镉的毒性和毒理学研究进展
土壤镉污染现状及危害研究进展_冉烈
镉会对植物生长产生不利的影响． 镉也是植 物生长的非必需元素，当植物体内的镉积累到一 定程度时，植物就会表现出毒害症状，镉毒害阻 碍植物根系生长，抑制水分和养分的吸收，引起 一系列生理代谢紊乱，如叶绿素、糖和蛋白质合 成受阻，光合强度下降和一些酶的活性改变，最 终导致产量减少［31］． 镉在土壤植物系统中的迁 移直接影响到植物的生理生化特征和生长发育， 从而影响作物的产量和品质． 目前对镉毒害的研 究主要集 中 在 镉 对 植 物 地 上 部 分 的 影 响 方 面， 如： 对植物的光合作用和蒸腾作用以及对植物产 品的产量和质量的影响等方面［32 － 35］．
镉首先 破 坏 植 物 的 根 部，如 伤 害 核 仁、改 变 RNA 合成、影响质子泵的活性等． 镉可与酶活性中 心或蛋白质中巯基结合，还可取代金属硫蛋白中 的必需元素（ Ca2 + 、Mg2 + 等） ，导致必需元素的缺 乏，从而干扰细胞正常代谢过程． 镉还可以使植物 叶绿素酶活性增强，导致叶绿素分解速度加快和 叶绿素含量降低，从而抑制植物的光合作用 ． ［36］ 虽然镉是植物非必需元素，但镉是植物易累积的
镉与含羟基（ － OH） 、巯基（ － SH） 等多种基 团的蛋白质分子结合后生成的镉 － 蛋白质，能抑 制许多酶系统，甚至使酶失去生物活性，导致肾、 肝等器官中酶系统正常的生理功能受到破坏，从 而影响人体对蛋白质、脂肪以及糖类等营养物质 的消化和吸收，引发高血压等多种疾病［6，25］． 镉
可与锌蛋白酶发生亲合反应，使那些需要锌的酶 的生理功能受到干扰，降低其生物活性，使人易 患糖尿病等疾病，而且还会使人严重缺锌，诱发 多种癌症［20］．
镉对机体毒性作用机制国内研究进展
问质 结 缔 组 织 增 生 ， 现 岛状 的新 生 问质 细 胞 团 ， 后睾 丸 的 内 出 以 丹 秘 功 能 可 能逐 渐 恢 复 和再 生 。染 毒 方 式 和 染 毒 剂 量会 影 响 铺
对生殖 系统的作用部位 ， 很大剂量 的镉 盐（ １． 以 ４０ｒ ｎ
的氯化
镉 蠢量 给小 鼠染 毒 ） 日 起生 精 上 皮精 原细 胞 不 可 逆 损 害 ， 曲 嗵 可 ｌ 使 细 精 管 细 胞 大部 分都 变性 、 死 主 要 表现 为 ： 级 精 母 细 胞 核 坏 初 碎裂、 棱膜 破 裂 、 周 隙 扩 张 和 细胞 质 空 泡 化 ， 态 期 精 子 细胞 核 变 核 膜 破 裂 。另 外 ， 毛细 血 管 内皮 细 胞 均 质化 、 粒 体 嵴 消 失 及 毛 线 细 血 管 内皮 细胞 核 固缩 等 ， 终 毛 细 血 管 内皮 细胞 坏死 崩 解 ， 最 间 质 中出 现 红 细胞 ， 就 是 氯化 镉 染 毒 导 致睾 丸 出 血 的 原 匿 ， 睾 这 而 丸 出血 可 导 致组 织 缺 氧 、 死 。氯 化 镉 可 致 小 鼠睾 丸 间质 细 胞 坏
镉 （ａｍｕ ｄ 是 一 种 人 体 非 必 需 微 量 元 素 。它 是 环 境 中 Ｃｄ ｉ Ｃ） ｍ 普遍 存 在 的有 毒 重 金 属 ， 对机 体 许 多 组 织 和 器 官 都 有 毒性 作 用 。 １７ ９２年 世 界 粮农 组 织 和 世 界 卫 生 组 织 食 品 添 加 剂 专 家 委 员 会 确 定 ， 的总 摄 人 量 不 得超 过 ０４～ （ － ）ｌ 现 就 镉 镉 ０ ５ｍ 人 周 Ｌ 。 ３ 对 机体 的毒 性 作 用 机 制 国 内研 究 进 展 综 述 如 下 。
