镉是一种对生物体多种脏器都有毒性的有毒重金属^〔1-3〕, 被机体吸收后, 自然排泄非常缓慢, 因此, 用解毒剂驱排体内蓄积的镉是防治镉中毒的根本措施之一。但目前临床上使用的镉解毒剂由于毒副作用较大, 使用效果不理想。本研究通过比较新合成的2种螯合剂N-对羟甲苯甲基-D-葡萄糖二硫代氨基甲酸钠(HBGD)与N-苯甲基-D-葡萄糖二硫代氨基甲酸钠(BGD)及现有螯合剂二乙基二硫代氨基甲酸钠(DDTC)、二巯基丙醇(BAL)及乙二胺四乙酸(EDTA)对镉致小鼠睾丸毒性的解毒作用, 为开发解镉中毒的高效低毒的新型解毒剂提供依据。

Z-8000型原子吸收分光光度计(日本日立公司); UV -210型分光光度计(日本岛津公司); Optima T L型冷冻离心机(美国Beckman公司); Olympas-Au-600型全自动生化分析仪(日本Olympus公司)。氯化镉(CdCl₂, AR, 北京红星化工厂); HBGD与BGD按文献〔4〕自制; DDT C (上海试剂三厂); BAL (浙江湖州食品化工厂联合公司菱湖食品化工厂); EDTA (长沙市有机试剂厂)。其他试剂均为分析纯, 所用试剂均用重蒸水配制。

CdCl₂ 临用前以生理盐水配成0.25 g/ L溶液, 各螯合剂均用生理盐水溶解, 调至pH=7.0并于临用前分别用生理盐水配成40 mmo l/ L溶液。

体重25~30 g健康昆明种雄性小鼠(江苏大学实验动物中心), 随机分为7大组(每组12只, 共84只) :生理盐水对照组、镉染毒组(Cd组)、HBGD治疗组(Cd + HBGD组)、BGD治疗组(Cd+ GD组)、DDT C治疗组(Cd+ DDTC组)、BAL治疗组(Cd+ BAL组)、EDTA治疗组(Cd+ EDTA组)。对照组小鼠腹腔注射生理盐水(10 ml/ kg), 镉染毒组及各治疗组小鼠腹腔注射CdCl₂溶液(Cd 2.5 mg/ kg), 各大组再各分为2个组(每组6只), 其中一组于染镉30 min后分别给各治疗组腹腔注射相应螯合剂(400 μmol/ kg), 对照组及镉染毒组分别腹腔注射生理盐水, 另一组则于染镉24 h后注射螯合剂。各组均于螯合剂治疗24 h后摘眼球采血, 再迅速处死小鼠, 摘出睾丸, 称重。血清用于有关生化指标测定, 睾丸用于脂质过氧化物(LPO)值及Cd含量测定。

方法见文献〔4〕。将对照组(一次腹腔注射生理盐水)雄性小鼠、染镉组(Cd 1.25 mg/ kg, 腹腔注射)雄性小鼠及螯合剂治疗组(先注射Cd 1.25 mg/ kg, 30 min后腹腔注射400 μmol/ kg相应螯合剂)雄性小鼠各6只(均为10周龄), 饲养7 d (以染毒组计算)后, 与同等条件下饲养的健康成年雌性小鼠(12周龄)按1:2合笼, 1周后取出雄鼠处死, 雌鼠于合笼后第18 d处死, 剖腹取出子宫, 观察并计算妊娠率。

睾丸经HNO₃-HClO₄湿法消化后用原子吸收分光光度法测定其中镉含量; 脂质过氧化物(LPO)值测定采用硫代巴比妥酸(TBA)法^〔5〕, 以1, 1, 3, 3-四乙氧基丙烷(TEP)为标准, 单位以组织匀浆液每g蛋白中与TBA反应产物(TBARS)的μmol数表示。蛋白质测定采用Lowry法^〔6〕, 以小牛血清白蛋白为标准; 乳酸脱氢酶(LDH)活性测定采用Olympas-Au-600全自动生化分析仪。

采用SPSS 9.0统计软件进行t检验。

表 1

表 1 镉染毒后各螯合剂对小鼠睾丸中镉和必需金属浓度(Lg/ g湿组织)的影响( x ± s)

表 1 镉染毒后各螯合剂对小鼠睾丸中镉和必需金属浓度(Lg/ g湿组织)的影响( x ± s)

