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(huán)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(tǒng)造成損害，其中將近1/2的鎘沉積于腎臟，導(dǎo)致腎臟損傷，發(fā)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(yīng)激、細胞凋亡、自噬等及其防治方法進行了總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】鎘;腎毒性;氧化應(yīng)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(huán)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(xué)規(guī)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(jīng)濟發(fā)展的需求，世界范圍內(nèi)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(xiàn)為細胞原有的氧化還原穩(wěn)態(tài)被破壞，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)出現(xiàn)自噬、凋亡等，從而引起嚴重的腎功能障礙，最終演變?yōu)槟I衰竭。

1鎘致腎損傷機制

1.1氧化應(yīng)激

氧化應(yīng)激是Cd致腎損傷的重要環(huán)節(jié)。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(tǒng)清除，但當(dāng)ROS生成的量超過體內(nèi)抗氧化酶的消除作用時，就會導(dǎo)致ROS在細胞內(nèi)蓄積，出現(xiàn)脫氧核糖核酸斷裂、蛋白質(zhì)變性、脂質(zhì)過氧化等現(xiàn)象[3].體內(nèi)的Cd還可結(jié)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(nèi)ROS過多的蓄積以致生物膜上的脂質(zhì)過氧化，進而引起生物膜結(jié)構(gòu)的改變、流動性的降低、通透性的增加，最終導(dǎo)致細胞功能出現(xiàn)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(guān)關(guān)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(fā)現(xiàn)，當(dāng)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(dāng)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(fā)現(xiàn)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(nèi)受損細胞器以維持細胞生理功能的自我保護方式。但當(dāng)細胞受損程度過高時，自噬反而會引導(dǎo)細胞死亡。其中分子伴侶介導(dǎo)的自噬是指溶酶體可以識別與目標蛋白結(jié)合的伴侶蛋白HSC-70并經(jīng)LC3B、AKT、Beclin1等機制使其降解。秦永剛等[6]的研究顯示，當(dāng)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(yīng)關(guān)系，由此可見Cd能誘導(dǎo)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(huán)節(jié)。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(fā)現(xiàn)鋅、鉬等微量元素可與Cd競爭巰基，并且鋅可與巰基結(jié)合生成硫醇鹽，進而防止Cd再與巰基結(jié)合生成二硫鍵。此外，鋅還能競爭結(jié)合金屬硫蛋白以減少組織器官對Cd的吸收。

3結(jié)論與展望

綜上所述，Cd作為一種嚴重污染環(huán)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(dāng)今，Cd蓄積引起中毒的機制還未完全闡明，臨床也尚未發(fā)現(xiàn)有針對性的醫(yī)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(guān)鍵所在。近年來，經(jīng)過國內(nèi)外研究人員的大量試驗，現(xiàn)已從分子生物學(xué)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(fā)以及應(yīng)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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