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编号:10260796
硒、锌对氟致肾脏损伤的拮抗作用研究
http://www.100md.com 《卫生研究》 2000年第1期
     作者:薛诚 陈学敏 杨克敌

    单位:薛诚(同济医科大学环境卫生学教研室,武汉 430030);陈学敏(同济医科大学环境卫生学教研室,武汉 430030);杨克敌(同济医科大学环境卫生学教研室,武汉 430030)

    关键词:氟;硒;锌;拮抗作用;肾损伤

    卫生研究000108 摘要:给Wistar大鼠饮用含NaF(100mg/L)的蒸馏水90天,同时灌胃给予Na2SeO3[0.1mg/(kgBW.d)]和/或ZnSO4[14.8 mg/(kgBW.d)]。生化、病理和超微病理检测结果表明氟可导致肾脏严重受损。其主要毒作用部位为肾近曲小管,脂质过氧化作用是氟肾毒性的机理之一。一定剂量的硒、锌可通过拮抗氟诱导的脂质过氧化作用拮抗氟致肾脏损伤,硒、锌合用的拮抗作用强于单纯给予硒或锌。
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    中图分类号:R599.9 R994.6 文献标识码:A

    文章编号:1000-8020(2000)01-0021-03

    Study on antagonistic effects of selenium and zinc on

    the renal impairments induced by fluoride in rats

    Xue Cheng, Chen Xuemin, Yang Kedi

    (Department of Environmental Health, Tongji Medical University, Wuhan 430030,China)

    Abstract:Wistar rats were provided with distilled water containing NaF(100 mg/L),and were administered through gavage with Na2SeO3 [0.1mg/(kgBW.d)] and/or ZnSO4[14.8 mg/(kg BW.d)]. The results of biochemical, pathological and ultrastructural examinations showed that fluoride could cause serious renal impairments. The major damage induced by fluoride was epithelia of proximal renal tubules. The lipid peroxidation might be one of the mechanisms of fluoride toxicity. Na2SeO3 and ZnSO4 could antagonize the renal impairments induced by fluoride through their antioxidation. The cooperative effect of Na2SeO3 and ZnSO4 was more powerful than either Na2SeO3 or ZnSO4 alone.
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    Key words:fluoride,selenium,zinc,antagonism,renal impairments

    地方性氟病是一种由于长期摄入过量氟导致的慢性全身性疾病,肾脏是氟毒性作用的重要靶器官之一。关于氟对软组织的损害机理目前尚不清楚,但脂质过氧化作用目前被普遍认为是毒作用机理之一[1]。鉴于一定剂量的硒、锌可拮抗体内的脂质过氧化作用[2,3],本研究试图探讨硒、锌单独及联合对氟肾毒性的拮抗作用及其机理,以便为体内抗氟剂的选择提供科学依据。

    1 材料与方法

    1.1 实验动物与分组

    选用同济医科大学实验动物学部提供的Wistar大鼠,观察3天并剔除不健康者。选择体重介于60~80克之间的雌、雄大鼠各30只,按体重随机分为5组,每组雌、雄各6只,雌、雄分笼喂养。饲料含Zn 30mg/kg,Se 0.1mg/kg,F 10.6mg/kg,蒸馏水含Zn低于50μg/L检测限,含Se20μg/L,含F 7.7μg/L。除对照组饮蒸馏水外,其它4组饮NaF水溶液(100mg/L)。各组动物按实验设计每200g体重隔日灌胃Na2SeO3(40mg/L)或/和ZnSO4(7.017g/L)1ml。各组大鼠处理情况如表1所示。
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    表1 实验大鼠分组及处理 分组

    饮 水

    灌胃量

    A组(对照)

    蒸馏水

    蒸馏水

    B组(氟)

    NaF溶液

    蒸馏水

    C组(氟+硒)

    NaF溶液

    Na2SeO3 0.1mg/kg(BW.d)
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    D组(氟+锌)

    NaF溶液

    ZnSO4 14.8mg/(kgBW.d)

