三硝酸铈致大鼠肝脏脂质过氧化损伤*
作者：杨维东 王 艇 雷衡毅 杨燕生
单位：中山大学化学化工学院，广州 510275
关键词：稀土；大鼠；脂质过氧化损伤；肝脏；谷胱甘肽
摘要 SD成年大鼠随机分为2组摘要 SD成年大鼠随机分为2组，每组30只，另设对照组(60只)。一次性腹腔注射150mg/kg Ce(NO3)3，分别于3、6、12、24、48h处死，测定其肝脏蛋白质浓度、MDA、GSH含量及SOD、CAT、GSH、Px、GSH、ST酶的活性。结果显示，注入Ce(NO3)3以后，大鼠肝脏内蛋白质浓度、MDA含量明显增加，而GSH含量及SOD、GAT、GSH-PX、GSH-ST酶的活性则显著降低。提示Ce(NO3)3进入大鼠体内后，早期能够引起肝脏脂质过氧化损伤，使大鼠肝脏抗氧化能力、抗诱变能力降低，估计脂质过氧化损伤可能是由于Ce3+与GSH作用导致GSH耗竭所致。
, http://www.100md.com
中图分类号 Q554.6 P618.92
Study on the hepatic toxicity of cerous nitrate in rats
Yang Weidong, Wang Ting, Lei Hengyi, Yang Yansheng
School of Chemical Engineering, Zhongshan University,Guangzhou 510275, China
Rats were injected with a single dose of cerous nitrate Ce(NO3)3(150mg/kg)intra-peritoneally and killed at 3,6,12,24 and 48 hours later.The results showed that the concentrations of protein and malondialdehyde (MDA) in liver increased,but the concentration of glutathione (GSH) and the activity of superoxide dismutase (SOD),catalase (CAT),glutathione peroxidase (GSH-Px) and glutathione sulfatransferase (GSH-ST) decreased after Ce3+ administration.The results suggest that lipid peroxidation in liver may be an early consequence of Ce3+ exposure and the decrease of GSH might be considered as the cause of lipid peroxidation.
, 百拇医药
Key words:rare earth element, liver, lipid peroxidation, glutathione
随着稀土在农业、工业、畜牧业、医药卫生等方面的广泛应用，特别是我国稀土微肥在农业上的大量推广，稀土将不可避免地通过生物圈进入人体。考虑到我国农用稀土微肥以轻稀土硝酸盐为主，而铈盐在轻稀土原料中所占成分最高，而且它在医药上用途最为广泛的实际情况，本文选择了三硝酸铈〔Ce(NO3)3〕为研究对象，试图探讨稀土对大鼠肝脏脂质过氧化、抗氧化能力及解毒系统的影响。
1 材料与方法
Ce(NO3)3溶液：氧化铈(CeO2)，纯度99.95%，购自广州珠江冶炼厂。在浓盐酸和盐酸羟胺中溶解后，加入过量草酸使其沉淀，然后用蒸馏水洗涤沉淀。将沉淀在浓硝酸中溶解后，加热除去多余的硝酸，用EDTA标准溶液进行铈浓度的标定，灭菌后备用。
, 百拇医药
实验用雌性SD大鼠，体重200～220g，购自广东实验动物场。用标准饲料喂养1周后，随机分为2组，对照组6只，实验组30只。实验组一次性腹腔注射Ce(NO3)3 150mg/kg，对照组注射等量的生理盐水，之后实验组分别于3、6、12、24、48分5批处死(每批6只)；对照组于6h后处死。取肝脏用生理盐水清洗后准确称重，用预冷的匀浆介质(pH7.5,0.25 mol/L蔗糖，0.025 mol/L Tris-HCl,0.0001mol/L EDTA)制成10%组织匀浆备用。
