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稀土元素是镧系元素及与其化学性质相似的钪、钇共17种元素的总称,包括从原子序数57至71的十五种镧系元素,分为轻稀土和重稀土。稀土元素是我国特有的储量最多、应用最多的元素,常乐是由四种轻稀土化合物组成的混合稀土,在农业生产上较为常用。随着稀土元素在工农业生产的应用日渐广泛,稀土也广泛地进入了生态环境,并且通过食物链等渠道进入体内。肝脏是动物重要的代谢器官,具有强大的生物转化、物质代谢及解毒功能,口服稀土经消化道进入机体内,随血液循环绝大部分先进入肝脏,然后再由肝脏进入其它组织器官,所以肝脏是稀土元素最重要的蓄积器官。轻稀土也主要分布在肝脏中,且一定剂量的轻稀土可致肝细胞损害。所以本实验着重探讨不同剂量的混合稀土常乐对大鼠肝脏的影响及其作用机理。 本研究以Wistar大鼠为实验对象,用生理盐水和2.0、5.0及20.0mg·kg-1的常乐连续灌胃3个月后,检测了血清中天冬氨酸氨基转移酶(AST)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)、碱性磷酸酶(ALP) 、γ-谷氨酰胺转移酶(GGT)和Ca2+含量的变化;应用常规组织学及透射电镜技术观察了不同剂量常乐对大鼠肝脏形态结构的影响;用酶组织化学技术检测肝脏中琥珀酸脱氢酶(SDHase)、葡萄糖-6-磷酸酶(G-6-Pase)及三磷酸腺苷酶(Ca2+-ATPase);采用肝脏组织匀浆生化测定法,观察大鼠肝脏组织中超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)含量的变化。实验结果如下,与对照组比较2.0、5.0mg·kg-1组大鼠肝脏结构、血清酶及SDHase、G-6-Pase及Ca2+-ATPase 的活性均无明显改变; 2.0、5.0、20.0mg·kg-1各组的血清钙含量均表现为升高;20.0mg·kg-1组肝细<WP=48>胞索排列紊乱,汇管区有炎细胞浸润,糖原减少,线粒体嵴轻度肿胀,线粒体基质密度增高,胆小管附近有较多电子密度高的致密体及溶酶体, SDHase、G-6-Pase和Ca2+-ATPase 活性均明显降低,肝组织中SOD的活性明显降低,MDA的含量明显升高,20.0 mg·kg-1组雌鼠血清中GGT,ALP均增高,雄鼠血清中GGT增高。已有实验证实长期给大鼠喂食不同剂量的稀土元素,可进入到肝细胞及细胞器中,并在肝脏中均有积累。本研究也证实,2.0、5.0、20.0mg·kg-1组TEM下肝细胞内可见无膜包裹的致密体和含致密颗粒的溶酶体分布在肝细胞的胆小管附近,致密体及所沉积颗粒的数量随剂量的降低而逐渐减少,颗粒电子密度逐渐降低。稀土对线粒体有很大的亲和力,鼠肝中的线粒体即使在不需要能量的情况下也能吸收镧,当镧的浓度增加时,线粒体膜受到损伤,引起线粒体肿胀。本实验观察到20.0mg·kg-1组大鼠线粒体嵴肿胀,并且由酶组织化学染色结果可知线粒体中的SDHase活性下降,说明一定剂量稀土能影响线粒体结构及功能。自由基广泛存在生物体内,可消除体内有害、无用物质,体内也存在一整套抗氧化系统,如SOD、GSH-Px,消除多余的自由基。脂质过氧化物是生物膜和亚细胞膜中磷脂质所含的多元不饱和脂肪酸被自由基损伤后, 氧化而成的过氧化产物,MDA为机体内脂质过氧化反应的重要终产物。与对照组比较2.0、5.0mg·kg-1组肝组织中SOD及MDA无明显差异,20.0mg·kg-1组肝组织中SOD活性降低,MDA含量增高,认为20.0mg·kg-1剂量组的常乐可使肝细胞发生脂质过氧化反应,抗氧化酶大量消耗,SOD含量降低,同时肝脏中脂质过氧化反应产物MDA增多,其含量增高表明肝组织中脂质过氧化程度增强,并对肝细胞有损伤作用。20.0mg·kg-1剂量组常乐可使肝细胞发生脂质过氧化作用,可能是引起肝细胞损伤的机理之一。 <WP=49>肝细胞的各种代谢过程需要有一系列关键酶参与。稀土元素与酶活性的关系极为复杂,也是尚未解决的问题。有研究表明,稀土对多种酶也表现出小剂量激活,高剂量抑制作用,但产生刺激作用的剂量随酶的种类不同而异。认为当加入稀土离子浓度很小时,它们首先和激活位点结合,表现为活化作用;浓度加大时,则开始和抑制位点作用,表现为抑制作用。20.0mg·kg-1组G-6-Pase活性与对照组相比明显降低,必将影响肝细胞糖代谢的正常进行,表现在糖异生减弱,糖原生成减少,同时线粒体受损,SDHase活性受抑制,抑制有氧氧化过程,肝细胞能量代谢障碍,进而加剧肝细胞损伤过程。钙离子对于维持细胞正常生命活动至关重要,而稀土离子因与钙离子性质及半径相似,进入体内后将有可能占据或取代钙的位置而影响一系列的生物功能。Ca2+-ATPase 是细胞膜上的跨膜蛋白,在维持细胞钙稳态平衡过程中起重要作用,既通过钙泵的主动转运,将Ca2+外排或促使其进入钙库贮存。肝细胞膜上可有多种酶表达,其中Ca2+-ATPase主要表达在胆小管面,是Ca2+外流的主要机制,对Ca2+有极高的亲和力。有研究显示长期用含Ce3+饲料喂养大白鼠,低浓度的Ce3+刺激肝脏ATPase的活性,高浓度的Ce3+则抑制肝脏ATPase的活性。现在有人认为稀土金属离子通过与Ca2+竞争影响酶活性。稀土金属离子由于置换了Ca2+而对酶分子中Ca2+所担负的生物化学功能产生影响,稀土金属离子活性的抑制是由于它们竞争性地置换Ca2+的结果,这是因为稀土金属离子在低浓度时,占据了酶分子上的Ca2+结合点即强结合点而导致激活;而在高浓度时则占据了酶分子中非Ca2+结合点即弱结合点, ?