    E组(氟+硒+锌)

    NaF溶液

    ZnSO4 14.8mg/(kgBW.d)

    +Na2SeO3 0.1mg/(kgBW.d)

    1.2 动物处理
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    实验第45天将大鼠置于代谢笼中,每笼1只,收集12小时尿液,经3000r/min离心10min后取上清液备用。鼠尾采血,收集血清备用。于实验第90天,按前法收集12小时尿液,后大鼠称重、断头处死,收集血清。常规剖检,剥离肾脏包膜后称重。取左侧肾脏肾皮质0.5克左右,按每0.1克肾组织加入0.9g/L生理盐水1ml,电动匀浆,匀浆液备用。

    1.3 测定指标与方法

    1.3.1 肾脏脏器系数 肾脏重量(g)/体重(kg)

    1.3.2 尿液γ-谷氨酰转肽酶(γ-GT)活性 取尿液上清液0.5ml,加入0.1g聚丙烯酰胺凝胶颗粒吸附尿酶抑制物后,应用黄氏法测尿γ-GT活性[4]。为排除尿量对测定结果的影响,以尿γ-GT活性/肌酐含量表示。

    1.3.3 尿液肌酐含量 碱性苦味酸法[5]
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    1.3.4 血清和肾脏脂质过氧化物(LPO)含量 TBA比色法[6,7]

    1.3.5 肾脏光镜检查 每组任选大鼠4只,雌雄各半,立即取出右肾,剥去包膜,用生理盐水漂洗后,切成适当大小组织块,置于10%中性福尔马林中固定24小时以上,常规石蜡切片、HE染色。

    1.3.6 肾组织透射电镜检查 每组任选2只大鼠,雌雄各一,立即取出右肾,剥离包膜,生理盐水漂洗,取肾皮质切成1~2mm3组织块,于冰冷的3%戊二醛中固定2小时,7%蔗糖溶液中冲洗2小时,以1%四氧化锇再固定,逐级乙醇、丙酮脱水,然后Epon812包埋,超薄切片,醋酸铅和柠檬酸铅双染,透射电镜观察并照相。

    1.4 数据分析处理

    全部数据输入微机,用SAS软件包进行方差分析和组间两两比较,并作LPO与γ-GT活性的相关性分析。
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    2 结果

    2.1 大鼠体重、肾脏外观、重量与肾脏脏器系数

    大鼠体重测定结果显示:B、D 2组大鼠体重略低于A、C、E 3组,但各组间差异无显著性(P>0.05)。肉眼检查见B、D 2组大鼠肾脏表面较灰暗、光泽较差,其余各组未见明显异常。B组大鼠肾脏重量显著低于A、E 2组(P<0.05),其余各组间差异无显著性(P>0.05)。B、D 2组大鼠肾脏脏器系数明显低于A、C、E 3组(P<0.05)(见表2)。

    表2 各组大鼠肾脏重量和肾脏脏器系数测定结果

    (±s,n=12) 组别

    肾脏重量(g)
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    大鼠体重(g)

    肾脏器系数(g/kg)

    A组

    2.47±0.87

    380±92

    6.49±0.55

    B组

    1.59±0.62

    317±77

    4.90±0.41

    C组

    2.12±0.76
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    359±81

    5.87±0.62

    D组

    1.87±0.71

    351±84

    5.30±0.50

    E组

    2.30±0.85

    372±91

    6.18±0.62

    2.2 尿γ-GT活性、血清和肾组织LPO含量及相关性 尿γ-GT活性测定结果显示:与A组相比,其余各组尿γ-GT活性/肌酐明显升高(P<0.05);C、E组尿液γ-GT/肌酐与B、D组相比均显著降低(P<0.05)。大鼠血清和肾组织中LPO含量结果显示:与A组相比,其余各组血清和肾组织LPO含量明显升高(P<0.05);C、E组大鼠血清和肾组织LPO含量显著低于B、D组(P<0.05)(见表3)。尿γ-GT活性与血清及肾组织LPO含量的相关性分析结果显示:第45天尿液γ-GT活性/肌酐与血清LPO含量呈正相关(r=0.7975,P<0.01);第90天尿γ-GT活性/肌酐与肾组织LPO含量呈正相关(r=0.8491,P<0.01);第90天尿γ-GT活性/肌酐与血清LPO含量呈正相关(r=0.8465,P<0.01)。
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    表3 大鼠尿液γ-GT活性/肌酐及血清、肾组织中LPO含量测定结果(±s,n=12) 组别