蛋白测定采用双缩脲法：谷胱甘肽(glutathione,GSH)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)及谷胱甘肽-S转移酶(glutathione S-transferase, GSH-ST)的测定采用5，5′-二硫代对硝基苯甲酸(DTNB)比色法；丙二醛(maglonydiadehyde,MDA)测定用硫代巴比妥酸(TBA)法；过氧化氢酶(catalase,CAT)测定采用紫外法；超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)测定用黄嘌呤氧化法的改进-羟胺法。试剂均购自南京建成生物工程研究所。
, 百拇医药
各项指标的测定均在752紫外光栅分光光度计上进行，统计学分析均采用t检验。
2 结果与讨论
注射Ce(NO3)3以后，大鼠肝脏中蛋白质浓度、MDA质量、GSH含量以及SOD、CAT、GSH-Px和GSH-ST酶的活性随时间的变化情况如表1所示。
附表 大鼠肝脏内蛋白质浓度、MDA、GSH含量以及SOD、CAT、GSH-PX和GSH-ST酶的活性(x±s,n=6)
组 别
GSH-ST活性 [μmol/(min.mg)]
GSH-Px活性
[μmol/(min.mg)]
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CAT活性
[μmol/(min.mg)]
SOD活性
[μmol/(min.mg)]
GSH
(mg/g)
MDA含量
(nmol/g)
蛋白质
(mg/g)
对照组
24.67±3.46
, http://www.100md.com
123.76±5.35
64.65±18.34
44.01±3.04
1.33±0.23
136.06±28.09
301.51±15.23
实验组(h)
3
20.86±2.92
116.64±7.49
52.24±8.35
40.76±3.57
, 百拇医药
1.20±0.14
170.56±44.64
326.90±24.39
6
20.70±4.11
107.61±10.59(1)
56.39±13.98
37.83±3.00(1)
0.96±0.08(1)
214.96±45.48(1)
, 百拇医药
331.87±22.52(1)
12
19.50±1.23(1)
116.41±10.38
39.04±5.17(1)
36.56±5.26(1)
1.11±0.14
190.31±46.77(1)
381.60±33.21(1)
24
, 百拇医药
21.85±6.31
111.96±8.66
33.47±17.57(1)
37.64±3.39(1)
1.21±0.10
122.51±29.73
357.36±29.09(1)
48
25.41±5.18
116.87±11.09
, 百拇医药 39.48±4.47(1)
42.74±2.39
1.18±0.30
136.36±49.02
308.88±13.90
注：(1) 与对照组比较P<0.05
从附表可以看出，Ce(NO3)3进入大鼠体内后，6、12、24h时蛋白质浓度明显高于对照组(P<0.05)，3h时也高于对照组，但不存在显著性差异。
MDA含量在3、6、12h时高于对照组，其中6h、12h时有明显差异(P<0.05)；与对照组相比，GSH含量则在3h、6h、12h时减少，6h时有明显差异(P<0.05)，两者变化趋势恰好相反。
, http://www.100md.com
SOD、CAT、GSH-Px和GSH-ST酶的活性随时间的变化趋势与GSH非常相似，均呈下降趋势。与对照组相比，SOD在6、12、24h有明显差异(P<0.05)；CAT在12、24、48h时明显低于对照组(P<0.05)；GSH-PX在6h时显著低于对照组(P<0.05)；GSH-ST在12h时显著低于对照组(P<0.05)。
MDA为脂质过氧化反应的终产物，MDA的增加表明组织细胞脂质过氧化物量的增加。测定结果显示Ce(NO3)3进入大鼠体内后，MDA明显增加，同时GSH含量却相应减少，说明Ce(NO3)3在早期能够导致脂质过氧化损伤；而MDA含量与GSH含量变化的负相关性提示这种损伤可能与GSH含量的降低有关。GSH是一种低分子自由基清除剂，它可清除
