低毒饮水染毒小鼠血液及器官Cd的蓄积作用

湛润生，王 惠，杨俊霞

（山西大同大学生命科学学院，山西大同 037009）

重金属镉（Cd）被广泛地应用于采矿、玻璃、电镀、蓄电池、原子反应堆等行业，并被称为是对人体健康威胁最大的有害元素之一。镉对动物体多种组织器官均有潜在的致癌性，1993 年国际肿瘤研究机构（IARC）将镉列为Ⅰ类致癌物[1]。2000 年美国毒物管理委员会（ATSDR）将重金属镉列为第6 位危害人类健康的有害有毒物质[2]。因此，即使人体摄入含量非常低的镉，只要经常性摄入，通过蓄积对机体的损害也是非常大。

为了进一步研究镉对各器官的毒害作用，将小鼠作为实验动物，以低度饮水染毒的方式染毒Cd，采用火焰原子吸收法测定并探究Cd 对小鼠血液以及肾、肝、脾、肺、心脏、大脑等各个组织器官的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

清洁级昆明种小鼠（雌雄不分），体质量18～20 g，购于山西大同大学医学院。

1.2 实验方法

将小鼠分为2 组，实验组小鼠饮用含Cd 0.1 g/L的Cd(NO3)2水溶液，对照饮用超纯水，每日饲料充足且量相同。喂食21 d 后，采用断颈法处死小鼠，并解剖。取样肾脏、肝脏、脾、肺、心脏、大脑等组织器官，分别称质量后、贮藏。从心脏取血50 µL，置于离心试管中，离心分离血细胞和血浆。参照陈亚飞[3]等研究方法处理器官组织及血细胞血浆。采用岛津（AA6800）原子吸收分光光度计测定各器官Cd含量。

采用Excel2017 和SPSS 23 软件对数据进行分析处理。

2 结果与分析

2.1 小鼠生长性能

低度饮水染毒期间，小鼠均未发生死亡现象。前15 d 对照组、实验组小鼠进食进水正常，活动量大，2 组小鼠的粪便量也无明显区别。15～21 d 以后对照组小鼠表现良好，实验组小鼠食量减少不爱活动，嗜睡、精神萎靡、毛色暗淡且反应迟钝。

2.2 血液中Cd的含量测定

从表1 小鼠血清和红细胞中Cd 质量浓度可见，实验组小鼠血清Cd 质量浓度为1.72×10−2mg/L 是对照处理小鼠血清质量浓度3.95×10−3mg/L的4.35倍，实验组小鼠红细胞Cd浓度为0.184 mg/L是对照处理小鼠红细胞质量浓度3.42×10−2mg/L的5.38倍，说明实验处理导致小鼠血清和红细胞中Cd 质量浓度升高。同时，小鼠实验组红细胞Cd 质量浓度为0.184 mg/L 是血清Cd 质量浓度1.72×10−2mg/L 的10.70 倍，小鼠对照处理红细胞质量浓度为3.42 ×10−2mg/L 是血清Cd 质量浓度3.95×10−3mg/L 的8.66倍，说明Cd 在小鼠红细胞中的蓄积作用强于在血清中的蓄积作用。

表1 小鼠血清和红细胞中Cd质量浓度/(mg·L-1)

2.3 Cd对小鼠脏器重量的影响

表2 可以看出，经过低度饮水处理的小鼠脾脏、心脏质量显著减轻（P<0.05），肾脏重量极显著减轻（P<0.01），而其他器官质量无显著性变化（P>0.05）。

表2 小鼠各器官重量值 /g

2.4 不同脏器内Cd含量

表3 可以看出，小鼠的肾脏、肝脏是Cd 离子最主要的蓄积器官，脾脏、肺脏、心脏、大脑中Cd也有所蓄积，但蓄积量明显低于肾脏和肝脏。从不同器官对Cd 的蓄积量大小顺序为：肾脏＞肝脏＞脾脏>心脏>肺脏>大脑。蒋廷亚[4]认为Cd 通过呼吸和吸收最终积累于人体肝脏，并对组织或细胞产生长久的毒性作用。Cd 对于生物体的毒害作用机制主要体现在产生氧化应激并且削弱DNA 的修复，影响细胞的信号传导和推动癌变。王晶[5−7]等认为Cd 能与酶类的巯基结合或通过竞争、替代作用，置换出细胞内的酶类金属，使机体清除自由基的能力下降，从而引起氧化损伤。因而，Cd 在各个器官中过量蓄积之后，其结构与功能都会有所损害。

表3 小鼠各器官Cd含量 /(μg·g-1)

3 讨论

盛蕾[8]认为Cd进入消化系统后会抑制铁的吸收，使生物体含铁量减少从而影响小鼠体内正常的造血功能，引起红细胞体积变小，呈小细胞低色素性贫血。徐薇[9]等认为随着血液中Cd 含量升高，Cd 会使小鼠红细胞损伤或者发生细胞溶血，进而使红细胞数目减少。因此，在研究Cd 对血液的影响时，探究Cd 对红细胞的影响比探究Cd 对血清的影响更有意义。

王文仲[10]等在试验中将小鼠腹腔分别注射80、160、240 和320 mg/kg 的CdCl2溶液，为期6 周，最终发现染毒组的肾脏系数均显著高于对照组，且随着染毒剂量的增加，肾脏系数升高愈发明显。汪纪仓[11]等为实验小鼠每周腹腔注射2 mg/kg的CdCl2溶液，连续进行了5周处理，实验组小鼠肝脏和肾脏的脏器系数升高。本试验中小鼠脏器重量的变化与染毒处理密切相关。由于小鼠脏器重量在变化的同时，体质量也有所改变，所以探究毒物对器官影响时考察脏器系数变化更为准确。脏器系数是毒理实验中非常常用的指标，这种方法简单易行并且比较敏感。这一指标不但在一定程度上可以说明实验处理对于动物的毒性影响程度，而且部分印证病理学检查的结果。

经过21 d 低毒饮水染毒后，Cd 在红细胞中的蓄积量非常明显，而在血清中蓄积量相对较少。通过分析各个不同器官实验组、对照组Cd的含量，发现不同器官对Cd 的蓄积量也有所不同，蓄积量大小顺序为：肾脏＞肝脏＞脾脏>心脏>肺脏>大脑。实验研究了Cd 在小鼠血液以及体内6 种器官的蓄积情况，这一结论为进一步探究重金属在动物体内的蓄积迁移提供了一定的基础，而Cd 在小鼠体内蓄积迁移的作用机理还需要进行更深层次的探究。