    尿液γ-GT活性/肌酐(U/mmol)

    血清LPO(nmol/L)

    肾组织LPO(nmol/g)

    第45天

    第90天

    第45天

    第90天

    第90天

    A组
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    68.45±14.35

    65.20±15.75

    2.07±0.54

    2.37±0.63

    241.4±53.9

    B组

    191.46±46.40

    180.80±42.03

    4.16±1.06

    4.74±1.02

    458.3±88.6

, http://www.100md.com     C组

    122.37±33.31

    139.74±37.05

    3.10±0.54

    3.31±0.71

    330.5±65.7

    D组

    165.96±31.58

    174.85±33.21

    3.75±0.81

    4.10±0.96

    395.7±61.1
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    E组

    98.92±25.14

    120.90±27.62

    2.71±0.56

    2.92±0.54

    296.4±60.2

    2.3 大鼠肾组织光镜、透射电镜观察

    2.3.1 光镜检查 大鼠肾近曲小管上皮细胞A组无明显异常;B组广泛出现明显的混浊肿胀和空泡变性,多数肾近曲小管腔狭窄变形,局部出现坏死崩解现象;D组仍存在广泛的混浊肿胀和空泡变性,但未见小管上皮坏死崩解现象;C、E2组混浊肿胀和空泡变性等病变明显减轻,未见坏死崩解细胞。各组大鼠肾小球未见明显异常。
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    2.3.2 电镜检查 大鼠肾近曲小管上皮细胞A组结构正常;B组微绒毛肿胀、排列紊乱,并可见脱落丢失;线粒体肿胀变形,细胞内空泡变性严重,溶酶体数目明显增多、体积变大,并可见正在吞噬坏死线粒体的溶酶体,基底反褶消失(见图1);D组空泡和溶酶体数目较少,体积较小,其它病变与B组无明显差别。C组与B组相比,微绒毛排列较整齐,仅有轻度肿胀,线粒体肿胀变形程度有所减轻,空泡和溶酶体数目减少。E组微绒毛轻度肿胀,排列整齐,质膜内褶稍模糊,但仍可辩认,未见其它异常(见图2)。

    图1 氟组肾近曲小管上皮细胞微绒毛肿胀,排列紊乱并有脱落丢失,基底反褶消失,线粒体肿胀变形,溶酶体和空泡增多,体积增大,并可见正在吞噬坏死线粒体的溶酶体(×3150)

    图2 氟硒锌组肾近曲小管上皮细胞微绒毛轻度肿胀,排列整齐,基底反褶隐约可见,未见其他异常(×4000)
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    3 讨论

    本研究表明,氟可使肾脏脏器系数明显降低,肾脏外观灰暗无光泽。单纯给予ZnSO4可使肾脏脏器系数轻度回升(P>0.05),单纯给予Na2SeO3和同时给予Na2SeO3、ZnSO4可使肾脏脏器系数回升(P<0.05),并使肾脏外观恢复正常。说明氟可致肾脏损伤,而给予Na2SeO3或/和ZnSO4可拮抗氟的肾毒性,其拮抗作用强度依次为Na2SeO3+ZnSO4>Na2SeO3>ZnSO4