重 庆
槔 圳 市 工 业 企 业 劳 动 卫 生 现 状 及 防 治 对 策 ．中 国 公 共 卫
镉的毒性和毒理学研究进展
镉的毒性和毒理学研究进展2Chin J Ind Hyg Occup Dis,Febru ary1998,Vol.16,No.1 述评镉的毒性和毒理学研究进展刘杰镉(Cadmium)是一种重金属,它与氧、氯、硫等元素形成无机化合物分布于自然界中。
镉对人体健康的危害主要来源于工农业生产所造成的环境污染。
镉对肾、肺、肝、睾丸、脑、骨骼及血液系统均可产生毒性,被美国毒物管理委员会(ATSDR)列为第6位危及人体健康的有毒物质。
环境中的镉不能生物降解,随着工农业生产的发展,受污染环境中的镉含量也逐年上升。
镉在体内的生物半衰期长达10～30年,为已知的最易在体内蓄积的毒物。
镉在肾脏的一般蓄积量与中毒阈值很接近,安全系数很低。
在60年代提出了镉污染与日本“痛痛病”的因果关系后,环境中的镉与健康关系的研究日益受到重视。
近几年来,有关镉毒理学研究的文献每年超过600篇(Medline检索)。
美国目前有大约100个关于镉与健康的研究课题,涉及各个领域。
国内对镉的毒性和毒理学的研究开展得也比较广泛,其中一些在中毒机制方面作了较深入的探讨,有的学者甚至进行了长达十几年的研究。
镉的毒性和毒理学研究进展主要包括以下几个方面:一、镉污染与人类健康1.环境中的镉:对环境中镉污染的早期关注局限于锌、铜、铅矿的冶炼。
后来注意力转为镉在工业中的应用,如电池、电镀、合金、油漆和塑料等工业。
经过多年的努力,国内外对职业劳动中接触镉的卫生保护已大大加强。
近年来,对环境中的镉通过食物链对一般人群的潜在危害已受到高度重视。
随着含镉磷肥的施用、污水灌溉等,土壤中镉含量增加,继而被某些植物摄取而进入食物链。
1997年国际地球生化学会在美国加州专门对此问题进行了讨论并出版了专著;国际环境科学委员会(SCOPE)则进一步将土壤中镉的来源、价态、食物链中的转化以及对一般人群健康的影响定为目前镉研究的一个重点方向。
2.镉的摄入及监测:职业人群镉暴露的主要途径是吸入。
生物体内镉代谢与毒理研究的进展
生物体内镉代谢与毒理研究的进展近年来，随着环境污染的加剧，生物体内重金属污染问题受到了广泛关注。
其中，镉作为一种常见的重金属污染物，在自然界和人类日常生活中广泛存在。
镉具有强烈的毒性和生物积累性，可以损害生物体内的各种生理和代谢过程。
因此，研究生物体内镉代谢与毒理机制，具有重要的理论和应用价值。
一、生物体内镉代谢镉进入生物体内后，在体内的代谢过程中呈现出一系列复杂的变化。
一般来说，镉主要通过三种途径进入生物体内，分别为水、空气和食物摄入。
在进入生物体内后，镉会被分散到各个组织和器官中，其主要富集在肝、肾、骨骼和软组织等部位。
在生物体内，镉主要通过肝、肾等器官参与代谢和排泄。
其中，肝脏是镉代谢的重要场所之一。
镉在肝脏中会被转化为较少毒性的物质，如镉蛋白（CdMT）和镉硫（CdS）。
而这些物质会进一步转移到肾脏等器官中，最终通过尿液排出体外。
此外，一部分镉还会与生物体内的其他物质（如钙、铁和锌等）结合，形成相应的化合物。
这些化合物的代谢和运输过程也对生物体内镉的积累和毒性产生了重要的影响。
二、生物体内镉毒理机制尽管镉在体内的代谢和排泄过程中受到严格的控制，但其毒性依然相当大。