、H2O2、ROOH，是组织中重要的巯基非蛋白质化合物。在机体受到外源化合物的攻击时，GSH能够和外源物质包括金属离子发生反应，保持细胞和细胞器膜结构的完整性，因而在肝脏的解毒方面起着非常重要的作用[1，2]。缺乏或耗竭GSH会促使许多化学物或环境因素产生中毒作用或加重其中毒作用。正常情况下，机体助氧化和抗氧化系统保持动态平衡，细胞内的活性氧处于一种比较低的水平。外源性化学物进入体内后，其原形生成的活性中间产物均可能破坏这一平衡[3]。大鼠吸收Ce3+后，很可能与重金属离子相似[4]，与GSH结合导致GSH量显著减少，破坏了机体的氧化平衡状态，从而引起氧化应激，而氧化应激进一步引起脂质过氧化、巯基耗竭等氧化性损伤。
, 百拇医药
SOD、CAT、GSH-Px均为抗氧化酶。SOD能清除超氧阴离子自由基；CAT可分解氢氧自由基；GSH-Px酶是一种重要的催化过氧化氢分解的酶，它在细胞内能清除有害的过氧化物代谢物，阻断脂质过氧化连锁反应，从而起到保护细胞膜结构功能完整的作用。测试结果显示，Ce3+进入大鼠体内后，三种酶的活性都明显降低，提示Ce3+能够导致大鼠肝脏抗氧化能力的降低；另一方面，酶活性的降低则加剧了肝脏的脂质化损伤。
GSH-ST是一类与肝脏解毒功能有关的酶。Ce3+进入大鼠体内后，GSH-ST酶活力的降低以及GSH含量的下降提示Ce3+对大鼠解毒系统也有一定程度的影响。有文献报道稀土可使机体细胞色素P450降低[5]，这些都表明吸收Ce3+可能导致大鼠解毒能力下降，对外源化合物的毒性承受能力降低。
值得注意的是，Ce(NO3)3进入大鼠体内后，蛋白浓度明显增高，这是机体受到外界刺激后的一种应激行为还是Ce(NO3)3诱导产生了某种新的蛋白，值得我们作进一步的探索。重金属进入动物体后能够诱导产生金属硫蛋白，这种蛋白在生物体重金属解毒方面具有十分重要的作用，稀土元素是否也能诱导产生这种蛋白，目前并不十分清楚，仍有争议[6，7]。另外，如果将SOD、CAT、GSH-Px及GSH-ST酶的活性单位由μmol/(min.mg)蛋白变为μmol/(min.mg)组织，其数值与对照组相比并无明显变化，其中原因尚须做进一步的研究。
, 百拇医药
以上说明，Ce(NO3)3能够引起肝脏的脂质过氧化损伤，这种损伤可能是由于Ce3+与GSH作用使得GSH耗竭所致；Ce(NO3)3能导致大鼠肝脏抗氧化能力、抗诱变能力降低。
* 国家自然科学基金资助项目(29671034)，广东省自然科学基金资助项目(960048)
作者简介：杨维东，男，博士，讲师
王艇 中山大学生命科学学院
参考文献
[1] Klaassen C D,Bracken W M,Dudley R E.et al.Role of sulfhydryls in the hepatotoxicity of organic and metallic compounds.Fundam Appl Toxicol,1985,5:806—815
, 百拇医药
[2] Reed D J.Glutathione:toxicological implications.Annu Rev Pharmacol Toxicol,1990,30:603—631
[3] 程元恺.谷胱甘肽的解毒作用与毒性代谢物.生物化学与生物物理进展，1994，21：395—397
[4] Alexander J,Aaseth J,Refsvik T.Excretion of zine in rat bile- A role of glutathione.Acta Pharmacol Toxicol,1981,49:190—194
[5] 杨频，魏春英.稀土与细胞、器官、组织的作用及其生理效应.化学通报，1996，7：14—17
[6] 肖广庆，唐任寰，王素云，等.镱和铕诱导金属硫蛋白生成的逐步研究.生物化学杂志，1994，10(1)：93—97
[7] 黄仲贤，郑起，高红英，等.稀土元素与金属硫蛋白作用的研究.高等学校化学学报，1996，17(2)：190—192
(1998-06-02收稿), http://www.100md.com
单位：中山大学化学化工学院，广州 510275
关键词：稀土；大鼠；脂质过氧化损伤；肝脏；谷胱甘肽
