飲水鉛暴露對大鼠腦組織過氧化氫、羥自由基和脂質(zhì)過氧化的影響

肖元梅，徐群英，張中偉，李偉，馮建高，任清風(fēng)，任曉慧，李煒娟

飲水鉛暴露對大鼠腦組織過氧化氫、羥自由基和脂質(zhì)過氧化的影響

肖元梅，徐群英，張中偉，李偉，馮建高，任清風(fēng)，任曉慧，李煒娟

目的探討乙酸鉛對大鼠大腦皮質(zhì)、小腦、海馬組織自由基和脂質(zhì)過氧化的影響。方法48只剛斷乳雄性SD大鼠，按體質(zhì)量采用隨機(jī)區(qū)組法分為4組（對照組和低、中、高劑量組），對照組大鼠飲用去離子水，低、中、高劑量組分別飲用200、400、800 mg/L的乙酸鉛溶液。連續(xù)染毒60 d后，取血進(jìn)行血鉛測定，取各組腦組織（大腦皮質(zhì)、小腦和海馬）進(jìn)行羥自由基抑制活力、過氧化氫（H2O2）水平及丙二醛（MDA）含量的測定。結(jié)果與對照組相比，各染鉛組大鼠血鉛含量顯著升高，大腦皮質(zhì)、小腦和海馬組織羥自由基抑制活力明顯下降，且隨染鉛劑量的升高呈逐漸下降趨勢（P＜0.05）；大腦皮質(zhì)、小腦和海馬組織H2O2水平及MDA含量高于對照組，并隨著染鉛劑量的升高呈逐漸升高趨勢（P＜0.05）；大腦皮質(zhì)、小腦和海馬組織的羥自由基抑制活力與血鉛含量呈負(fù)相關(guān)（r分別為-0.505、-0.414、-0.448，P＜0.05），H2O2和MDA含量均與血鉛含量呈正相關(guān)（r分別為0.301、0.411、0.378和0.404、0.324、0.510，P＜0.05）。結(jié)論鉛可通過誘發(fā)自由基產(chǎn)生，導(dǎo)致大鼠腦組織發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng)。

鉛；過氧化氫；丙二醛；羥自由基；脂質(zhì)過氧化作用；腦組織；大鼠,Sprague-Dawley

鉛對環(huán)境和人群健康的危害越來越大，已成為一個(gè)全球性的公共衛(wèi)生問題［1］，它是一種對人體沒有任何生理功能、反而具有毒性的非必需重金屬元素，越來越多的研究表明鉛毒性沒有安全閾值［2］。但鉛損傷的確切機(jī)制至今尚不十分清楚。隨著自由基研究的不斷進(jìn)展，從自由基方面探討鉛毒性機(jī)制受到廣泛關(guān)注。神經(jīng)系統(tǒng)是鉛毒性作用的重要靶器官，本文通過給予大鼠飲用不同劑量乙酸鉛溶液后，全面研究其大腦皮質(zhì)、小腦、海馬組織自由基和脂質(zhì)過氧化水平的變化及其與血鉛水平的關(guān)系，為進(jìn)一步

探討鉛神經(jīng)毒性機(jī)制提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 主要試劑與儀器三水合乙酸鉛（分析純，西隴化工廠）；羥自由基、過氧化氫（H2O2）及丙二醛（MDA）測定試劑盒（南京建成生物工程研究所生產(chǎn)）；組織蛋白質(zhì)測定試劑盒（碧云天生物技術(shù)研究所）；鉛溶液標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)信息平臺(tái)，標(biāo)準(zhǔn)號GBW08619）；QYDO-10A去離子水系統(tǒng)（重慶前沿水處理設(shè)備有限公司）；722可見分光光度計(jì)（上海興茂儀器公司）；BS124S萬分之一電子天平（北京賽多利斯科學(xué)儀器有限公司）；SORVALL LEGEND MICRO.17R低溫離心機(jī)（美國Thermo公司）；AAS SOLAAR M6石墨爐原子吸收分光光度計(jì)（美國Thermo公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分組及處理剛斷乳雄性、健康SPF級SD大鼠48只，體質(zhì)量100～120 g（購自北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司），適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后按體質(zhì)量采用隨機(jī)區(qū)組法分為對照組和低、中、高劑量組，每組12只：采用自由飲水的方式進(jìn)行染毒，對照組大鼠飲用去離子水；低、中、高劑量組分別飲用200、400、800 mg/L的乙酸鉛溶液，連續(xù)染毒60 d。最后一次染毒后第2天，以60 mg/kg體質(zhì)量戊巴比妥鈉腹腔注射麻醉動(dòng)物，取股動(dòng)脈血40 μL進(jìn)行血鉛測定，之后在冰上迅速取出全腦，并用冰冷的生理鹽水沖凈血液，分離出左側(cè)大腦皮質(zhì)、小腦和海馬，稱質(zhì)量后置于液氮中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 檢測指標(biāo)及其方法（1）全血鉛含量測定：用石墨爐原子吸收分光光度法，按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定［3］的方法進(jìn)行測定。（2）腦組織羥自由基抑制活力、H2O2水平及MDA含量測定：在冰浴中用冰生理鹽水將腦組織制成10%的組織勻漿，4℃4 500 r/min離心10 min后吸取上清液，置于冰浴中待用。各指標(biāo)的測定均按照試劑盒所示方法進(jìn)行。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理和統(tǒng)計(jì)處理，各組比較采用單因素方差分析，組間多重比較采用LSD-t法，指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)性分析用Pearson直線相關(guān)。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 各組血鉛含量比較飲入乙酸鉛溶液后，大鼠血鉛水平均高于對照組（P＜0.01），并隨飲水乙酸鉛濃度的升高，血鉛含量逐漸增加，有較好的劑量反應(yīng)關(guān)系，兩兩比較除低、中劑量兩組間外，其余各兩組間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，見表1。