镉对人体的毒性主要表现为慢性毒性，会影响多个器官和系统的正常功能。
其中，较为明显的影响为：1. 影响肾脏功能肾脏是镉毒性的主要靶器官之一。
在镉进入肾脏后，它会直接影响肾小管细胞的结构和功能，导致细胞损伤和死亡。
此外，镉还会干扰肾脏的毒素清除和体内液体平衡，导致尿毒症等疾病。
2. 影响骨骼健康镉会与骨组织中的钙和其他元素结合，形成强大的韧性固体，导致骨质疏松和易骨折。
这些影响在儿童和老年人身上尤为明显，易导致骨骼发育异常和老年骨质疏松症等疾病。
3. 影响免疫系统镉会直接影响免疫细胞的周期和细胞凋亡，导致免疫系统功能下降和易感染。
此外，镉还可以干扰生物体内的几种重要激素和生长因子的调节，而这些物质恰好是免疫系统的重要调节因子，从而进一步影响免疫功能。
重金属镉毒性作用机制研究报告进展
重金属镉的毒性作用机制研究进展环境科学11级龙家寰 2018021256摘要：近年来，随着工业三废排放和污水污泥农用的增多，土壤镉污染问题日益严重，而土壤中过量的镉会对作物产生毒害，尤其是在可食部分的残留将会通过食物链危害人类的健康。
本文综述了镉的危害，归纳了影响镉在土壤中的生物毒性的主要因素, 如土壤性质、复合污染及植物种类等。
关键词：镉，生物毒性机制，土壤镉污染Abstract:In recent years,cadmium pollution of soil is increasingly serious with the growing of three industrial wastes and sewage sludge agriculturaluse.However,excessive cadmium pollution of soil can poison the crops,especially residual in the edible parts.And humans may be endangered by the poisoned crops through food chain.The review has summarized the harm of cadmium and conclude the main factors of the biotoxicity of the cadmium in soil,e.g.soilproperty,soil combined pollution of other heavy metal and floristics. Keywords:Cadmium,biotoxicity,Cadmium pollution of soil随着现代工业的迅猛发展，环境污染对人体健康的影响日益严重，有关环境有毒物质对机体的毒性作用及其机制的研究受到普遍关注。
镉对植物的毒害及植物解毒机制研究进展
镉对植物的毒害及植物解毒机制研究进展2. 镉对植物的毒害镉是一种重金属元素，其在土壤中的积累会严重影响植物的生长和发育。
镉会通过植物的根部被吸收进入到植物体内，随着土壤中镉的积累，镉会影响植物的营养吸收和水分利用，从而导致植物的生长受阻和光合作用受抑制。
镉还会影响植物的生理代谢过程，导致植物对抗逆境的能力下降，出现生理障碍和形态异常。
最终，植物的生长受限，产量减少，甚至无法正常生长，甚至可能导致植物死亡。
3. 植物解毒机制在受到镉污染的环境中，植物为了适应环境并减轻镉的毒害，发展了一系列的解毒机制。
植物可以通过根系排除来减少镉在植物体内的积累。
