硒拮抗鎘致小鼠肝臟氧化損傷研究

盧惠迪，夏秋博，王梓凝，關楠楠，周清波，李 佳，程廣東,*

（1.佳木斯大學生命科學學院，黑龍江 佳木斯 154007；2.東北農業大學生命科學學院，哈爾濱 150030）

鎘（Cadmium，Cd）是人體內的非必需元素，是一種廣泛、持久、普遍存在于自然界的可通過食物鏈進行轉移的環境污染物，在自然界中經常以化合物的狀態存在。它的半衰期長、排泄率低、蓄積能力強，因而能夠通過食物鏈不斷蓄積，從而增加對人類和動物健康的危害。鎘主要可以通過三種途徑來污染環境，分別是大氣、土壤和水。鎘是繼汞、鉛之后的第三種被列為威脅人類健康的重金屬元素。因為它具有強大的癌癥誘發能力，因此鎘被國際癌癥研究機構（IARC）列為又一大人類致癌物[1]。

硒（Selenium，Se）是人體必需微量元素，也是生長所必需的重要微量元素之一。同時它也是體內超氧化物歧化酶（SOD）和硒蛋白的重要組成成分[2]。硒不但能平衡機體內的氧化還原水平，保護細胞免受氧化損傷并維持細胞正常功能，還可以抵抗多種重金屬給機體帶來的各種損傷，具有提高機體免疫力等多種作用[3]。根據近年來的研究表明，一方面硒通過抗氧化酶改善重金屬誘發的脂質過氧化反應；另一方面硒可與重金屬結合生成金屬硒蛋白復合物，從而降低重金屬的毒性作用[4]。

人們發現硒有拮抗重金屬毒性的作用，國內關于硒對鎘毒理學效應影響的研究主要集中于雞，本試驗選用和人類基因序列相似的小鼠作為試驗動物，通過抗氧化指標研究硒拮抗鎘致毒作用機制，尤其研究硒拮抗鎘對小鼠肝臟抗氧化損傷的影響，來揭示硒拮抗鎘對環境毒理學的效應。

1 材 料

1.1 試驗動物

80 只大小勻稱的健康小鼠，均為佳木斯大學實驗動物中心提供。

1.2 主要試劑

氯化鎘試劑（CdCl2，分析純），天津市化學品有限公司產品；亞硒酸鈉試劑（Na2SeO3，分析純），天津市博迪化工有限公司產品；抗氧化功能測定試劑盒，用于測定SOD、過氧化氫酶（CAT）、丙二醛（MDA）含量，為南京建成生物工程研究所產品。

1.3 主要儀器

可見分光光度計（型號為Spectrumlab 22pc），上海元析儀器有限公司產品；離心機（型號為TG16-WS），長沙平凡儀器儀表有限公司產品；電熱恒溫水浴鍋（型號為DZKW-D-2），北京市永光明醫療儀器有限公司產品。

2 方 法

2.1 試驗動物分組與處理

選取適齡的健康小白鼠80 只，在實驗室適應性飼養1 周后隨機分成4 組，每組20 只，連續7 d按照組別每天給小鼠腹腔注射不同劑量的Cd2+和Se2+，每天記錄小鼠體重、飲水量、攝食量變化情況及精神狀態。第8天觀察小鼠臨床癥狀、病理變化、測定其器官指數和幾種抗氧化指標，用以揭示鎘對小鼠肝臟的毒理作用和硒拮抗鎘對小鼠肝臟的毒理作用。

4 個劑量組分別為：對照組（等量去離子水），高鎘組（2.0 mg·kg-1Cd2+），硒組（0.2 mg·kg-1Se2+），高鎘+硒組（2.0 mg·kg-1Cd2++0.2 mg·kg-1Se2+）。

2.2 指標測定

試驗第8天，將試驗的80只小鼠在頸椎處脫臼處死，稱取其重量。然后解剖取肝臟稱重，用于計算器官指數。將稱重后的肝臟置于研缽中研磨，按1∶9 的比例加入生理鹽水進行稀釋，用離心機以2 500 r·min-1離心10 min，取其上清液用于抗氧化指標的檢測。抗氧化酶活力和自由基含量檢測均使用商品型試劑盒（MDA、SOD、CAT），嚴格按照試劑盒說明進行操作。

