同步辐射技术研究纳米硒对大鼠汞中毒的预防与解毒作用及机理

China is one of the biggest producers, consumers and emitters of mercury, which is extremely toxic. It is important to prevent and decrease the adverse effects of mercury to human being. Selenium is an essential trace element. Nano-sized selenium (nanoSe) is more bioavailable with lower toxicity than other selenium forms. Besides, it also has the peculiar effects of nanomaterial itself, like the small-size effect. In this proposal, we will study the prevention and detoxification effects of nanoSe on mercury (including inorganic mercury and organic mercury) poisoned rats and the underlying mechanism. We will first study the absorption, distribution, metabolism and excretion behavior of nanoSe at different doses in rats. To study the prevention effect, the rats will be given both nanoSe and mercury simultaneously through gavage; To study the detoxification effect, the rats will be given mercury to reach a sub-acute status, then be given nanoSe. The body weight, biological behaviors, organ coefficients, the elemental level and speciation, the biochemical indexes will be checked. Furthermore, we will use the synchrotron radiation-based technologies, including XAS, XRF, XRD and SAXS to study the distribution, transformation and metabolism of mercury and selenium in rats. Through all these effects, the underlying mechanism of nanoSe on the prevention and detoxification of mercury poisoning will be revealed. This will shed lights on the health protection of mercury-exposed people and the detoxification in mercury poisoned people.

汞是剧毒重金属元素之一，而我国是汞生产、消费和排放大国。探索预防和降低汞对人体健康影响的可能途径具有重要社会意义。硒是机体必需元素，纳米硒具有生物利用度高、毒性低及小尺寸效应等优点。本项目以大鼠为模式动物，研究纳米硒对汞中毒的预防与解毒作用与机理。项目首先研究纳米硒在大鼠体内的吸收、分布、转化与排出行为。通过同时灌胃给予大鼠不同剂量纳米硒和氯化汞或氯化甲基汞，研究纳米硒对汞中毒的预防作用；通过先建立大鼠亚急性汞中毒模型，然后灌胃给予不同剂量的纳米硒，研究纳米硒对汞中毒大鼠的解毒作用。考察的指标包括体重、生物学行为及脏器系数，汞、硒含量与形态，生化指标的变化等。项目将充分利用基于大科学装置的同步辐射XAS、XRF、XRD及SAXS研究大鼠体内汞、硒的分布、转化与代谢；胡须中汞、硒分布及胡须中衍射峰的变化，从而揭示纳米硒对汞中毒的预防与解毒机制。本研究可为涉汞人员健康防护与治疗提供依据。

汞是剧毒重金属元素之一，而我国是汞生产、消费和排放大国。探索预防和降低汞对人体健康影响的可能途径具有重要社会意义。本项目以大鼠为模式动物，研究纳米硒对汞中毒的预防与解毒作用与机理。项目首先初步阐明纳米硒在大鼠体内的吸收、分布、转化与排出行为，采用μ-XRF检测纳米硒和亚硒酸钠灌胃后硒在大鼠胃肠道的分布，发现两种形态Se在肠道的吸收作用有所不同，纳米硒更容易经胃肠道系统被吸收，再分配到其他脏器。研究纳米硒对甲基汞中毒的预防作用时发现，纳米硒和亚硒酸钠均可促进肝脏和肾脏和脑的Hg的排出作用，纳米硒作用强于亚硒酸钠，但在肝脏和肾脏排汞作用没有显著性差异，而对脑中的排汞作用有显著性差异。纳米硒并没有促进汞通过粪便排出。纳米硒可降低血清中甲基汞浓度且在改善甲基汞的神经毒性方面起到重要作用。另外，纳米硒能够有效的抑制甲基汞暴露引起的肠道炎症，对小肠绒毛损伤起到恢复作用。研究纳米硒对无机汞中毒大鼠的预防作用时发现，无机汞与纳米硒同时暴露的作用靶器官为肝脏、肾脏和脑。纳米硒和亚硒酸钠均可降低汞在脏器的蓄积，而纳米硒更能促进汞通过粪便排出。研究纳米硒对甲基汞中毒大鼠的解毒作用是发现，纳米硒组体重增长普遍高于亚硒酸钠组，甲基汞暴露后会进入脑、肝脏和肾脏，并引起机体的免疫反应。补硒可以促进血液中的汞向这些器官转移，纳米硒组汞含量显著低于对照组，且更容易使甲基汞发生去甲基化。研究纳米硒对无机汞中毒大鼠的解毒作用是发现，无机汞在大鼠的主要作用靶器官为肝脏和肾脏。与纳米硒相比，亚硒酸钠更容易促进无机汞在组织、脏器中的蓄积。探索纳米硒对汞中毒的预防和解毒作用机理发现，补充纳米硒后血清中92.2%的硒和91.5%的汞与SelP结合，可能形成了(Hg-Se)40-SelP复合物，证实SelP参与Hg/Se的相互作用及汞的累积和解毒过程。另外，补充硒后对肠道微生物群落结构的恢复可能是硒预防和治疗汞中毒的重要原因。