硒鎘互作對大鼠免疫功能和氧化應激的影響

程國強+王永金+洪楊+夏介英

摘要：比較了硒（Selenium，Se）、鎘（Cadmium，Cd）對大鼠免疫抑制和氧化應激損傷的拮抗作用，選取雄性SD大鼠36只，隨機分為4組，對照組：常規飼養；Se組：Na2SeO3 0.1 mg/（kg·BW）灌胃；Cd組：40 mg/L的Cd溶液飲水；Se+Cd組：Na2SeO3 0.1 mg/（kg·BW）灌胃+40 mg/L的Cd溶液飲水。每天給藥1次，試驗周期30 d。結果表明，Cd組動物血清IL-1β、TNF-α、IL-6和IL-10顯著升高，INF-γ顯著降低，血清GSH水平和CAT、SOD、GSH-Px的活性均顯著降低，MDA含量顯著升高。Se組血清INF-γ和GSH水平以及CAT、GSH-Px活性顯著升高。在Se和Cd組，血清高水平的IL-1β、TNF-α、IL-6、IL-10和低活性的CAT、SOD、GSH-Px及低含量的GSH得到有效改善。表明大鼠灌胃0.1 mg/（kg·BW）的Na2SeO3可有效拮抗40 mg/L的Cd溶液飲水所致的免疫抑制和氧化應激。

關鍵詞：大鼠；硒；鎘；免疫抑制；氧化應激

中圖分類號：S865.1+2.4+3：O613.52：O614.24+2 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）24-4833-03

鎘（Cadmium，Cd）是生活環境中常見的污染化學元素，可經過農作物富集而引起農產品及食品中金屬Cd的超標，也可通過空氣粉塵或煙塵引起人及各種動物的慢性中毒，造成呼吸系統、泌尿系統、神經系統、免疫系統等的損害[1，2]。其免疫毒性主要表現為抑制免疫器官的發育、免疫細胞的分化、特異性和非特異性免疫應答反應[3]；在氧化損傷方面，Cd可抑制動物體內自由基的清除能力，引起活性氧（ROS）的蓄積，導致機體的氧化損傷[4]。硒（Selenium，Se）是人和動物的必需微量元素，在體內以硒蛋白的形式存在，參與生長發育、免疫功能和抗氧化損傷的調節[5]。目前未見有Se拮抗Cd引起的免疫抑制和抗氧化功能研究的系統性報道，為此，試驗開展了硒、鎘對大鼠免疫抑制和氧化應激損傷的拮抗作用，旨在探討硒鎘互作對大鼠血清細胞因子和抗氧化功能的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 參試動物 選用36只SPF級SD雄性大鼠，體重為180～220 g，由四川省中醫藥科學院提供（許可證號為SCXK[川]2013-19）；飼養于四川省中醫藥科學院實驗動物中心屏障系統。

1.1.2 試劑與儀器 白介素-1β（IL-1β）測試盒（H002）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）測試盒（H052）、白介素-6（IL-6）測試盒（H007）、白介素-10（IL-10）測試盒（H009）、免疫干擾素（INF-γ）測試盒（H054）、還原型谷胱甘肽（GSH）含量測試盒（微板法；A006-2）、過氧化氫酶（CAT）活性測試盒（紫外法；A007-2）、總超氧化物歧化酶（SOD）活性測試盒（WST-1法；A001-3）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）活性測試盒（比色法；A007）均購于南京建成生物工程研究所；儀器主要有Multiskan FC型酶標儀（美國Thermo Fisher Scientific公司）、FC500移液器（美國Thermo Fisher Scientific公司）、KL04A離心機（安徽中科中佳科學儀器有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 參試動物分組與給藥 36只大鼠隨機分為4個處理組，分別是對照組、Se組、Cd組、Se+Cd組，每組9只；對照組不做任何處理，Se組給以0.1 mg/（kg·BW）的Na2SeO3灌胃處理，Cd組給以40 mg/L的Cd溶液自由飲水處理，Se+Cd組給以0.1 mg/（kg·BW）的Na2SeO3胃和40 mg/L的Cd溶液飲水。試驗周期30 d。

1.2.2 血清細胞因子水平的測定 到30 d時，用7%的水合氯醛麻醉36只大鼠，于腹主動脈采血5 mL于玻璃管中，3 500 r/min離心10 min，分離血清用于后續檢測。各組動物血清中細胞因子IL-1β、TNF-α、IL-6、IL-10、INF-γ均嚴格按照測試盒操作說明進行。

1.2.3 血清抗氧化能力的測定 各組大鼠血清中抗氧化指標GSH、MDA含量和CAT、SOD、GSH-Px活性的測定也是嚴格按照測試盒操作說明及有關方法進行。

1.3 數據處理

試驗所得數據應用Microsoft Office Excel 2007程序處理，并制表，采用SPSS 16.0統計軟件進行單因素方差分析，數值以平均數±標準差（x±SD）表述。

