硫化氢对铀致大鼠肝肾毒性的保护作用

摘要

研究背景与目的：铀是一种严重的环境风险因子，具有化学及放射性毒性。肝脏和肾脏是铀的主要靶器官。目前发现，氧化应激是铀毒性的重要机制之一，使用抗氧化剂或许能清除铀在体内诱导产生的自由基，具有一定的保护肝肾功能的作用。硫化氢（H2S）被认为是继NO和CO之后的第三类气体信号分子，研究证实H2S具有抗氧化应激、抗炎症反应，细胞及器官保护作用等多种生物学效应。在许多肝肾疾病的病理生理过程中，H2S也起着关键作用。本课题试图研究急性铀暴露对大鼠肝脏与肾脏组织的内源性H2S的变化情况，探索铀诱导大鼠的肝肾毒性的分子机制，通过给予外源性H2S对铀中毒大鼠的肝肾毒性进行保护作用，从而阐明H2S在铀致大鼠肝肾毒性的保护作用及其分子机制，为防治铀中毒提供新的视角与理论基础。
　　方法：在第一章中，建立大鼠急性铀暴露模型，分别按2.5,5,10mg/kg乙酸双氧铀溶液对大鼠进行单次腹腔注射，暴露48 h后处死大鼠。取样，测定肝肾功能指标、氧化应激指标、组织铀含量，HE染色法进行肝肾组织结构的观察，采用亚甲蓝分光光度法，测定血清与肝肾组织内源性H2S含量的改变，应用Western blotting法，研究肝肾组织中 H2S生成酶（CBS和CSE）以及Nrf2蛋白表达的情况。在第二章中，用5 mg/kg乙酸双氧铀溶液单次腹腔注射大鼠，30 min后，再给予腹腔注射NaHS（H2S供体，28umol/kg和56umol/kg）,第2天同一时间再注射NaHS一次，48 h后处死大鼠。取样，测定肝肾功能指标、氧化应激指标，HE染色法进行肝肾组织结构的观察，应用Western blotting，测定Nrf2及其下游蛋白HO-l、NQO-1、GCLC、TXNRD-1的表达，测定Nf-κB及其下游蛋白TNF-α、iNOS、COX-2的表达。在第三章中，铀染毒及NaHS给药的时间、方法、步骤和第二章相同，处死大鼠并取出肝脏组织。测定肝肾功能指标、氧化应激指标，HE染色法进行肝肾组织结构的观察。
　　结果：在第一章中，急性铀暴露引起大鼠肝肾组织铀含量显著性增加，肝肾功能损伤，组织病理损伤严重，且随着铀暴露剂量的增高损伤逐渐加重；铀染毒引起肝肾组织氧化应激，导致抗氧化能力下降、脂质过氧化程度升高；铀染毒诱导大鼠血清和肝肾脏中 H2S水平降低，肝肾脏中CBS和CSE的蛋白表达水平下降；中、高浓度铀染毒降低了肝肾组织中 Nrf2的蛋白表达及核转移。在第二章中，外源性NaHS处理对急性铀中毒（5mg/kg）具有明显的解毒作用，血清 BUN及 Cr含量显著降低，UA含量显著增加，尿液中 BUN、Cr含量及NAG活力显著增加，SOD、CAT、GPX酶活力升高，GSH合成含量增多，MDA含量降低，病理学损伤减轻；H2S显著性增加Nrf2的表达水平与核转移，Nrf2下游蛋白HO-l、NQO-1、GCLC、TXNRD-1的蛋白表达量也显著性增加；H2S降低了Nf-κB在核内的表达及 P65亚基的核转移，显著性下调了TNF-α、iNOS、COX-2的蛋白表达。在第三章中，H2S促使血清ALT、AST活力下降，提高SOD、CAT、GPX酶活力，增加GSH含量，MDA水平降低，肝脏病理损伤减轻。
　　结论：铀染毒引起大鼠肝肾组织的氧化应激，过量ROS下降了Nrf2蛋白的表达与核转移，引起CBS和CSE的表达降低，导致内源性H2S的减少，加剧了氧化应激损伤，最终引起肝肾毒性。H2S能够激活了铀抑制的Nrf2通路，以及抑制了铀激活的Nf-κB通路，使机体抗氧化能力增强，减轻了炎症反应，从而拮抗铀导致的大鼠肾毒性。H2S能够提高大鼠肝脏的抗氧化能力，减少脂质过氧化程度，缓解铀对肝脏的氧化应激损伤。