根系排除是植物对抗镉污染的一种重要途径，它通过增加细胞膜的通透性和特异性转运蛋白的表达来减少镉的内部富集。
植物可以通过螯合剂和酶解毒来减轻镉的毒害。
螯合剂可以与镉离子结合形成不活跃的物质，减少镉对植物的伤害。
酶解毒则可以通过酶的催化作用将有害的物质转化为无害的物质，以减轻镉对植物的损害。
植物还可以通过抗氧化系统减轻镉的毒害。
抗氧化系统能够清除植物体内镉引起的氧化应激，减轻镉对植物的氧化损害，保护植物的生理代谢过程，从而提高植物对镉的抵抗能力。
4. 镉对植物解毒机制研究进展近年来，伴随着生物技术和分子生物学的发展，关于镉对植物解毒机制的研究也得到了较大的进展。
一方面，研究者通过利用研究模型植物（如拟南芥、水稻等）进行功能基因组学和转录组学的研究，揭示了一系列参与植物抗镉的关键基因和信号通路，为深入了解植物解毒机制提供了重要的参考。
通过基因敲除和过表达等技术手段，研究者发现了一些与植物对抗镉毒害相关的基因，如金属运输蛋白（如HMA、NRAMP等）、螯合剂合成酶（如PCS、MTs等）、抗氧化酶（如SOD、CAT等）等。
一些研究者还通过比较不同植物对镉反应的差异，发现了一些对镉高效积累和耐受的植物种质资源，为植物资源的筛选和开发提供了重要的参考。
通过不断深入的研究，植物对镉的解毒机制逐渐被揭示，为植物的镉污染防治提供了新的途径和手段。
镉对植物的毒害及植物解毒机制研究进展
镉对植物的毒害及植物解毒机制研究进展镉是一种常见的有毒金属，它能够累积在土壤中，在植物体内积累，进而影响植物的生长发育。
研究发现，镉的毒害作用主要表现在植物的形态、生理和生化方面，可以导致植物的生长迟缓、萎缩、叶片发黄、叶缘卷曲、花芽枯萎等。
镉对植物的毒害主要是由于它在植物体内的过度积累，以及释放出有害离子进入植物细胞中。
镉进入植物后会影响植物的生长基因表达，阻碍正常的酶活性，干扰植物体内的代谢过程。
此外，镉还会破坏植物细胞膜结构，使植物失去自我保护能力。
针对镉的毒害问题，植物体内具有一定的解毒机制，这些解毒机制通过减少镉的积累，并抑制其活性，从而减少其对植物造成的伤害。
目前研究发现，植物的解毒机制主要表现在以下几个方面。
1. 离子打捆离子打捆是指植物体内的一些小分子，如谷胱甘肽和多酚等，与镉离子结合，形成稳定的化合物，从而减少了镉离子在植物中的积累量。
其中，谷胱甘肽是植物体内最主要的还原型小分子，它具有强氧化还原能力，能够与不稳定的反应性氧离子结合，抑制它们的活性，同时也能与镉离子结合，形成不活性的络合物，以减少镉离子在植物体内的伤害程度。
2. 激活氧化还原酶研究发现，植物体内的某些氧化还原酶能够有效地与镉离子结合，从而减少毒性。
例如，过氧化物酶能够将过氧化氢分解为水和氧气，从而减少镉造成的氧化损伤；超氧化物歧化酶能够将超氧自由基转化为氢氧，也能减少镉对植物带来的伤害。
3. 细胞壁转运细胞壁转运是指植物通过改变细胞壁的结构，从而调节细胞内离子的渗透和转运。
研究发现，植物体内的一些多糖物质能够结合在细胞壁表面，形成稳定的络合物，从而减少镉离子的进入，也能调节细胞内离子的浓度和运动方向。
总之，针对镉对植物的毒害和解毒机制问题的研究仍在不断深入，为保护环境和植物健康发挥了重要作用。
镉对植物的毒害及植物解毒机制研究进展
镉对植物的毒害及植物解毒机制研究进展镉(Cd)是一种广泛存在于自然界的重金属元素，大量的镉污染源来自化肥、工业废水、城市污水等。
