镉暴露致肾损伤机制及其防治的研究

陈宇翔

【摘 要】镉是一种广泛分布于自然环境中的有毒重金属元素，可通过粮食及水源等进入人体从而慢性蓄积，进而对多种器官、组织和系统造成损害，其中将近1/2的镉沉积于肾脏，导致肾脏损伤，发展为慢性肾脏疾病。因此本文对镉暴露致肾损伤可能的机制如氧化应激、细胞凋亡、自噬等及其防治方法进行了总结。

【关键词】镉;肾毒性;氧化应激;凋亡;自噬;防治

【中图分类号】R994.6【文献标识码】A【文章编号】1672-3783（2020）11-33--02

镉（cadmium，Cd）是自然环境中可对人体造成严重危害的有毒重金属污染物，且已被美国国家毒理学规划处和国际癌症研究署划入人类Ⅰ类致癌物的范畴。由于全球经济发展的需求，世界范围内排入自然界的Cd总量已达30000吨每年，且Cd可随食物及饮水等途径蓄积于人体，而肾脏是Cd积累的主要部位，Cd中毒首先受损的器官[1-2]，表现为细胞原有的氧化还原稳态被破坏，内质网出现自噬、凋亡等，从而引起严重的肾功能障碍，最终演变为肾衰竭。

1镉致肾损伤机制

1.1氧化应激

氧化应激是Cd致肾损伤的重要环节。正常情况下，过多的活性氧（reactive oxygen species，ROS）可被细胞的抗氧化系统清除，但当ROS生成的量超过体内抗氧化酶的消除作用时，就会导致ROS在细胞内蓄积，出现脱氧核糖核酸断裂、蛋白质变性、脂质过氧化等现象[3].体内的Cd还可结合抗氧化酶的巯基，减弱其活性，从而减弱机体消除氧自由基的功能。也有研究表明Cd能够改变血红素加氧酶1的活性，造成细胞内ROS过多的蓄积以致生物膜上的脂质过氧化，进而引起生物膜结构的改变、流动性的降低、通透性的增加，最终导致细胞功能出现紊乱。

1.2细胞凋亡

已有研究表明，細胞的凋亡率与Cd的浓度呈正相关关系。马静等[4]将人肾近曲小管上皮细胞用不同浓度的氯化镉染毒时发现，当氯化镉的浓度增加时，细胞早、中晚期凋亡率以及坏死率都增高。此外，有氯化镉染毒大鼠肾小管上皮细胞的试验也显示细胞凋亡率随氯化镉浓度的升高而升高。而当Cd作用于线粒体时，生成的大量ROS可改变线粒体膜的通透性，使膜电位降低，减少ATP的生成，进而致使细胞凋亡。此外，王乐乐等[5]发现在用不同浓度Cd染毒大鼠时，其肾脏细胞中促凋亡蛋白Bax的表达会随Cd浓度的增加而增加，而抑凋亡蛋白BCL-2的表达却降低。

1.3自噬

自噬是一种能够清除和降解胞内受损细胞器以维持细胞生理功能的自我保护方式。但当细胞受损程度过高时，自噬反而会引导细胞死亡。其中分子伴侣介导的自噬是指溶酶体可以识别与目标蛋白结合的伴侣蛋白HSC-70并经LC3B、AKT、Beclin1等机制使其降解。秦永刚等[6]的研究显示，当用不同浓度的氯化镉染毒大鼠时，染毒组大鼠肾组织Beclin1和LC3B的表达水平会随氯化镉浓度的升高而升高，呈剂量-效应关系，由此可见Cd能诱导肾脏细胞自噬。

2镉致肾损伤的防治方法

ROS的蓄积以及肾脏组织抗氧化能力的减弱是肾受损的重要环节。有研究显示，VitC和VitE、某些植物提取物如芦根多糖等可使肾组织中SOD、GSH-PX、CAT的活性升高，MDA、BUN的水平下降从而对镉所致的肾损伤具有保护作用。Malgorzata[7]等在研究中发现锌、钼等微量元素可与Cd竞争巯基，并且锌可与巯基结合生成硫醇盐，进而防止Cd再与巯基结合生成二硫键。此外，锌还能竞争结合金属硫蛋白以减少组织器官对Cd的吸收。

3结论与展望

综上所述，Cd作为一种严重污染环境的有害重金属元素，在人体中主要蓄积于肾脏，并可直接造成肾组织损伤。当今，Cd蓄积引起中毒的机制还未完全阐明，临床也尚未发现有针对性的医治办法，因此，在已知肾是Cd最主要沉积部位的情况下，致力于探究Cd致肾损伤的机制及其防治办法就成为了解开难题的关键所在。近年来，经过国内外研究人员的大量试验，现已从分子生物学的水平上看清了部分Cd致肾损伤的机制，而接下来，防治药物的研发以及应用于临床的路程虽然坎坷而遥远，但对于减少疾病伤亡而言具有远大的意义。

参考文献

周庆彪，刘颖，孔德钦，张佳欣.硒对慢性镉暴露致大鼠肾损伤的保护作用与机制[J].癌变·畸变·突变，2018，30（01），1-7.

Wang Y，Wu Y，Luo K，et al.The protective effects of selenium on cadmium-induced oxidative stress and apoptosis via mitochondria pathway in mice kidney[J].Food and Chemical Toxicology，2013，58：61-67

Cannino G，Ferrnggia E，Rinaldi AM.Proteins participating to the post—transcriptional regulation of the mitochondrial eytochrome c oxidase subunit IV via elements located in the 3UTR[J].Mitoehondrion，2009，9（6）：471—480

马静，易建华，李鑫，等.镉致人肾近曲小管上皮细胞氧化损伤及凋亡的实验研究[J]. 现代预防医学，2010，37（1）：96-98.

王乐乐，刘江正，刘萌萌，等.镉暴露致大鼠肾损伤的量效关系及其机制[J].癌变·畸变·突变，2016，28（6）：446-452.

秦永刚，李晨旭，李雷，等.自噬在镉致大鼠肾脏损伤中的作用[J].吉林大学学报（医学版），2015，41（2）：213-217.

MalgorzataGS，Brz6ska MM，Rogalska J，et aL Effect of zinc supplementation on glutathione peroxidase activity and selenium concentration in the scl”uln，liver and kidney of rats chronically exposed to cadmium[J].J Trace Elem Med Bid，2012，26（1）：46-52