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第一章 内源性硫化氢含量减少涉及到铀对大鼠的肝肾毒性

1.1 引言

1.2 实验材料与仪器

1.2.1 主要试剂

1.2.2 主要仪器

1.2.3 试剂配制

1.3 实验方法

1.3.1 大鼠分组及给药方法

1.3.2 样本收集与处理

1.3.3 H2S含量的测定

1.3.4 肝脏与肾脏的生化指标检测

1.3.5 肝脏和肾脏中氧化应激指标测定

1.3.6 肝肾组织中CBS及CSE的表达变化

1.3.7组织病理结构检测

1.3.8铀含量的检测

1.3.9 统计学分析

1.4 结果

1.4.1 铀对大鼠肝肾功能的影响

1.4.2 铀对大鼠肝肾组织结构的影响

1.4.3 肝肾组织内铀含量的检测

1.4.4 铀对大鼠肝肾组织氧化应激指标的影响

1.4.5 铀对大鼠血清及肝肾组织中H2S含量的影响

1.4.6 铀对大鼠肝肾组织中CBS及CSE表达的影响

1.4.7 铀对大鼠肝肾组织Nrf2蛋白表达影响

1.5 讨论

1.5.1 铀诱导的氧化应激导致了大鼠的肝肾毒性

1.5.2 铀诱导的氧化应激导致肝肾组织Nrf2表达下降

1.5.3 Nrf2表达下降使CBS与CSE表达下调，导致H2S含量下降

1.6 结论

第二章 硫化氢对铀致大鼠肾毒性的保护作用及机制

2.1 引言

2.2 实验材料与仪器

2.2.1 主要试剂

2.2.2 主要仪器

2.2.3 试剂配制

2.3 实验方法

2.3.1 大鼠分组及给药方法

2.3.2 样本收集

2.3.3 肾功能生化指标的测定

2.3.4 肾组织氧化应激指标的测定

2.3.5铀对大鼠肾组织中Nrf2通路及Nf-κB通路的影响

2.3.6 肾组织结构变化检测

2.3.7 统计学分析

2.4 结果

2.4.1 H2S对铀中毒大鼠肾功能的影响

2.4.2 H2S对铀中毒大鼠肾组织氧化应激指标的影响

2.4.3 H2S对铀中毒大鼠肾组织Nrf2通路的影响

2.4.4 H2S对铀中毒大鼠肾组织Nf-κB通路的影响

2.4.5 H2S对铀中毒大鼠肾组织结构的影响

2.5 讨论

2.5.1 H2S通过降低氧化应激，缓解了铀的肾毒性

2.5.2 H2S激活了铀抑制的Nrf2通路，缓解了氧化应激

2.5.3 H2S抑制了铀激活的Nf-κB通路，减轻了炎症反应

2.6 结论

第三章 硫化氢对铀致大鼠肝毒性的保护作用

3.1 引言

3.2 实验材料与仪器

3.2.1 主要试剂

3.3实验方法

3.3.1 大鼠分组及给药方法

3.3.2 样本收集及处理

3.3.3 肝功能生化指标的测定

3.3.4 肝组织氧化应激指标的测定

3.3.5 肝组织结构变化检测

3.3.6 统计学分析

3.4 结果

3.4.1 H2S对铀中毒大鼠肝功能生化指标的影响

3.4.2 H2S对铀中毒大鼠肝组织氧化应激指标的影响

3.4.3 H2S对铀中毒大鼠肝组织结构的影响

3.5 讨论

3.5.1 H2S缓解了铀引起的肝损伤

3.5.2 H2S降低了铀诱导的肝组织的氧化应激

3.6 结论

创新点及展望

参考文献

综述一:铀的肝肾毒性与防治策略研究进展

综述二:硫化氢的细胞保护机制的研究进展

研究生期间发表的学术论文及获奖情况

致谢