由于其毒性较大，容易积累并传递给植物，严重影响了植物的生长发育和产量，甚至对人类健康造成潜在危害。
研究镉对植物的毒害及植物解毒机制成为当前植物生态毒理学和环境保护领域的热点问题之一。
一、镉对植物的毒害1. 镉在植物体内的积累镉进入植物体内主要是通过土壤根际渗透和叶片表面吸收两种途径，而且镉以阳离子形式存在，较容易积累于植物体内。
随着土壤中镉浓度的增加，植物对镉的吸收量也会显著增加。
一旦进入植物体内，镉会被吸收并积累在根、茎和叶等部分，从而对植物造成直接毒害。
镉对植物的毒害效应主要表现在植物生长发育、生理生化和分子水平方面。
镉可以抑制植物的生长发育，降低植物产量和品质。
镉还会影响植物的营养代谢，破坏植物的光合作用和呼吸作用，导致叶片脱水、黄化、早衰等。
镉还会对植物的DNA、RNA和蛋白质产生损伤，导致植物细胞凋亡和死亡，最终影响植物的生长发育。
1. 镉积累与解毒植物对抗镉胁迫的一个重要途径是通过积累和解毒。
植物在受到镉胁迫时，可以通过根际分泌物、细胞壁和细胞液中金属螯合物的产生，以及镉离子的转运和储存等方式来积累和解毒镉离子。
金属螯合物是植物对抗镉毒性最主要的方式之一，它可以有效减少镉在植物体内的自由形态，降低对植物的毒害作用。
2. 镉胁迫引发的信号转导和逆境应答植物在受到镉胁迫时，会启动一系列的信号转导和逆境应答机制，以应对镉离子的毒害作用。
植物激活了一些信号转导通路和逆境蛋白，如MAPK通路、Ca2+信号、ROS信号、蛋白激酶和转录因子等，以调节植物的生长发育和抗氧化系统。
还会诱导植物产生一些蛋白质和代谢产物，如拟南芥甘氨酸蛋白酶、谷胱甘肽、蓝藻蛋白和抗氧化酶等，来减轻镉对植物的毒害效应。
3. 基因调控与表观遗传学植物在受到镉胁迫时，还会调控一些特定的基因表达和表观遗传学修饰，以应对镉离子的毒害作用。
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2Chin J Ind Hyg Occup Dis,Febru ary1998,Vol.16,No.1 述 评镉的毒性和毒理学研究进展刘杰镉(Cadmium)是一种重金属,它与氧、氯、硫等元素形成无机化合物分布于自然界中。
镉对人体健康的危害主要来源于工农业生产所造成的环境污染。
镉对肾、肺、肝、睾丸、脑、骨骼及血液系统均可产生毒性,被美国毒物管理委员会(ATSDR)列为第6位危及人体健康的有毒物质。
环境中的镉不能生物降解,随着工农业生产的发展,受污染环境中的镉含量也逐年上升。
镉在体内的生物半衰期长达10～30年,为已知的最易在体内蓄积的毒物。
镉在肾脏的一般蓄积量与中毒阈值很接近,安全系数很低。
在60年代提出了镉污染与日本“痛痛病”的因果关系后,环境中的镉与健康关系的研究日益受到重视。
近几年来,有关镉毒理学研究的文献每年超过600篇(Medline检索)。
美国目前有大约100个关于镉与健康的研究课题,涉及各个领域。
国内对镉的毒性和毒理学的研究开展得也比较广泛,其中一些在中毒机制方面作了较深入的探讨,有的学者甚至进行了长达十几年的研究。
镉的毒性和毒理学研究进展主要包括以下几个方面:一、镉污染与人类健康1.环境中的镉:对环境中镉污染的早期关注局限于锌、铜、铅矿的冶炼。
后来注意力转为镉在工业中的应用,如电池、电镀、合金、油漆和塑料等工业。
经过多年的努力,国内外对职业劳动中接触镉的卫生保护已大大加强。
近年来,对环境中的镉通过食物链对一般人群的潜在危害已受到高度重视。
