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为了研究镉（Cadmium,Cd）暴露对人肾小管上皮细胞（HK-2）的毒性作用,本研究使用CdCl2胁迫体外培养的HK-2细胞,通过MTT实验、光镜观察、流式细胞术、荧光染色、彗星实验、Western Blot等实验方法,检测了CdCl2对HK-2细胞氧化损伤及凋亡的影响;通过CdCl2与NAC共处理HK-2细胞,以探究ROS在CdCl2引起的HK-2细胞发生氧化损伤及凋亡中的作用。以及建立小鼠Cd中毒模型,检测小鼠肾脏组织中几种重要抗氧化酶的活性以及脂质过氧化物的含量,HE染色法观察肾脏组织显微结构的改变,同时统计小鼠肾脏系数。研究旨在探索Cd暴露对肾脏损伤的毒性机制,为预防重金属Cd中毒以及临床治疗提供理论依据。实验结果如下:1.体外实验发现,与对照组相比,CdCl2处理显著降低了HK-2细胞的活力,呈现出明显的时间-剂量-效应关系;光学显微镜观察HK-2细胞的形态发现,CdCl2处理后HK-2细胞逐渐皱缩、变圆、脱落;荧光显微镜观察及流式细胞术的结果显示,CdCl2处理后HK-2细胞内ROS含量明显上升且线粒体膜电位下降;彗星实验及Western Blot结果显示,CdCl2处理可导致HK-2细胞DNA断裂及γ-H2AX蛋白的表达量显著增加,说明CdCl2引起了HK-2细胞DNA损伤,且与ROS的生成有关;而Hoechst染色结果也表明,HK-2细胞出现染色质凝聚、核固缩碎裂的现象;Western Blot实验结果显示,CdCl2处理后caspase-3发生活化,说明Cd处理可以引起HK-2细胞线粒体损伤和凋亡。与CdCl2处理组相比,NAC与CdCl2共同处理可以减少细胞形态改变;抑制细胞内ROS产生;且减轻了DNA的损伤程度,缓解了细胞的凋亡情况,表明CdCl2对HK-2细胞的毒性损伤与ROS有关。2.动物实验发现,与对照组相比,CdCl2处理组的小鼠肾脏组织中GSH-Px和CAT的活性在19 d时明显降低;SOD活性在相同处理时间条件下,随着浓度的增加出现先升高后降低的趋势;MDA含量则呈现升高趋势;HE染色结果显示,肾小管上皮细胞出现颗粒变性,部分细胞脱落,或固缩坏死。结论:1.Cd能够引起ROS大量积累,从而引起HK-2细胞线粒体膜电位下降及DNA损伤等一系列氧化应激反应,并最终导致细胞发生凋亡,初步表明Cd可通过ROS介导的氧化损伤引起肾小管上皮细胞凋亡。2.Cd暴露可以破坏小鼠肾脏组织抗氧化酶系统活性,导致肾小管上皮细胞损伤甚至坏死,进一步证明氧化损伤可对肾小管上皮细胞产生毒性损伤。