鎘致腎功能損害的預后與尿蛋白質(zhì)組.pdf

1、長期的職業(yè)或環(huán)境鎘暴露可引起多器官損傷,腎臟是鎘慢性毒作用的主要靶器官,腎小管為靶部位。鎘慢性毒作用以低分子量蛋白尿為特征,尿金屬硫蛋白(UMT)、β2-微球蛋白(UB2M)等是常被用于反映腎小管損傷的生物標志。鎘在人體內(nèi)的半衰期很長,即使接觸停止,大部分既往蓄積的鎘仍繼續(xù)停留在人體內(nèi)。停止或減少鎘接觸后,鎘致腎功能損害的預后引起了國際學術(shù)界的普遍關(guān)注。
　　對華東某鎘污染區(qū)的環(huán)境監(jiān)測和流行病學調(diào)查顯示,食用當?shù)刈援a(chǎn)大米是當?shù)鼐用?/p>

2、最主要的鎘接觸來源,自1996年起,當?shù)鼐用裢Ｖ故秤面k污染的自產(chǎn)大米。本課題組分別于1995年、1998年、2006年先后對該地區(qū)居民進行了三次健康調(diào)查,通過觀察和比較鎘接觸降低后腎功能預后情況,探討相關(guān)的影響因素。對先后參加過1995年和1998年調(diào)查的148名居民的1995年尿鎘水平與UB2M、尿白蛋白(UALB)變化情況分析后發(fā)現(xiàn),接觸水平下降前的尿鎘水平是影響腎功能預后的重要因素,而10μg/g Cr是一重要的閾值,尿鎘水平低于

3、此值時腎功能損傷是可逆的,否則不可逆、甚至進一步惡化。2006年底,本課題組對參加過上述1998年調(diào)查的居民再次進行調(diào)查,隨訪到475名受訪者。研究發(fā)現(xiàn),時隔八年后,隨著環(huán)境鎘接觸的降低,居民血鎘水平下降明顯,而尿鎘變化并不顯著。通過比較前后兩次調(diào)查中尿N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(UNAG)和UB2M的平均值顯示,居民總體的腎小管功能狀況并無顯著恢復、甚至出現(xiàn)惡化趨勢,特別是,既往過量的UB2M排泄是腎功能不良預后的危險因素;而U

4、ALB水平卻明顯降低,意味著腎小球功能的改善。除了既往鎘接觸水平,還發(fā)現(xiàn)鎘致腎小管損傷僅在特定的性別或年齡組出現(xiàn)恢復的跡象。
　　人群研究有很多不確定因素,比如接觸劑量、時間及接觸途徑,需要受到嚴格控制的動物試驗加以佐證。為闡明金屬硫蛋白(MT)在鎘暴露致腎功能損傷發(fā)生和預后中的作用,建立了兩個動物模型。第一個模型將雄性Wistar大鼠分別進行鋅、銅預處理,皮下注射鎘-金屬硫蛋白復合物(CdMT)造成急性鎘中毒,觀察到不同劑量鎘染

5、毒后,鋅或銅誘導動物肝MT中金屬含量比例存在差異,銅/鎘高于鋅/鎘,即與鎘相比,銅更易將MT結(jié)合鋅取代,并認為肝臟中非MT結(jié)合鋅也是影響與MT結(jié)合的金屬離子穩(wěn)態(tài)的重要因素。第二個模型將Wistar大鼠經(jīng)飲用水染鎘12周,之后停止染毒、繼續(xù)觀察16周。該試驗選取的染毒途徑、時間是為了模擬生活在鎘污染區(qū)普通居民的鎘接觸情況,旨在通過MT免疫組化法測定和比較終止鎘染毒前后大鼠肝、腎組織MT表達情況,探討其與以UNAG、UMT為指標的腎功能損傷

6、預后的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn),亞慢性經(jīng)口染鎘后大鼠肝臟和腎臟MT增加;當染毒終止后,肝臟鎘負荷下降而肝臟MT水平上升。到28周后,低劑量組雄性大鼠UNAG降低和所有劑量組UMT下降,可能預示著由肝臟轉(zhuǎn)運至腎臟的CdMT減少和腎小管功能的部分恢復。這些發(fā)現(xiàn)有助于揭示人類停止鎘接觸后機體功能的變化過程,并提示個體間合成MT能力的差異可能是鎘致腎毒性發(fā)生的重要因素。
　　蛋白質(zhì)組學技術(shù)的出現(xiàn)為鎘致腎功能損害及其預后研究提供了新的思路。為了解鎘致

7、腎損傷尿蛋白質(zhì)表達情況,采用增強激光解析電離-飛行時間質(zhì)譜(SELDI-TOF MS)蛋白質(zhì)芯片技術(shù),對飲水染鎘試驗中雄鼠染毒前(0周)和染毒后第2、4、8、12周尿樣進行分析。結(jié)果顯示,鎘處理組大鼠在不同時點的尿液蛋白質(zhì)峰數(shù)目與對照組基本相同,主要集中在2000-5000Da、8000-12000Da、17000-19000 Da3個分子量區(qū)域內(nèi),但是對照組的蛋白質(zhì)峰強度比鎘處理組低很多。鎘處理組大鼠尿液平均有11個蛋白質(zhì)峰,與對照組

8、相比都表達上調(diào)。此外,對照組大鼠尿液中蛋白排泄量基本保持恒定,而鎘處理組大鼠的蛋白峰強度呈現(xiàn)出時間-效應趨勢。據(jù)此,初步了解鎘接觸早期尿蛋白峰的強度和分布模式,并揭示染毒劑量高低與差異蛋白峰出現(xiàn)時間先后的關(guān)系,有助于篩選出一組能反映腎功能損傷的敏感的生物標志,為鎘腎毒性的早期防護和預后研究提供依據(jù)。SELDI分析提供的信息有限,為獲取鎘致腎損傷及其預后的尿蛋白質(zhì)表達譜,利用雙向凝膠電泳(2DE)技術(shù)分析大鼠飲水染鎘試驗尿樣和華東某地鎘污

9、染區(qū)居民尿樣,獲取銀染的雙向電泳圖像,經(jīng)比較發(fā)現(xiàn):鎘性腎損害尿蛋白質(zhì)組(大鼠)及其不同預后尿蛋白質(zhì)組(人)的差異主要出現(xiàn)在低分子量區(qū)域,表明慢性鎘中毒的損傷與預后均以低分子量蛋白尿為特征;同性別的各劑量組大鼠尿蛋白分布模式基本上是一致的,而不同個人之間的蛋白分布模式差異卻很大。進一步利用雙向差異凝膠電泳結(jié)合基質(zhì)輔助激光解析電離-飛行時間質(zhì)譜(2DE DIGE withMALDI-TOF MS)技術(shù)分析差異表達,鑒定出常用的鎘腎毒性效應指