随着含镉磷肥的施用、污水灌溉等,土壤中镉含量增加,继而被某些植物摄取而进入食物链。
1997年国际地球生化学会在美国加州专门对此问题进行了讨论并出版了专著;国际环境科学委员会(SCOPE)则进一步将土壤中镉的来源、价态、食物链中的转化以及对一般人群健康的影响定为目前镉研究的一个重点方向。
2.镉的摄入及监测:职业人群镉暴露的主要途径是吸入。
对作业场所空气中镉的浓度进行监测并控制在容许范围之内,是保护工人健康的一个重要手段。
对一般人群来说,镉暴露主要来源于食物和吸烟。
人们每日可从食物中摄镉30～50 g,但仅有1%～3%被肠胃吸收。
因此,对镉的胃肠吸收、体内分布和排泄的影响因素一直是镉毒理学研究中的一个热点。
其中,镉与金属硫蛋白(m etal-lothio nein,MT)的结合,及镉与锌、钙的相互作用是影响镉体内代谢动力学的重要因素。
血镉的含量可用来评价近期的镉暴露,尿镉含量则在一定程度上反映了镉性肾损伤和体内的镉负荷。
尿中的 2-微球蛋白和尿M T的含量已作为镉暴露的生物标志物。
二、镉的毒性研究进展1.镉的肾毒性:肾损伤是慢性染镉对人体的主要危害。
一般认为镉所致的肾损伤是不可逆的,目前尚无有效的疗法。
很多学者认为:镉所致的肾损伤是由在肝脏形成的镉-金属硫蛋白(M T)复合物(CdM T)引起的。
因此,一次性大量注射CdMT造成肾损伤的动物模型用来研究镉的肾毒性机制已达20年之久。
最近,用删除了M T的转基因动物的实验结果表明:镉所致的肾损伤并不一定依赖于CdM T的形成,无机镉亦能直接造成肾脏损伤。
一次性注射CdM T主要造成肾小管细胞的坏死,而慢性染镉造成的病理改变则波及整个肾脏,包括肾小球的损伤和肾间质的炎症。
慢性染镉作者单位:66160美国堪萨斯城,堪萨斯大学医学中心药理毒理系产生的肾脏毒性也与镉造成的氧化损伤和微量元素的平衡紊乱有关。
因此,使用合理的动物模型,提出新的假设来探讨镉致肾损伤的机制及其防治措施是亟待解决的课题。
2.镉与肿瘤:自1976年起就开始评估镉的致癌作用。
1987年镉被国际抗癌联盟(IARC )定为ⅡA 级致癌物,1993年被修订为ⅠA 级致癌物,即为人体的致癌毒物。
镉可以引起肺、前列腺和睾丸的肿瘤。
在实验动物身上,可引起皮下注射部位、肝、肾和血液系统的癌变。
镉是一个很弱的致突变剂,它的致癌作用与损伤DNA 、影响DNA 的修复以及促进细胞增生有关。
镉的致癌性与靶组织中的MT 含量有关:如前列腺中缺少M T 即成为镉致癌的靶器官。
为了搞清M T 在肿瘤发生、发展中的作用,1991年美国国立癌症研究所(NCI)在亚特兰大召开了专题讨论会;1993年美国毒理学年会上作了专题报告会,一致认为MT 的诱导是影响镉致癌的重要因素,但很多细节还有待进一步研究。
值得指出的是:镉不但可以致癌,同时也可以“治”癌。
其理论依据是:一些癌细胞中M T 的含量低于正常组织,因此,大量给镉可以有效地杀死癌细胞而不影响正常细胞。
此“以毒攻毒”的理论在动物实验中得到支持,它与现在临床上试用乙酸铜治癌原理类似,即利用了某些癌细胞中缺少M T 的特点。
究竟镉能否用来治疗肿瘤,有待进一步的研究。
3.镉与骨疾患:镉引起的骨质疏松、软骨症和骨折不仅发生于日本“痛痛病”地区,在长期接触镉的职业人群中也有发生。
一般认为:镉所致的骨疾继发于肾损伤。
镉中毒时,肾脏对钙、磷的重吸收率下降,对Vit D 的代谢异常。
