金属硫蛋白联合锌对贫铀中毒的解毒作用和机制初探

近来，贫铀武器广泛用于战争，核电站建设等产生的贫铀废料逐渐增多，对环境和人员健康造成一定危害。已有的促排剂肾毒性较大,延迟给药效果不佳。贫铀具重金属毒性和放射毒性，在机体主要以二价铀酰离子存在。重金属可诱导机体产生金属硫蛋白(Metallothinein, MT)。MT中的巯基对重金属, 尤其二价金属离子的亲和力很强，二者结合形成稳定无毒或低毒配合物，经代谢排出体外。MT含大量巯基和低能空轨道，能清除多种自由基，具有抗电离辐射、抗突变、修复DN A和保护细胞膜等效应。若给予一定量的锌，诱导机体产生MT；同时给予外源性MT，救治贫铀中毒，可取得新突破。本课题将MT和锌用于贫铀中毒的解毒作用；用MT基因敲除小鼠(MT-/-)及野生型(MT+/+)小鼠，研究其抗自由基和解毒机制；采用RT-PCR和蛋白质芯片分析MT和锌对肾脏、肝脏相关基因表达及蛋白质图谱的影响，探索MT和锌保护贫铀损伤的机制。

贫铀(DU)是含有低放射性的重金属，而金属硫蛋白(MT)对重金属中毒具有明显的解毒效果。本研究的目的是评价锌诱导MT抗DU引起的肾毒性的效果，并探索其潜在的分子机制。首先，以8周龄SD大鼠为研究对象，按剂量10mg/kg腹腔注射DU，造成急性中毒模型。分别在注射DU前后2d给予硫酸锌（10 mg/kg），每天一次，观察给予DU 30d后各组存活率的变化及给予DU 4天后对肝、肾、脾组织的影响。然后，以6-8周龄 MT+/+小鼠和MT−/−小鼠为研究对象，分别分为4组，DU组（10mg/kg，腹腔注射DU一次）、Zn+DU组（在注射DU前2d给予硫酸锌10 mg/kg，每天一次）、Saline组（10mg/kg，腹腔注射生理盐水一次）、Zn组（在注射生理盐水前2d给予硫酸锌10 mg/kg，每天一次），给予DU或生理盐水4天后处死小鼠，评价肾脏的变化，并通过蛋白质组学的方法寻找MT发挥解毒作用的关键差异蛋白。结果表明，预先给予锌的大鼠与单纯给予DU的大鼠相比，明显提高了暴露于DU后30d的存活率，使给予DU 4天后的尿铀含量增加，肝、脾、肾铀含量降低，血清BUN、Cr及尿液NAG显著降低，并使肾脏组织金属硫蛋白MT-1、MT-2的基因表达水平明显增高，CAT含量增高，MDA含量降低，以上变化都具有统计学意义（p < 0.05）。病理学检查发现，预先给予锌的大鼠相对于单纯给予DU的大鼠，肾脏组织透明管型减少，肾小管上皮细胞脱落坏死不明显。进一步对小鼠的研究发现，MT+/+小鼠和MT-/-小鼠在DU组的肾脏组织铀含量明显增高，血Cr和BUN也明显升高，病理学损伤严重，抗超氧阴离子自由基的活力、CAT和GSH-Px显著下降，MDA含量升高，并且在MT-/-小鼠这些变化表现得更为明显；在Zn+DU组，MT+/+小鼠可提高肾脏组织MT的含量并明显改善肾脏损伤，然而，MT-/-小鼠却不能。暴露于DU后， MT-/-小鼠和MT+/+小鼠肾脏的SOD、ACY-3的表达量均降低，且MT-/-小鼠降低更明显。因此，MT在拮抗DU的肾脏毒性中发挥关键作用，而不是锌，其机制包括：一、MT与DU在肾脏内稳定结合后，促进DU的排出；二、MT作为抗氧化剂，清除肾脏组织内过多的活性氧。此外，肾脏组织SOD和ACY-3的表达可能在DU解毒过程中发挥重要作用。