    氟对肾脏损害的部位主要在近曲小管, Churg认为氟从肾小球滤过后,由于原尿中的大部分水份在近曲小管中重吸收,因此管腔滤液中氟被高度浓缩而造成肾近曲小管损伤[8]。γ-GT是主要位于肾近曲小管刷状缘上的一种酶,正常状况下尿中γ-GT活性较低,在病理状态下因刷状缘大量变性、脱落而使尿中γ-GT活性明显升高[9]。本研究发现氟组大鼠尿γ-GT活性显著升高,病理检查和超微病理检查也发现肾近曲小管上皮细胞严重受损,其中微绒毛肿胀、排列紊乱及脱落丢失是尿γ-GT活性升高的病理基础。给予Na2SeO3或/和ZnSO4可不同程度地拮抗氟所致尿γ-GT活性升高和病理变化,其拮抗作用强度依次为Na2SeO3+ZnSO4>Na2SeO3>ZnSO4
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    关于氟致软组织损伤的机理,目前多数学者认为与氟诱导体内脂质过氧化作用增强,对机体各部位特别是膜系统产生损害有关。本研究结果显示血清和肾脏LPO含量与尿γ-GT活性呈明显正相关(P<0.01),即氟致肾脏损伤与氟诱导脂质过氧化作用密切相关。病理检查也发现氟致肾近曲小管损伤主要表现为微绒毛肿胀、排列紊乱,线粒体肿胀变形等膜系统损伤。据报道Na2SeO3可通过提高硒依赖性GSH-Px活性和含硒的磷脂氢过氧化物谷胱甘肽过氧化酶(PHGPx)活性及Na2SeO3自身抗氧化作用拮抗脂质过氧化作用[3],ZnSO4可通过提高Cu、Zn-超氧化物歧化酶(SOD)活性和诱导金属硫蛋白(MT)合成等途径拮抗脂质过氧化作用[2]。本研究发现给予Na2SeO3或/和ZnSO4可拮抗氟诱导的脂质过氧化作用,且LPO含量的下降与尿γ-GT活性的下降呈明显正相关,因此可以认为给予Na2SeO3或ZnSO4及同时给予Na2SeO3和ZnSO4可通过拮抗氟致脂质过氧化作用拮抗氟致肾脏损伤。
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    综上所述,本研究结果提示:氟可导致严重肾脏损伤,其主要毒作用部位为肾近曲小管,脂质过氧化作用是氟肾毒性的机理之一;一定剂量的硒、锌可通过拮抗氟诱导的脂质过氧化作用拮抗氟致肾脏损伤;硒、锌合用的拮抗作用强于单纯给予硒或锌。

    基金项目:“九五”国家医学科技攻关项目(No.96-906-04-02)

    作者简介:薛诚,男,硕士,现工作单位:江苏省徐州市卫生防疫站.

    参考文献

    1,杨克敌,王爱国,李贤相,等.硒对氟致大鼠脂质过氧化拮抗作用的研究.卫生研究,1996,25(1):13—15

    2,张文清,海春旭,龚书明,等.微量元素与脂质过氧化作用的关系(一).国外医学医学地理分册,1993,14(2):53—55
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    3,张文清,海春旭,龚书明,等.微量元素与脂质过氧化作用的关系(二).国外医学医学地理分册,1993,14(3):98—101

    4,黄晔君,陈珉玉,杨振华.尿液中γ-谷氨酰基转移酶、乳酸脱氢酶、碱性磷酸酶、亮氨酸氨基肽酶的测定方法.天津医药,1982,10(5):308—312

    5,李影林.中华医学检验全书.北京:人民卫生出版社,1996,701

    6,钟福生,胡文尧,冯驰.硫代巴比妥酸比色法测定血清过氧化脂质.临床检验杂志,1986,4(4):129—130

    7,向荣,王鼎年.过氧化脂质硫代巴比妥酸分光光度法的改进.生物化学与生物物理进展,1990,17(3):241—242

    8,Churg J. Kidney disease:present status. London:Williams,1979,203

    9,Lubec G. Non-invasive diagnosis of kindney disease. New York:Kerger,1983,2

    (1999-06-07收稿), http://www.100md.com


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