由表 1可见, 染镉(2.5 mg / kg, 腹腔注射)后, 小鼠睾丸中镉浓度显著升高, 睾丸中钙、铁、锌等必需金属浓度也显著高于对照组; 染镉30 min后分别腹腔注射各螯合剂(400 μmol/ kg), 24 h内除EDTA外均能明显降低睾丸中镉浓度及抑制钙、铁、锌等金属浓度的增加, 其中以HBGD和BGD的效果最好; 染镉24 h再分别注射各螯合剂, 除BAL外, 小鼠睾丸中各金属浓度变化与30 min治疗基本相似, 仍以HBGD和BGD治疗效果最好。而镉染毒组小鼠睾丸中镉有升高趋势, 表明镉在睾丸中半衰期较长, 自然排泄缓慢。BAL与EDTA虽有降低睾丸中镉和抑制钙、铁、锌浓度升高的趋势, 但与染镉组比较, 差异无统计学意义。

表 2

表 2 镉染毒后各螯合剂对小鼠睾丸LPO的影响( x ± s)

表 2 镉染毒后各螯合剂对小鼠睾丸LPO的影响( x ± s)

由表 2可见, 染镉后, 小鼠睾丸LPO值明显升高; 镉染毒30 min分别注射各螯合剂, 24 h后HBGD、BGD、DDTC及BAL对镉引起的LPO值升高均有明显抑制作用, 其中HBGD和BGD效果最好。而EDTA虽有降低睾丸LPO值的趋势, 但与染毒组比较, 差异无统计学意义。镉染毒24 h分别注射各螯合剂, HBGD、BGD及DDTC明显抑制了睾丸LPO值的升高。

表 3

表 3 镉染毒后各螯合剂对小鼠血清LDH活性的影响(x ± s)

表 3 镉染毒后各螯合剂对小鼠血清LDH活性的影响(x ± s)

实验结果表明, 镉染毒后小鼠血清LDH活性显著高于对照组; 染镉30 min及24 h后, HBGD、BGD、DDTC对镉引起的小鼠血清LDH活性升高均有明显抑制作用, HBGD与BGD效果更好。

表 4

表 4 镉染毒后各螯合剂对小鼠生殖能力的影响(n=12)

表 4 镉染毒后各螯合剂对小鼠生殖能力的影响(n=12)

生殖试验结果显示, 染镉(1.25 mg/ kg, 腹腔注射)组小鼠的生育能力明显低于对照组, 且妊娠小鼠的平均胎仔数也明显低于对照组; 染镉30 min腹腔注射各螯合剂(400 μmol/ kg), 对镉引起的雄性小鼠生育能力的下降有明显的改善作用, 其中HBGD和BGD效果最好。

本研究结果表明, 二硫代氨基甲酸类螯合剂HBGD、BGD、DDTC对镉致小鼠睾丸毒性有明显的解毒作用; 巯基类螯合剂BAL对染镉小鼠的上述作用仅在染毒短期内治疗有效; 而氨羧类螯合剂EDTA相应的作用不明显。

有报道, HBGD及BGD可与Cd²⁺形成组成比1:2的脂溶性螯合物, 其易经胆汁随粪例排出体外^〔7〕, 由于它们含有亲水性葡萄糖基, 所以还可促进镉经肾脏从尿液的排出。虽然DDTC对镉致小鼠睾丸毒性有较明显的解毒作用, 但因镉与DDTC形成亲脂性大的螯合物, 用DDTC治疗会产生镉在脑中的重新分布, 导致脑中镉浓度增加^〔7〕, 因而不良反应较大。而HBGD与BGD与镉所形成的螯合物也有一定的脂溶性, 但均未见它们引起镉在脑中重新分布^{〔7, 8〕}。这可能是因为HBGD及BGD分子量大于DDTC, 且分子中引入了亲水性的葡萄糖基及易产生位阻效应的苯环, 其与Cd²⁺所形成的镉配合物通过血脑屏障的能力相对较差所致。

BAL对镉的解毒作用仅在短期内有效, 其原因目前尚不清楚, 有待进一步研究。而氨羧类螯合剂EDTA对镉的解毒作用较上述其他螯合剂差, 这可能与进入细胞的能力较差有关^〔9〕。

此外, 已测得HBGD、BGD、DDTC、BAL及EDTA的半数致死量(LD₅₀)值分别为1.1×10⁴, 4.3×10³, 1.4×10³, 86.8, 5.5×10³mg/ kg ^〔10〕, 表明HBGD与BGD的自身毒性小, 因此, HBGD和BGD有望成为镉中毒的有效解毒剂。