镉毒性干预治疗药物的初步筛选研究

摘要

镉污染已经成为一个严重危害人类健康的全球性环境问题，由于镉广泛应用于电镀、化工、电子和核工业等领域，其生物半衰期长达10～40年，镉进入机体后可通过多种复杂的途径对器官和组织产生损害，但其详细毒性作用机制尚不清楚，已知镉对机体的损伤主要为骨骼损伤、肾损害、生殖毒性和诱导癌症等。
　　本论文首先以酿酒酵母为模型，研究了10、20、40、80和160μM镉浓度对酿酒酵母生长、生长活力、培养液活菌数、胞内活性氧和谷胱甘肽影响，结果显示，浓度高于20μM的镉对酿酒酵母生长抑制明显，在160μM镉浓度下酿酒酵母生长停滞，酿酒酵母在不同浓度镉培养条件下，生长活力和培养液活菌数随着镉浓度的升高而降低，在160μM高浓度镉下，酿酒酵母活力低于空白组的20％，培养液活菌数低于空白组的10％，胞内活性氧和谷胱甘肽随着镉浓度的升高而升高，在160μM高浓度镉下，酿酒酵母胞内活性氧和谷胱甘肽高于空白组的2倍。
　　然后以酿酒酵母为模型，通过单因素实验和正交实验，以酿酒酵母生长活力、培养液活菌数、胞内活性氧和谷胱甘肽为指标，研究了Zn2+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Se4+、维生素C和半胱氨酸对镉毒性干预治疗作用，结果显示:加入最适7种物质能基本恢复10和20μM两种低浓度镉对酿酒酵母的影响，在40和80μM两种高浓度镉下，加入7种物质能减轻镉对酿酒酵母的的影响，但不能达到恢复的效果。
　　为了验证酵母模型所筛选微量元素对镉毒性干预治疗作用，以及本研究小组前期转录组测序分析结果，在前面实验的基础上，通过小鼠实验研究了混合物质对低浓度镉动物毒性的预防和治疗作用，所选混合物除酿酒酵母实验中确定的Zn2+、Fe2+、Mg2+、Ca2+、Se4+、维生素C和半胱氨酸等7种物质外还添加了维生素E、维生素B1、维生素B6、血红素和姜黄素这5种在动物体内具有抗氧化作用的物质，小鼠实验结果显示，所选混合物能显著降低镉在小鼠肾脏和肝脏中的积蓄，镉处理组小鼠肾脏和肝脏中镉含量分别达到4.77和2.09μg/g。四组给药组小鼠肾脏和肝脏中镉含量低于镉处理组的50％，所选混合物能恢复小鼠肾脏和肝脏中过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶的含量，最后组织切片观察结果显示，所选混合物能减轻镉对肾脏和肝脏的毒性作用。
　　慢性镉中毒是由于镉在体内长期蓄积而引起的中毒反应，对于慢性镉中毒，目前还没有特别有效的解毒方法，而且镉的毒性是多方面的，单一元素或化合物不能起到完全拮抗镉毒性的作用，所以在镉接触的过程中，尽早给予有效治疗镉毒性的元素和化学物的混合物，就能很大程度上防治镉对组织器官的毒害。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 镉和镉污染现状

1．2 与镉相关的疾病

1．2．1 镉对肾脏的损伤

1．2．2 镉对骨骼损伤

1．2．3 镉对生殖毒性

1．2．4 镉与癌症

1．3 镉毒性主要机制

1．3．1 镉与氧化损伤

1．3．2 镉导致机体钙稳态失衡

1．3．3 镉诱导细胞凋亡

1．3．4 镉导致表观遗传改变

1．4 镉毒性的干预与治疗

1．4．1 金属硫蛋白对镉毒性的干预与治疗

1．4．2 谷胱甘肽对镉毒性的干预与治疗

1．4．3 维生素对镉毒性的干预与治疗

1．4．4 锌对镉毒性的干预与治疗

1．4．5 硒对镉毒性的干预与治疗

1．4．6 钙对镉毒性的干预与治疗

1．4．7 铁对镉毒性的干预与治疗

1．4．8 镁对镉毒性的干预与治疗

1．4．9 络合剂对镉毒性的干预与治疗

1．5 研究内容及意义

1．6 技术路线

第二章 不同浓度镉对酿酒酵母的毒性作用

2．1 材料

2．1．1 实验菌株

2．1．2 主要试剂

2．1．3 主要仪器

2．1．4 培养基与液体配制

2．2 实验方法

2．2．1 菌种活化与保存

2．2．2 不同浓度镉对酿酒酵母生长影响

2．2．3 不同浓度镉对酿酒酵母活力影响

2．2．4 不同镉浓度下酿酒酵母活菌数变化

2．2．5 不同镉浓度下酿酒酵母胞内ROS和GSH变化

2．3 实验结果

2．3．1 不同浓度镉对酿酒酵母生长影响

2．3．2 不同浓度镉对酿酒酵母活力影响

2．3．3 不同镉浓度下酿酒酵母活菌数变化

2．3．4 不同镉浓度下酿酒酵母胞内ROS和GSH变化

2．4 本章小结

第三章 基于酿酒酵母模型对治疗镉中毒药物的筛选

3．1 材料

3．1．1 实验菌株

3．1．2 主要试剂

3．1．3 主要仪器

3．1．4 培养基与液体配制

3．2 实验方法

3．2．1 单因素实验测定7种物质对镉抑制酵母生长的恢复作用

3．2．2 正交实验筛选7种物质共同对镉抑制酵母生长的恢复作用

3．2．3 活力水平检测7种物质对镉毒性治疗效果

3．2．4 活菌数水平检测7种物质对镉毒性治疗效果

3．2．5 胞内ROS和GSH水平检测7种物质对镉毒性治疗效果

3．3 实验结果

3．3．1 单因素实验测定7种物质对镉抑制酵母生长的恢复作用

3．3．2 正交实验筛选7种物质共同对镉抑制酵母生长的恢复作用

3．3．3 活力水平检测7种物质对镉毒性治疗效果

3．3．4 活菌数水平检测7种物质对镉毒性治疗效果

3．3．5 胞内ROS和GSH水平检测7种物质对镉毒性治疗效果

3．4 本章小结

第四章 多因素混合物对小鼠镉中毒的预防和治疗效果

4．1 材料

4．1．1 实验动物

4．1．2 主要试剂

4．1．3 主要仪器

4．2 实验方法

4．2．1 动物分组与给药

4．2．2 小鼠体重和脏器的称量

4．2．3 实验小鼠肾脏和肝脏镉含量测定

4．2．4 实验小鼠肾脏中三种抗氧化酶测定

4．2．5 实验小鼠肝脏中三种抗氧化酶和丙二醛测定

4．2．6 实验小鼠组织病理分析

4．3 实验结果

4．3．1 小鼠体重和脏器重量的变化

4．3．2 实验小鼠肾脏和肝脏镉含量

4．3．3 实验小鼠肾脏中三种抗氧化酶变化

4．3．4 实验小鼠肝脏中三种抗氧化酶和丙二醛变化

4．3．5 实验小鼠组织病理分析

4．4 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果