2.2 各組大鼠腦組織羥自由基抑制活力比較飲用乙酸鉛后，各劑量組大鼠大腦皮質(zhì)、小腦和海馬組織的羥自由基抑制活力均低于對照組（P＜0.05），隨著染鉛劑量的升高，各腦組織羥自由基抑制活力基本呈逐漸下降趨勢，見表1。

2.3 各組大鼠腦組織H2O2含量比較各染鉛組大鼠大腦皮質(zhì)、小腦和海馬組織H2O2水平高于對照組（P＜0.05），并隨著染鉛劑量的升高，各腦組織H2O2水平基本呈逐漸升高趨勢，見表2。

Tab.1Comparison of blood lead levels and hydroxyl free radical inhibiting activity in rat brain tissue between four groups表1 各組大鼠血鉛含量及腦組織羥自由基抑制活力比較（n=12）

Tab.1Comparison of blood lead levels and hydroxyl free radical inhibiting activity in rat brain tissue between four groups表1 各組大鼠血鉛含量及腦組織羥自由基抑制活力比較（n=12）

＊＊P＜0.01；a與對照組相比,b與低劑量組比，c與中劑量組比，P＜0.05；表2、3同

血鉛（μg/L）108.54±30.58 482.96±99.54a 518.30±78.22a 658.21±96.54abc 69.974＊＊組別對照組低劑量組中劑量組高劑量組F羥自由基抑制活力（U/mg）大腦皮質(zhì)42.27±7.56 36.64±4.40a 30.77±5.52ab 26.81±5.01ab 12.178＊＊小腦43.85±6.58 35.68±8.96a 32.14±7.51a 27.86±7.33ab 8.759＊＊海馬25.82±7.46 17.03±1.74a 16.32±6.12a 14.71±5.40a 8.438＊＊

Tab.2Comparison of levels of hydrogen peroxide（H2O2）in rat brain tissue between four groups表2 各組大鼠腦組織H2O2水平比較（n=12,mmol/g）

Tab.2Comparison of levels of hydrogen peroxide（H2O2）in rat brain tissue between four groups表2 各組大鼠腦組織H2O2水平比較（n=12,mmol/g）

大腦皮質(zhì)17.51±3.43 21.96±4.38a 22.04±4.63a 24.27±7.46a 5.998＊＊組別對照組低劑量組中劑量組高劑量組F小腦9.44±0.93 15.78±1.85a 15.94±2.62a 17.99±2.55abc 28.006＊＊海馬11.28±1.83 14.58±1.73a 14.95±2.50a 15.98±1.71a 7.025＊＊

2.4 各組大鼠腦組織MDA含量比較各染鉛組大鼠大腦皮質(zhì)、小腦和海馬組織MDA含量均高于對照組（P＜0.05），并隨著染鉛劑量的升高，各腦組織MDA水平基本呈逐漸升高趨勢，見表3。

Tab.3Contents of malondialdehyde in rat brain tissue in all four groups表3 不同染鉛劑量組大鼠腦組織MDA含量（n=12,μmol/g）

Tab.3Contents of malondialdehyde in rat brain tissue in all four groups表3 不同染鉛劑量組大鼠腦組織MDA含量（n=12,μmol/g）

大腦皮質(zhì)0.84±0.15 1.09±0.14a 1.21±0.39a 1.33±0.45ab 3.974＊＊組別對照組低劑量組中劑量組高劑量組F小腦0.58±0.12 0.80±0.16a 0.83±0.09a 0.97±0.06abc 20.378＊＊海馬0.69±0.14 1.14±0.17a 1.18±0.34a 1.13±0.29a 6.676＊＊

2.5 腦組織各指標(biāo)與血鉛含量的相關(guān)性不同部位腦組織羥自由基抑制活力與大鼠血鉛含量呈顯著負(fù)相關(guān)，而H2O2和MDA含量均與血鉛含量呈正相關(guān)（均P＜0.05），見表4。