2.3 數據處理與統計

采用SPSS 21.0 軟件對試驗數據進行統計、處理與分析，數據以“平均值±標準差”表示，采用鄧肯氏法進行多重比較，P＜0.05為差異顯著，P＜0.01為差異極顯著。

3 結果與分析

3.1 硒對重金屬鎘中毒小鼠臨床癥狀的影響

從佳木斯大學實驗動物中心買回的小鼠毛白且光滑，體表無潰瘍、皮疹，應激反應強，各項生理指標正常，行動自如。試驗過程中，對照組的小鼠表現正常，高鎘組的小鼠出現精神萎靡、食欲減退、飲水量減少的情況，毛色暗淡且無光澤。一部分小鼠在注射氯化鎘后出現抽搐、焦躁不安等現象。硒組小鼠的精神狀態比較良好。高鎘+硒組的小鼠活躍度雖不如對照組與硒組，但小鼠精神狀態良好、毛色正常，基本無抽搐現象，整體情況要明顯好于高鎘組。另外，高鎘組的部分小鼠和高鎘+硒組的部分小鼠出現了腹瀉的現象。

解剖發現，高鎘組小鼠體重較輕，肝重明顯增加，且肝臟顏色暗紅發黑，充血嚴重。

3.2 硒對重金屬鎘中毒小鼠體重、飲水量及攝食量的影響

從飲水量及攝食量來看，對照組小鼠飲水量及攝食量明顯高于其余各組；高鎘組小鼠飲水量及攝食量明顯低于其余各組，且試驗期間曾出現高鎘組小鼠飲水量及攝食量驟降，甚至近乎無飲水的情況；高鎘+硒組小鼠飲水量及攝食量雖低于平均水平，但明顯高于高鎘組小鼠，且飲水量及攝食量穩定，未出現驟降的情況。

不同劑量組之間小鼠初始體重無明顯差異，在實驗室飼養并注射不同劑量Cd2+和Se2+后，高鎘組小鼠食欲不振，體重下降嚴重；高鎘＋硒組小鼠出現輕微食欲不振，體重有所下降，但明顯好于高鎘組，硒組小鼠與對照組小鼠表現及體重變化保持均衡。

3.3 硒對重金屬鎘中毒小鼠肝臟器官指數的影響

測定各組小鼠的肝臟器官指數，結果見圖1。

圖1 小鼠肝臟器官指數的檢測結果

如圖1所示，與對照組相比，高鎘組小鼠肝臟器官指數明顯升高（P＞0.05），表明重金屬鎘可引起小鼠中毒，使肝臟重量增加，進而引起小鼠肝臟器官指數增加。與高鎘組相比，高鎘+硒組小鼠肝臟器官指數有所下降（P＞0.05），其原因可能為硒與重金屬鎘產生的拮抗作用使小鼠肝臟抗氧化酶活性增加，從而減輕鎘對小鼠的毒害癥狀。

3.4 肝臟組織勻漿中抗氧化指標的變化情況

3.4.1 硒拮抗鎘對小鼠肝臟SOD含量的影響

測定小鼠肝臟組織勻漿中SOD 含量，結果見圖2。由圖2可知，與對照組相比，高鎘組和高鎘+硒組小鼠肝臟SOD含量明顯降低，差異極顯著（P＜0.01）；硒組小鼠肝臟SOD含量幾乎無明顯變化，差異不顯著（P＞0.05）。與高鎘組相比，高鎘+硒組小鼠肝臟SOD含量顯著上升，差異極顯著（P＜0.01）。

圖2 小鼠肝臟SOD檢測結果

3.4.2 鎘對小鼠肝臟CAT含量的影響

測定小鼠肝臟組織勻漿中CAT 含量，結果見圖3。由圖3可知，與對照組相比，高鎘組和高鎘+硒組小鼠肝臟CAT 含量均明顯降低，差異極顯著（P＜0.01）；硒組小鼠肝臟CAT 含量與對照組相比，差異不顯著（P＞0.05）；與高鎘組相比，高鎘+硒組小鼠肝臟CAT含量顯著上升，差異極顯著（P＜0.01）。

