中国公共卫生  2011, Vol. 27 Issue (9): 1139-1140   PDF    
引用本文
荆俊杰, 谢吉民, 陈敏, 陆晓菁, 吴云龙. 不同螯合剂对锰致小鼠肝脏毒性解毒效果评价[J]. 中国公共卫生, 2011, 27(9): 1139-1140.
JING Jun-jie, XIE Ji-min, CHEN Min, et al. Effects of chelating agents on liver toxicity induced by acute manganese exposure in mice[J]. Chinese Journal of Public Health, 2011, 27(9): 1139-1140.
不同螯合剂对锰致小鼠肝脏毒性解毒效果评价
荆俊杰, 谢吉民 , 陈敏, 陆晓菁, 吴云龙    
江苏大学化学化工学院, 江苏镇江212013
收稿日期: 2011-04-15.
基金项目: 江苏省基础研究计划(BK2010144);镇江市科技发展计划(社会发展)(SH2010025)
作者简介: 荆俊杰(1975- ),男,江苏丹阳人,博士在读,主要从事环境毒理学研究。
通讯作者: 谢吉民,E-mail:xiejm391@sohu.com
摘要: 目的 研发高效的锰中毒解毒剂。方法 小鼠一次性腹腔注射MnCl2(100 mg/kg),24 h后分别给予L-组氨酸(L-His)、乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙基二硫代氨基甲酸钠(DDTC)、meso-2,3-二巯基丁二酸(DMSA)及N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)等五种螯合剂(2 mmol/kg,腹腔注射),观察小鼠血清天冬氨酸转氨酶(AST)、丙氨酸转氨酶(ALT)和乳酸脱氢酶(LDH)活性、肝脏脂质过氧化物值(LPO)和肝脏组织中锰、钙、锌浓度变化。结果 染锰2 d后小鼠血清AST、ALT和LDH活性分别达(251.00±74.28)、(141.00±21.04)、(1393.51±202.01)U/L,肝脏中LPO值为(2.88±0.29)μmol/g prot,锰浓度(18.34±4.74)μg/g,明显高于对照组,差异有统计学意义(P＜0.05),L-His和NAC对染锰引起的血清LDH、AST、ALT活性及肝LPO和锰含量升高有明显抑制作用。结论 L-His和NAC对锰致小鼠肝脏毒性有较好解毒作用,有望成为理想的锰解毒剂。
关键词: 锰     螯合剂     肝脏     解毒作用     小鼠    
Effects of chelating agents on liver toxicity induced by acute manganese exposure in mice
JING Jun-jie, XIE Ji-min , CHEN Min, et al    
School of Chemistry and Chemical Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China
Abstract: Objective To develop a new antidotes for manganese(Mn).Methods Mice were injected intraperitoneally with MnCl2(100mg MnCl2/kg).Twenty-four hours after the MnCl2 treatment,the mice were injected intraperitoneally with one of the five chelating agents(2 mmol/kg for each),such as L-histidine(L-His),ethylene diaminetetraacetic acid (EDTA),diethyldithiocarbamate(DDTC),meso-2,3-dimercapto succinc acid(DMSA),and N-acetylcysteine(NAC),respectively.The effects of the chelating agents on activities of lacatate dehydrogenase(LDH),aspartate transcarbamoylase (AST)and alanine aminotranferase(ALT)in serum,lipid peroxidation(LPO),and concentrations of Mn,Ca,Zn in liver of the mice induced by the acute manganese exposure were studied.Results Mn injection significantly increased the activities of AST(251.00±74.28),ALT(141.00±21.04),and LDH(1393.51±202.01IU/L)in serum,and LPO level (2.88±0.29μmol/g prot),as well as the concentrations of Mn(18.34±4.74 g/g wet tissue)in the liver of the mice (P < 0.05)two days after the MnCl2 injection.L-His and NAC effectively prevented the increases of the indicators.Conclusion L-His and NAC are effective detoxification for the liver toxicity induced by acute Mn exposure in the mice and could be used as antidotes of manganismus.
Key words: manganese     chelating agent     liver     detoxication     mice    