3 討論

目前認(rèn)為，誘導(dǎo)產(chǎn)生自由基、導(dǎo)致氧化應(yīng)激增強(qiáng)在鉛毒性機(jī)制中發(fā)揮著重要作用，可能是鉛致毒的

主要機(jī)制之一［4］。Shakoor等［5］將油菜幼苗暴露于不同濃度鉛溶液后，其H2O2和MDA水平升高并致植物生長受到抑制。有研究將PC12細(xì)胞用鉛處理后，細(xì)胞內(nèi)活性氧自由基（ROS）明顯增加［6］。以上研究提示鉛可能一方面能作為自由基的啟動(dòng)劑而誘發(fā)ROS的產(chǎn)生，另一方面可能通過抑制體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)的活力，使機(jī)體處于氧化應(yīng)激狀態(tài)［7-8］。本研究結(jié)果顯示，大鼠飲用含鉛溶液后，大腦皮質(zhì)、小腦和海馬組織H2O2含量顯著升高，其羥自由基抑制活力明顯下降，并與血鉛水平呈劑量-反應(yīng)關(guān)系，提示鉛可導(dǎo)致大鼠腦組織自由基水平增加，這可能是其毒性作用的機(jī)制之一。

Tab.4Correlation coefficients between hydroxyl free radical inhibiting activity，H2O2level，MDA level and blood lead level表4 腦組織羥自由基抑制活力、H2O2和MDA含量與血鉛的相關(guān)系數(shù)（r）

活性氧自由基對機(jī)體造成的重大損害之一是攻擊細(xì)胞膜上的多不飽和脂肪酸，使其氧化而致脂質(zhì)過氧化［9］。MDA是主要的脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物之一，是目前反映機(jī)體氧化損傷最具代表性的指標(biāo)，它能結(jié)合細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)、酶或者受體使其功能發(fā)生改變最終導(dǎo)致細(xì)胞損傷，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致細(xì)胞死亡［10-11］。腦組織中含有大量的不飽和脂肪酸［12-13］，因而具有高水平的氧化代謝能力，容易遭受自由基的侵襲，從而發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng)。此次實(shí)驗(yàn)顯示，各染鉛組大鼠大腦皮質(zhì)、小腦和海馬組織MDA含量明顯高于對照組，并與血鉛含量呈劑量-反應(yīng)關(guān)系，提示鉛可致大鼠腦組織發(fā)生脂質(zhì)過氧化。

綜上，飲水染鉛可致大鼠腦組織清除自由基能力下降而致自由基和脂質(zhì)過氧化水平升高。鉛可能通過誘發(fā)自由基產(chǎn)生，導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，產(chǎn)生MDA等一系列對機(jī)體有害的產(chǎn)物，從而對大鼠腦組織造成損傷，其具體的分子機(jī)制有待于進(jìn)一步深入研究。

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（2015-04-15收稿 2015-05-15修回）

（本文編輯 閆娟）

Effects of lead exposure in drinking water on hydrogen peroxide,hydroxyl free radicals and lipid peroxidation levels in brain tissues of rats

XIAO Yuanmei,XU Qunying,ZHANG Zhongwei,LI Wei,FENG Jiangao,REN Qingfeng,REN Xiaohui,LI Weijuan
School of Public Health，Nanchang University，Nanchang 330006，China

ObjectiveTo explore the effects of lead acetate on free radicals and lipid peroxidation in the cerebral cor?tex,cerebellum,and hippocampus in rat brains.MethodsSD rats（n=48）,who were just weaned,were randomly divided in?to 4 groups base on their weight.Then the rats were fed with lead acetate in drinking water at the final concentrations of 0 mg/L（deionized water）,200 mg/L,400 mg/L,800 mg/L respectively.Blood lead level as well as the hydroxyl free radical inhibiting activity,the levels of hydrogen peroxide（H2O2）and malondialdehyde（MDA）in cerebral cortex,cerebellum,and hippocam?pus were measured 60 days after lead contamination in water.ResultsUpon lead exposure,blood lead levels increased sig?nificantly as compared with the control.The hydroxyl free radical inhibiting activity in cerebral cortex,cerebellum,and hip?pocampus decreased significantly in a dose dependent manner of lead（P＜0.05）.And they all correlated negatively with blood lead level（r=-0.505,-0.414,-0.448,P＜0.05）.By contrast,blood lead level was positively correlated with H2O2and MDA in these brain tissues（r=0.301,0.411,0.378,and 0.404,0.324,0.510，P＜0.05）.ConclusionLead exposure can lead to lipid peroxidation of rat brain tissues through inducing free radicals.

lead；hydrogen peroxide；malondialdehyde；hydroxyl radical；lipid peroxidation；brain tissue；rats,Sprague-Dawley

R994.4

A

10.11958/j.issn.0253-9896.2015.10.009

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（81160342）；江西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（20122BAB205047）；江西省教育廳科技項(xiàng)目（GJJ11312）

南昌大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院（郵編330006）

肖元梅（1972），女，副教授，博士，主要從事重金屬中毒機(jī)制與防治研究