摘要 SD成年大鼠随机分为2组摘要 SD成年大鼠随机分为2组，每组30只，另设对照组(60只)。一次性腹腔注射150mg/kg Ce(NO3)3，分别于3、6、12、24、48h处死，测定其肝脏蛋白质浓度、MDA、GSH含量及SOD、CAT、GSH、Px、GSH、ST酶的活性。结果显示，注入Ce(NO3)3以后，大鼠肝脏内蛋白质浓度、MDA含量明显增加，而GSH含量及SOD、GAT、GSH-PX、GSH-ST酶的活性则显著降低。提示Ce(NO3)3进入大鼠体内后，早期能够引起肝脏脂质过氧化损伤，使大鼠肝脏抗氧化能力、抗诱变能力降低，估计脂质过氧化损伤可能是由于Ce3+与GSH作用导致GSH耗竭所致。
, http://www.100md.com
中图分类号 Q554.6 P618.92
Study on the hepatic toxicity of cerous nitrate in rats
Yang Weidong, Wang Ting, Lei Hengyi, Yang Yansheng
School of Chemical Engineering, Zhongshan University,Guangzhou 510275, China
Rats were injected with a single dose of cerous nitrate Ce(NO3)3(150mg/kg)intra-peritoneally and killed at 3,6,12,24 and 48 hours later.The results showed that the concentrations of protein and malondialdehyde (MDA) in liver increased,but the concentration of glutathione (GSH) and the activity of superoxide dismutase (SOD),catalase (CAT),glutathione peroxidase (GSH-Px) and glutathione sulfatransferase (GSH-ST) decreased after Ce3+ administration.The results suggest that lipid peroxidation in liver may be an early consequence of Ce3+ exposure and the decrease of GSH might be considered as the cause of lipid peroxidation.
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Key words:rare earth element, liver, lipid peroxidation, glutathione
随着稀土在农业、工业、畜牧业、医药卫生等方面的广泛应用，特别是我国稀土微肥在农业上的大量推广，稀土将不可避免地通过生物圈进入人体。考虑到我国农用稀土微肥以轻稀土硝酸盐为主，而铈盐在轻稀土原料中所占成分最高，而且它在医药上用途最为广泛的实际情况，本文选择了三硝酸铈〔Ce(NO3)3〕为研究对象，试图探讨稀土对大鼠肝脏脂质过氧化、抗氧化能力及解毒系统的影响。
1 材料与方法
Ce(NO3)3溶液：氧化铈(CeO2)，纯度99.95%，购自广州珠江冶炼厂。在浓盐酸和盐酸羟胺中溶解后，加入过量草酸使其沉淀，然后用蒸馏水洗涤沉淀。将沉淀在浓硝酸中溶解后，加热除去多余的硝酸，用EDTA标准溶液进行铈浓度的标定，灭菌后备用。
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实验用雌性SD大鼠，体重200～220g，购自广东实验动物场。用标准饲料喂养1周后，随机分为2组，对照组6只，实验组30只。实验组一次性腹腔注射Ce(NO3)3 150mg/kg，对照组注射等量的生理盐水，之后实验组分别于3、6、12、24、48分5批处死(每批6只)；对照组于6h后处死。取肝脏用生理盐水清洗后准确称重，用预冷的匀浆介质(pH7.5,0.25 mol/L蔗糖，0.025 mol/L Tris-HCl,0.0001mol/L EDTA)制成10%组织匀浆备用。