圖3 小鼠肝臟CAT檢測結果

3.4.3 鎘對小鼠肝臟MDA含量的影響

測定小鼠肝臟組織勻漿中MDA 含量，結果見圖4。由圖4可知，與對照組相比，高鎘組、高鎘+硒組小鼠肝臟MDA 含量明顯升高，差異極顯著（P＜0.01）；硒組小鼠肝臟MDA 含量雖有升高，但差異不顯著（P＞0.05）；與高鎘組相比，高鎘+硒組小鼠肝臟MDA含量降低，差異極顯著（P＜0.01）。

圖4 小鼠肝臟MDA含量檢測結果

4 討論與結論

4.1 硒拮抗鎘對小鼠臨床癥狀的影響

高鎘組的小鼠精神狀態低下，毛發稀疏并且無光澤，飲水量、攝食量驟降且明顯低于平均水平，這與王靖雯等[5]的研究中小鼠急性鎘中毒癥狀基本一致，區別在于本次試驗中小鼠未出現體重負增長，可能與重金屬鎘的注射量有關，而加硒拮抗的小鼠整體狀態明顯好于高鎘組，小鼠精神狀態正常，飲水量、攝食量雖少于對照組，但食欲基本正常。這表明，重金屬鎘能引起小鼠的中毒反應，而硒拮抗鎘可以在一定程度上可以減輕小鼠精神狀態低下、食欲不振等中毒反應。

4.2 硒拮抗鎘對小鼠肝臟病理變化的影響

重金屬鎘對小鼠的肝臟有毒性作用，但是病變的程度和部位有所不同，這與任亞萍等[6]的研究中小鼠的病理變化相似。中毒小鼠肝臟的體積增大，被膜緊漲并且表面光滑，肝葉發生腫大，出現水腫現象，肝臟在切除時肝葉間黏連比較嚴重。肝臟的顏色變成黑色，質地變硬。

4.3 硒拮抗鎘對小鼠肝臟器官指數的影響

本試驗發現，重金屬鎘可使小鼠肝臟器官指數升高，分析其原因可能為重金屬鎘能引起肝細胞水腫和壞死性病變，引起肝臟重量上升，而加硒組小鼠肝臟器官指數下降，其原因為硒可與重金屬鎘拮抗，降低重金屬的毒性作用，同時促進抗氧化酶產生，改善重金屬誘發的脂質過氧化反應，降低肝臟重金屬中毒反應。

4.4 硒拮抗鎘對小鼠肝臟抗氧化指標的影響

硒是體內SOD 的重要組成成分，而SOD 是機體內非常重要的抗氧化酶，當機體發生氧化應激反應時，會對細胞膜通透性和離子通道造成影響，最終導致機體受損[7]。CAT 廣泛存在于肝臟中，是過氧化物酶體的標志酶，約占過氧化物酶體酶總量的40%。

MDA 是膜脂過氧化中最重要的產物之一，它的產生會加劇膜的損傷，因此可通過MDA 含量的變化了解膜脂過氧化的程度。

本試驗中，與對照組相比，高鎘組小鼠肝臟SOD和CAT含量均明顯下降，MDA含量明顯上升；硒組小鼠肝臟SOD 含量與對照組基本持平，CAT含量略有降低，MDA 含量略有上升。而在加硒治療后，與高鎘組相比，高鎘+硒組小鼠肝臟SOD和CAT含量均明顯升高；MDA含量明顯降低。

可見硒可通過與重金屬鎘產生的拮抗作用，使小鼠的毒害癥狀有所減緩，表現為小鼠肝臟器官指數下降，抗氧化酶活性提高，清除自由基能力增強，SOD和CAT含量升高，MDA含量下降。

5 小 結

試驗結果表明，通過實驗小鼠肝臟抗氧化指標的變化，可見硒可以通過和重金屬鎘產生的拮抗作用，使小鼠毒害癥狀有所減緩，表現在小鼠肝臟器官指數下降，抗氧化酶活性提高，清除自由基能力增強，可緩解重金屬鎘中毒小鼠的肝臟損傷，在一定程度上保護小鼠，減輕重金屬中毒對小鼠肝臟的破壞。