2 結果與分析

2.1 Se與Cd對血清細胞因子的影響

Se和Cd對SD雄性大鼠血清細胞因子的影響情況見表1。表1數據顯示，與對照組相比，Cd組大鼠血清的IL-1β、TNF-α、IL-6和IL-10水平顯著升高（P<0.05），INF-γ水平顯著下降（P<0.05）；在Se組，INF-γ水平顯著升高（P<0.05），IL-10水平顯著下降（P<0.05），而TNF-α、IL-1β和IL-6水平與對照組差異不顯著（P>0.05）；在Se+Cd組，除IL-1β水平顯著升高外（P<0.05），其余指標與對照組差異不顯著（P>0.05）。此外，與Cd組相比，Se+Cd組大鼠血清中的TNF-α、IL-6和IL-10水平均顯著下降（P<0.05），INF-γ水平顯著升高（P<0.05）；Se組的INF-γ水平比Cd組顯著升高（P<0.05），其他指標顯著低于Cd組（P<0.05）。

2.2 Se與Cd對血清抗氧化指標的影響

Se和Cd對SD雄性大鼠血清抗氧化指標的影響情況見表2。從表2可知，與對照組相比，Cd組大鼠血清的GSH含量和CAT、SOD、GSH-Px活性顯著下降（P<0.05），脂質過氧化產物MDA含量顯著升高（P<0.05）；Se組 的GSH含量和CAT、GSH-Px活性顯著升高（P<0.05），MDA含量和SOD活性差異不顯著（P>0.05）；Se+Cd組的抗氧化指標GSH、CAT、SOD、GSH-Px和MDA與對照組相比差異都不顯著（P>0.05）。此外，與Cd組相比，Se組和Se+Cd組大鼠血清中的GSH含量和CAT、SOD、GSH-Px活性顯著升高（P<0.05），MDA含量顯著下降（P<0.05）；并且Se組的GSH含量和CAT、GSH-Px活性比Se+Cd組的顯著升高（P<0.05），SOD活性和MDA含量差異不顯著（P<0.05）。endprint

3 小結與討論

環境中重金屬Cd的超標可引起人與動物的多器官、多系統損害。試驗里Cd組大鼠血清中的IL-1β、TNF-α、IL-6和IL-10水平顯著升高，INF-γ水平顯著下降。在炎癥反應過程中，細胞因子IL-1β、INF-γ和TNF-α可促進黏附因子的表達，引起血液循環中的白細胞黏附于血管內皮細胞[6]，L？覽g等[7]用0.098 μg/L的Cd2+處理人成纖維細胞7 h后，發現IL-1β和IL-6升高，此外，Cd還可引起TNF-α、IL-6和IL-10的釋放[8]。試驗里過量的Cd在一定程度上引起了大鼠免疫應答反應而出現血液免疫指標的上升，可能是短時間暴露于Cd中其mRNA水平出現下降形成的，也許更長時間的暴露會引起血清IL-1β、IL-6和IL-10水平的下降[8-10]。在Se組，INF-γ顯著升高，IL-10顯著下降，INF-γ可激活巨噬細胞，而IL-10可抑制巨噬細胞的活化[11]，Se在增強免疫功能方面可促進抗體的生成、促進淋巴細胞的增殖。在Se+Cd組，大鼠血清細胞因子TNF-α、INF-γ、IL-6和IL-10與對照組相比無顯著差異，提示Se可拮抗Cd引起的細胞因子水平改變。

動物體內存在的酶促抗氧化防御系統包括SOD、CAT、GSH-Px和GSH，該系統可有效的清除體內代謝出現的活性氧損傷及脂質過氧化。SOD可將體內產生的超氧陰離子轉化為過氧化氫，在CAT的存在下快速將過氧化氫分解為無害的水[12]。GSH-Px是體內存在的重要酶系，活性中心是硒半胱氨酸，其活性大小在一定程度上可反映動物體內硒水平的高低，GSH-Px可將GSH轉化成氧化型谷胱甘肽（GSSG），把過氧化物還原成羥基化合物。在試驗中，Se可有效增強大鼠血清中GSH、SOD、CAT和GSH-Px的活性，這與Eldemerdash等[13]的研究結果相符。Milton等[14]和Tandon等[15]的研究顯示，Cd可降低大鼠體內抗氧化酶的生物活性，本試驗結果與此一致。Cd可通過抑制體內抗氧化酶的活性，繼而引起代謝過程中產生的活性氧和自由基等不能被及時清除，進一步引起蛋白質、脂質和核酸的氧化損傷[15]，這可能是Cd組大鼠血清脂質過氧化產物MDA水平顯著升高的因素之一。與Cd組相比，Se+Cd組大鼠血清的抗氧化能力得到有效保護，可能是Se加速了GSH-Px對自由基的轉化，或者是抑制了自由基的生成[13]。

試驗結果表明，大鼠灌胃0.1 mg/（kg·BW）的Na2SeO3可有效拮抗飲水40 mg/L Cd溶液引起的血清免疫功能抑制和抗氧化功能低下。

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