锰是人及动植物所必需的微量元素之一,但摄入过量锰则会对人和动物多种器官产生危害〔1, 2, 3〕。随着锰大量使用,特别是使用甲基环戊二烯三羰基锰(MMT)替代四乙基铅作为汽油抗爆剂后,锰正快速扩散到环境中〔1〕,对人体健康造成的威胁日趋严重。使用解毒剂驱排体内蓄积的锰,是防治锰中毒的根本措施之一,但目前临床上锰解毒剂由于毒副作用较大,因而效果均不理想。本研究通过比较内源性物质螯合剂L-组氨酸(L-His)与现有人工合成的螯合剂乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙基二硫代氨基甲酸钠(DDTC)、meso-2,3-二巯基丁二酸(DMSA)、N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)对锰引起小鼠肝脏毒性的解毒作用,为研发高效低毒新型解毒剂提供依据。

1 材料与方法1.1 仪器与试剂

电感耦合等离子体-原子发射光谱法(ICP-OES)等离子发射光谱仪(美国瓦里安公司);Olympus-Au-2700全自动生化分析仪(日本奥林巴斯公司);UV-2450型紫外可见分光光度计(日本岛津公司)。氯化锰(MnCl2·4H2O,AR)、L-His、DDTC、NAC(国药集团化学试剂有限公司),EDTA(长沙市有机试剂厂);DMSA(美国Sigma-Aldrlch公司);丙二醛(malondialdehyde,MDA)试剂盒(南京建成生物工程研究所),其他试剂均为国产分析纯,所用试剂均以重蒸水配制。

1.2 实验动物

健康昆明种雄性小鼠(江苏大学实验动物中心),42只,体重25~30g,实验动物许可证号:SYXK(苏)2008-0024。

1.3 分组与处理

随机将小鼠分为对照组、染锰组、L-His、EDTA、DDTC、DMSA、NAC组,每组6只。对照组小鼠腹腔注射生理盐水10mL/kg,染锰组及各螯合剂干预组小鼠腹腔注射MnCl2溶液(100mg/kg),24h后,各螯合剂干预组腹腔注射相应螯合物(2mmol/kg),对照组及染锰组分别腹腔注射等量生理盐水。24h后摘眼球采血,迅速处死小鼠,摘出肝脏,称重。血清用于生化指标测定,部分肝脏用于LPO测定,其余部分经HNO3-HClO4湿法消化后,测定锰、钙、锌浓度〔4〕。

1.4 指标测定

各金属浓度测定采用等离子发射光谱法。血清天冬氨酸转氨酶(aspartate transcarbamoylase,AST)、丙氨酸转氨酶(alanine aminotranferase,ALT)及乳酸脱氢酶(lacatate dehydrogenase,LDH)活性测定采用全自动生化分析仪;脂质过氧化物值(lipid peroxidation,LPO)测定采用硫代巴比妥酸法〔5〕,以1,1,3,3-四乙氧基丙烷(TEP)为标准,单位以生成MDA的nmol数表示,MDA采用试剂盒法。

1.5 统计分析

数据用x ± s表示,采用SPSS 13.0软件进行统计分析,组间比较采用t检验,以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果2.1 各螯合剂对小鼠血清AST、ALT及LDH活性影响(表 1)
表 1 螯合剂对小鼠血清AST、ALT及LDH活性影响(U/L，x ± s，n=6)

染锰组小鼠血清AST、ALT及LDH酶活性均明显高于对照组。L-His和NAC明显抑制AST、ALT及LDH酶活性升高,DMSA和DDTC抑制作用较差,而EDTA对3种酶活性未见明显抑制作用。

