鎘暴露致腎損傷機制及其防治的研究

陳宇翔

【摘 要】鎘是一種廣泛分布于自然環境中的有毒重金屬元素，可通過糧食及水源等進入人體從而慢性蓄積，進而對多種器官、組織和系統造成損害，其中將近1/2的鎘沉積于腎臟，導致腎臟損傷，發展為慢性腎臟疾病。因此本文對鎘暴露致腎損傷可能的機制如氧化應激、細胞凋亡、自噬等及其防治方法進行了總結。

【關鍵詞】鎘;腎毒性;氧化應激;凋亡;自噬;防治

【中圖分類號】R994.6【文獻標識碼】A【文章編號】1672-3783（2020）11-33--02

鎘（cadmium，Cd）是自然環境中可對人體造成嚴重危害的有毒重金屬污染物，且已被美國國家毒理學規劃處和國際癌癥研究署劃入人類Ⅰ類致癌物的范疇。由于全球經濟發展的需求，世界范圍內排入自然界的Cd總量已達30000噸每年，且Cd可隨食物及飲水等途徑蓄積于人體，而腎臟是Cd積累的主要部位，Cd中毒首先受損的器官[1-2]，表現為細胞原有的氧化還原穩態被破壞，內質網出現自噬、凋亡等，從而引起嚴重的腎功能障礙，最終演變為腎衰竭。

1鎘致腎損傷機制

1.1氧化應激

氧化應激是Cd致腎損傷的重要環節。正常情況下，過多的活性氧（reactive oxygen species，ROS）可被細胞的抗氧化系統清除，但當ROS生成的量超過體內抗氧化酶的消除作用時，就會導致ROS在細胞內蓄積，出現脫氧核糖核酸斷裂、蛋白質變性、脂質過氧化等現象[3].體內的Cd還可結合抗氧化酶的巰基，減弱其活性，從而減弱機體消除氧自由基的功能。也有研究表明Cd能夠改變血紅素加氧酶1的活性，造成細胞內ROS過多的蓄積以致生物膜上的脂質過氧化，進而引起生物膜結構的改變、流動性的降低、通透性的增加，最終導致細胞功能出現紊亂。

1.2細胞凋亡

已有研究表明，細胞的凋亡率與Cd的濃度呈正相關關系。馬靜等[4]將人腎近曲小管上皮細胞用不同濃度的氯化鎘染毒時發現，當氯化鎘的濃度增加時，細胞早、中晚期凋亡率以及壞死率都增高。此外，有氯化鎘染毒大鼠腎小管上皮細胞的試驗也顯示細胞凋亡率隨氯化鎘濃度的升高而升高。而當Cd作用于線粒體時，生成的大量ROS可改變線粒體膜的通透性，使膜電位降低，減少ATP的生成，進而致使細胞凋亡。此外，王樂樂等[5]發現在用不同濃度Cd染毒大鼠時，其腎臟細胞中促凋亡蛋白Bax的表達會隨Cd濃度的增加而增加，而抑凋亡蛋白BCL-2的表達卻降低。

1.3自噬

自噬是一種能夠清除和降解胞內受損細胞器以維持細胞生理功能的自我保護方式。但當細胞受損程度過高時，自噬反而會引導細胞死亡。其中分子伴侶介導的自噬是指溶酶體可以識別與目標蛋白結合的伴侶蛋白HSC-70并經LC3B、AKT、Beclin1等機制使其降解。秦永剛等[6]的研究顯示，當用不同濃度的氯化鎘染毒大鼠時，染毒組大鼠腎組織Beclin1和LC3B的表達水平會隨氯化鎘濃度的升高而升高，呈劑量-效應關系，由此可見Cd能誘導腎臟細胞自噬。

2鎘致腎損傷的防治方法

ROS的蓄積以及腎臟組織抗氧化能力的減弱是腎受損的重要環節。有研究顯示，VitC和VitE、某些植物提取物如蘆根多糖等可使腎組織中SOD、GSH-PX、CAT的活性升高，MDA、BUN的水平下降從而對鎘所致的腎損傷具有保護作用。Malgorzata[7]等在研究中發現鋅、鉬等微量元素可與Cd競爭巰基，并且鋅可與巰基結合生成硫醇鹽，進而防止Cd再與巰基結合生成二硫鍵。此外，鋅還能競爭結合金屬硫蛋白以減少組織器官對Cd的吸收。

3結論與展望

綜上所述，Cd作為一種嚴重污染環境的有害重金屬元素，在人體中主要蓄積于腎臟，并可直接造成腎組織損傷。當今，Cd蓄積引起中毒的機制還未完全闡明，臨床也尚未發現有針對性的醫治辦法，因此，在已知腎是Cd最主要沉積部位的情況下，致力于探究Cd致腎損傷的機制及其防治辦法就成為了解開難題的關鍵所在。近年來，經過國內外研究人員的大量試驗，現已從分子生物學的水平上看清了部分Cd致腎損傷的機制，而接下來，防治藥物的研發以及應用于臨床的路程雖然坎坷而遙遠，但對于減少疾病傷亡而言具有遠大的意義。

參考文獻

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馬靜，易建華，李鑫，等.鎘致人腎近曲小管上皮細胞氧化損傷及凋亡的實驗研究[J]. 現代預防醫學，2010，37（1）：96-98.

王樂樂，劉江正，劉萌萌，等.鎘暴露致大鼠腎損傷的量效關系及其機制[J].癌變·畸變·突變，2016，28（6）：446-452.

秦永剛，李晨旭，李雷，等.自噬在鎘致大鼠腎臟損傷中的作用[J].吉林大學學報（醫學版），2015，41（2）：213-217.

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