蛋白测定采用双缩脲法：谷胱甘肽(glutathione,GSH)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)及谷胱甘肽-S转移酶(glutathione S-transferase, GSH-ST)的测定采用5，5′-二硫代对硝基苯甲酸(DTNB)比色法；丙二醛(maglonydiadehyde,MDA)测定用硫代巴比妥酸(TBA)法；过氧化氢酶(catalase,CAT)测定采用紫外法；超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)测定用黄嘌呤氧化法的改进-羟胺法。试剂均购自南京建成生物工程研究所。
, 百拇医药
各项指标的测定均在752紫外光栅分光光度计上进行，统计学分析均采用t检验。
2 结果与讨论
注射Ce(NO3)3以后，大鼠肝脏中蛋白质浓度、MDA质量、GSH含量以及SOD、CAT、GSH-Px和GSH-ST酶的活性随时间的变化情况如表1所示。
附表 大鼠肝脏内蛋白质浓度、MDA、GSH含量以及SOD、CAT、GSH-PX和GSH-ST酶的活性(x±s,n=6)
组 别
GSH-ST活性 [μmol/(min.mg)]
GSH-Px活性
[μmol/(min.mg)]
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CAT活性
[μmol/(min.mg)]
SOD活性
[μmol/(min.mg)]
GSH
(mg/g)
MDA含量
(nmol/g)
蛋白质
(mg/g)
对照组
24.67±3.46
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123.76±5.35
64.65±18.34
44.01±3.04
1.33±0.23
136.06±28.09
301.51±15.23
实验组(h)
3
20.86±2.92
116.64±7.49
52.24±8.35
40.76±3.57
, 百拇医药
1.20±0.14
170.56±44.64
326.90±24.39
6
20.70±4.11
107.61±10.59(1)
56.39±13.98
37.83±3.00(1)
0.96±0.08(1)
214.96±45.48(1)
, 百拇医药
331.87±22.52(1)
12
19.50±1.23(1)
116.41±10.38
39.04±5.17(1)
36.56±5.26(1)
1.11±0.14
190.31±46.77(1)
381.60±33.21(1)
24
, 百拇医药
21.85±6.31
111.96±8.66
33.47±17.57(1)
37.64±3.39(1)
1.21±0.10
122.51±29.73
357.36±29.09(1)
48
25.41±5.18
116.87±11.09
, 百拇医药 39.48±4.47(1)
42.74±2.39
1.18±0.30
136.36±49.02
308.88±13.90
注：(1) 与对照组比较P<0.05
从附表可以看出，Ce(NO3)3进入大鼠体内后，6、12、24h时蛋白质浓度明显高于对照组(P<0.05)，3h时也高于对照组，但不存在显著性差异。
MDA含量在3、6、12h时高于对照组，其中6h、12h时有明显差异(P<0.05)；与对照组相比，GSH含量则在3h、6h、12h时减少，6h时有明显差异(P<0.05)，两者变化趋势恰好相反。
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SOD、CAT、GSH-Px和GSH-ST酶的活性随时间的变化趋势与GSH非常相似，均呈下降趋势。与对照组相比，SOD在6、12、24h有明显差异(P<0.05)；CAT在12、24、48h时明显低于对照组(P<0.05)；GSH-PX在6h时显著低于对照组(P<0.05)；GSH-ST在12h时显著低于对照组(P<0.05)。
MDA为脂质过氧化反应的终产物，MDA的增加表明组织细胞脂质过氧化物量的增加。测定结果显示Ce(NO3)3进入大鼠体内后，MDA明显增加，同时GSH含量却相应减少，说明Ce(NO3)3在早期能够导致脂质过氧化损伤；而MDA含量与GSH含量变化的负相关性提示这种损伤可能与GSH含量的降低有关。GSH是一种低分子自由基清除剂，它可清除