2.2 螯合剂对小鼠肝脏LPO值影响

对照组、染锰组、L-His、EDTA、DDTC、DMSA、NAC组小鼠肝脏LPO值分别为(1.30±0.16)、(2.88±0.29)、(1.48±0.21)、(2.68±0.36)、(2.38±0.36)、(2.18±0.30)、(1.53±0.44)μmol/gprot。与对照组比较,染锰组明显升高,差异有统计学意义(t=11.686,P＜0.01)。与染锰组比较,L-His和NAC组LPO明显降低,DDTC和DMSA对肝脏LPO值升高也有较明显抑制作用,差异均有统计学意义(t=2.650~9.576,P<0.05)。

2.3 螯合剂对小鼠肝脏和肾脏中锰、钙、锌浓度影响(表 2)
表 2 各螯合剂对小鼠肝脏中Mn、Ca、Zn浓度影响(μg/g，x ± s，n=6)

染锰组小鼠肝脏中锰含量明显高于对照组。除EDTA外,其他各螯合剂对染锰引起的肝脏中钙浓度增加和锌浓度降低均有明显抑制作用。其中NAC和L-His驱过量锰和抑制钙浓度与锌浓度改变的效果最好。

3 讨论

本研究首次使用L-His作为锰中毒解毒剂,并与传统重金属解毒剂EDTA、DDTC、DMSA及NAC对锰致小鼠肝脏毒作用影响进行了比较。结果表明,L-His和NAC均能有效抑制锰染毒引起的小鼠血清AST、ALT及LDH酶活性和肝脏LPO值升高,并明显减少小鼠肝脏中锰浓度和抑制染锰引起的肝脏中钙浓度增加和锌浓度降低。各螯合剂干预效果不尽相同,可能是各螯合剂与锰结合的能力不同所致。L-His中的咪唑基能与Mn(Ⅱ)形成比较稳定的配合物从而能有效地降低Mn(Ⅱ)毒性〔5〕;而DDTC、DMSA中的巯基与Mn(Ⅱ)形成的配合物的稳定性较差〔5, 6〕,因而解毒效果不理想。

徐兆发等〔7〕研究了NAC对锰致大鼠氧化损伤影响,发现NAC对亚急性染锰所致的氧化损伤具有一定解毒作用,与本研究结果一致。本研究结果还表明,氨羧类螯合剂EDTA对锰的解毒作用较其他螯合剂差,这可能是其进入细胞的能力较差所致〔8〕。此外,由于L-His、NAC为氨基酸类物质,对人体无毒,因此有望成为锰中毒的理想解毒剂。

参考文献
〔1〕 荆俊杰,谢吉民.微量元素锰污染对人体的危害[J].广东微量元素科学,2008,15(2):6.
〔2〕 荆俊杰,谢吉民,陈敏,等.锰对小鼠肺和肝脏脂质过氧化作用的影响[J].中国公共卫生,2009,25(10):1242-1244.
〔3〕 荆俊杰,陆晓菁,陈敏,等.锰对小鼠脑和肝脏脂质过氧化及其铁、锌的影响[J].毒理学杂志,2009,23(2):138-140.
〔4〕 陈敏,谢吉民,荆俊杰,等.氧化汞染毒小鼠各脏器中镉和微量元素的测定及分析[J].光谱实验室,2000,17(5):525-526.
〔5〕 陈敏,谢吉民,荆俊杰,等.五种螯合剂对镉致小鼠脏器脂质过氧化作用的影响[J].环境与职业医学,2003,20(3):222-224.
〔6〕 谢吉民,陈敏,赵干卿,等.螯合剂对小鼠体内镉的排泄与分布的影响[J].江苏大学学报:自然科学版,2005,26(6):547-549.
〔7〕 徐兆发,徐斌,贺安宁,等.亚硒酸钠和N-乙酰半胱氨酸对锰致大鼠氧化损伤的影响[J].工业卫生与职业病,2007,33(6): 321-323.
〔8〕 陈敏,宋霞,田晓雷,等.新型螯合剂和对镉致小鼠睾丸毒性的解毒作用[J]. 中国公共卫生,2007,23(4):470-472.