.05);镉结合谷蛋白实验组与氯化镉组相比,两组实验小鼠各器官脏器系数无显著性差异(P>0.05)。经肉眼及病理观察发现,在染毒镉3周后,氯化镉组和镉结合谷蛋白实验组小鼠的肝脏均存在一定程度的损伤。经血浆肝肾功能指标分析,在持续染毒镉两周后,氯化镉组小鼠血浆中AST的含量显著低于对照组(P<0.05),而镉结合谷蛋白实验组小鼠血浆中AST的含量显著高于氯化镉组(P<0.05)。在持续染毒镉两周和三周后,镉结合谷蛋白实验组小鼠血浆中CR的含量显著高于氯化镉组(P<0.05),表明稻米中镉结合谷蛋白对于小鼠肝肾功能的毒性作用一定程度上要比氯化镉明显。经实验小鼠肝组织和肾组织氧化损伤指标分析,在持续染毒镉三周后,氯化镉小鼠肝组织CAT活性和T-SOD活性均极显著低于镉结合谷蛋白组(P<0.01),而氯化镉小鼠肾组织CAT活性和GSH-Px活性均极显著低于镉结合谷蛋白组(P<0.01),氯化镉小鼠肾组织MDA活性极显著高于镉结合谷蛋白组(P<0.01)。表明随着染毒时间的增加,镉结合谷蛋白组和氯化镉组小鼠的肝组织和肾组织中抗氧化酶CAT、GSH-Px、T-SOD活性均受到不同程度的抑制,两组织中MDA含量均有提高;且氯化镉组小鼠的肝组织和肾组织氧化程度较镉结合谷蛋白组明显。3)稻米中镉结合蛋白的体内的生物利用采用微波消解电感耦合等离子体质谱法(MD-ICP-MS)检测分析氯化镉组和镉结合谷蛋白实验组小鼠组织器官和血液中镉含量,分析比较稻米中镉结合谷蛋白和无机镉两者之间体内生物利用的差异。实验结果表明,氯化镉组和镉结合谷蛋白实验组动物,其血液中镉含量均在0.5h显著高于对照组(P<0.05),且这两组实验动物血液中镉含量分别在2h和8h达到峰值。氯化镉组实验动物在所监测的48h内大鼠血样中的镉均可检出,而镉结合谷蛋白组实验动物在32h已低于LOQ。结果表明,镉结合谷蛋白在血液中代谢比氯化镉较为迅速。稻米中镉结合谷蛋白和氯化镉分别染毒小鼠,镉在小鼠组织器官中的吸收分布主要集中在肾脏和肝脏,且肝脏中的镉高于肾脏;在染毒镉一周后,氯化镉组和镉结合谷蛋白组小鼠镉的蓄积率都极显著高于对照组(P<0.01),但氯化镉组小鼠镉的蓄积率与镉结合谷蛋白组之间无显著性差异;在染毒镉两周和三周后,镉结合谷蛋白组小鼠镉的蓄积率极显著低于氯化镉镉组(P<0.01)。结果表明,稻米中镉结合谷蛋白与氯化镉相比不易在体内蓄积。结论短期低剂量稻米中镉结合谷蛋白和氯化镉分别染毒健康昆明小鼠,稻米中镉结合谷蛋白对于小鼠肝肾功能指标变化一定程度上要比氯化镉明显;氯化镉组小鼠的肝组织和肾组织氧化程度较镉结合谷蛋白组明显;镉结合谷蛋白在血液中代谢比氯化镉较为迅速;稻米中镉结合谷蛋白与氯化镉相比不易在体内蓄积。