、H2O2、ROOH，是组织中重要的巯基非蛋白质化合物。在机体受到外源化合物的攻击时，GSH能够和外源物质包括金属离子发生反应，保持细胞和细胞器膜结构的完整性，因而在肝脏的解毒方面起着非常重要的作用[1，2]。缺乏或耗竭GSH会促使许多化学物或环境因素产生中毒作用或加重其中毒作用。正常情况下，机体助氧化和抗氧化系统保持动态平衡，细胞内的活性氧处于一种比较低的水平。外源性化学物进入体内后，其原形生成的活性中间产物均可能破坏这一平衡[3]。大鼠吸收Ce3+后，很可能与重金属离子相似[4]，与GSH结合导致GSH量显著减少，破坏了机体的氧化平衡状态，从而引起氧化应激，而氧化应激进一步引起脂质过氧化、巯基耗竭等氧化性损伤。, 百拇医药
SOD、CAT、GSH-Px均为抗氧化酶。SOD能清除超氧阴离子自由基；CAT可分解氢氧自由基；GSH-Px酶是一种重要的催化过氧化氢分解的酶，它在细胞内能清除有害的过氧化物代谢物，阻断脂质过氧化连锁反应，从而起到保护细胞膜结构功能完整的作用。测试结果显示，Ce3+进入大鼠体内后，三种酶的活性都明显降低，提示Ce3+能够导致大鼠肝脏抗氧化能力的降低；另一方面，酶活性的降低则加剧了肝脏的脂质化损伤。
GSH-ST是一类与肝脏解毒功能有关的酶。Ce3+进入大鼠体内后，GSH-ST酶活力的降低以及GSH含量的下降提示Ce3+对大鼠解毒系统也有一定程度的影响。有文献报道稀土可使机体细胞色素P450降低[5]，这些都表明吸收Ce3+可能导致大鼠解毒能力下降，对外源化合物的毒性承受能力降低。
值得注意的是，Ce(NO3)3进入大鼠体内后，蛋白浓度明显增高，这是机体受到外界刺激后的一种应激行为还是Ce(NO3)3诱导产生了某种新的蛋白，值得我们作进一步的探索。重金属进入动物体后能够诱导产生金属硫蛋白，这种蛋白在生物体重金属解毒方面具有十分重要的作用，稀土元素是否也能诱导产生这种蛋白，目前并不十分清楚，仍有争议[6，7]。另外，如果将SOD、CAT、GSH-Px及GSH-ST酶的活性单位由μmol/(min.mg)蛋白变为μmol/(min.mg)组织，其数值与对照组相比并无明显变化，其中原因尚须做进一步的研究。
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以上说明，Ce(NO3)3能够引起肝脏的脂质过氧化损伤，这种损伤可能是由于Ce3+与GSH作用使得GSH耗竭所致；Ce(NO3)3能导致大鼠肝脏抗氧化能力、抗诱变能力降低。
* 国家自然科学基金资助项目(29671034)，广东省自然科学基金资助项目(960048)
作者简介：杨维东，男，博士，讲师
王艇 中山大学生命科学学院
参考文献
[1] Klaassen C D,Bracken W M,Dudley R E.et al.Role of sulfhydryls in the hepatotoxicity of organic and metallic compounds.Fundam Appl Toxicol,1985,5:806—815
, 百拇医药
[2] Reed D J.Glutathione:toxicological implications.Annu Rev Pharmacol Toxicol,1990,30:603—631
[3] 程元恺.谷胱甘肽的解毒作用与毒性代谢物.生物化学与生物物理进展，1994，21：395—397
[4] Alexander J,Aaseth J,Refsvik T.Excretion of zine in rat bile- A role of glutathione.Acta Pharmacol Toxicol,1981,49:190—194
[5] 杨频，魏春英.稀土与细胞、器官、组织的作用及其生理效应.化学通报，1996，7：14—17
[6] 肖广庆，唐任寰，王素云，等.镱和铕诱导金属硫蛋白生成的逐步研究.生物化学杂志，1994，10(1)：93—97
[7] 黄仲贤，郑起，高红英，等.稀土元素与金属硫蛋白作用的研究.高等学校化学学报，1996，17(2)：190—192
(1998-06-02收稿), http://www.100md.com