但近年来的研究表明:镉亦可损伤成骨细胞和软骨细胞,镉致骨损伤时所需的组织镉含量低于镉致肾损伤时的肾镉阈值约数千倍。
在体外的胚骨或成骨细胞培养实验中,微量的镉足可以引起骨钙和前列腺素2(PGE 2)的丢失,影响骨的生长、钙化,骨胶原、基质和DNA 的合成也受到抑制。
在整体动物实验中,一次性染镉便可以引起骨钙丢失。
删除M T 的转基因动物更易失钙,提示M T 亦为保护机体抗镉致骨损伤的一个因素。
此外,慢性染镉时,铁离子在骨小梁中的沉积也是一个重要因素。
用骨细胞培养,在分子生物学水平探讨镉引起骨损伤的机制为目前研究的一个方向。
4.镉毒性研究的其它方面:急性或长期吸入氯化镉可引起肺部炎症、支气管炎、肺气肿、肺纤维化乃至肺癌。
肺的炎症反应和活化的炎症细胞释放的细胞因子产生的氧化损伤是镉引起肺损害的一个重要机制。
慢性染镉后机体被诱导产生更多的M T 是机体的重要防护机制之一。
慢性染镉还可产生血液系统的毒性,表现为贫血、血红蛋白减少,这可能与胃肠道铁吸收的减少和镉对骨髓造血细胞的直接毒性有关。
除红细胞外,镉亦可对白细胞产生毒性,从而影响机体的免疫功能。
虽然镉暴露对人体免疫功能影响的报道较少,结果也不一致,但这方面的研究近年来已趋活跃。
镉所致的肝损伤、睾丸损伤、发育方面的毒性以及神经系统的毒性等也有大量的动物实验报道,有助于了解镉的中毒机制,但目前尚缺乏有关的人体资料。
三、镉的中毒机制的研究进展1.镉-钙的相互作用:镉如何出入细胞?一种假说认为镉是通过钙离子通道进入细胞。
但镉也可以和细胞膜上的受体或蛋白结合,从而改变膜的功能和信号传递而产生毒性。
镉可以增加细胞内钙的浓度,这与其抑制钙泵的功能有关。
细胞内的镉能与钙调蛋白(Calmodulin )结合,从而激活某些蛋白激酶,干扰细胞内与钙相关的信息传递系统,产生细胞毒性。
最近的资料还表明:细胞内的镉能取代钙与肌动蛋白、微管、微丝相结合,从而破坏细胞骨架的完整,损害细胞的功能;镉还能破坏细胞之间的连接(tig ht junctio n 和gap junction),这也与镉-钙的相互作用有关。
因此,阐明镉-钙之间的相互作用是探讨镉毒作用机制的一个重要方面。
3中华劳动卫生职业病杂志1998年2月第16卷第1期4Chin J Ind Hyg Occup Dis,Febru ary1998,Vol.16,No.1 2.镉与氧化损伤:越来越多的实验表明,镉的毒性与氧化损伤密切相关。
在急性镉中毒时,镉引起的氧化损伤与细胞内的谷胱甘肽耗竭有关;而在慢性镉中毒的情况下,镉可以通过下列途径产生氧化损伤:(1)镉可以损伤线粒体,协同铜、铁离子在受干扰的细胞呼吸过程中产生氧化自由基。
(2)镉可以削弱机体抗氧化损伤的能力。
(3)镉可以通过活化黄嘌呤氧化酶、血红素氧化酶使机体内产生过量的超氧化自由基。
(4)镉可以引起炎症反应,活化的炎症细胞可以释放各种细胞因子来产生氧化损伤。
染镉后,受镉诱导增加的细胞内的MT、谷胱甘肽及其相关的酶类则以抗氧化作用来减弱镉的毒性。
镉引起的氧化损伤已被看作为镉引起癌变和细胞毒性的一个重要机制。
3.镉与基因表达:镉可以诱导许多早期应激反应基因的异常表达,如c-jun、c-fo s、c-myc、egr-1、nur-77以及肿瘤抑制基因p53等。
这些基因的异常表达与肿瘤的发生密切相关。
镉还可以影响细胞凋亡和增生的有关基因和蛋白质的表达,如bcl2、Bax和PCNA等。
镉引起的细胞凋亡、坏死和增生之间的平衡是研究镉的毒性,尤其是慢性毒性和致癌性的一个重要方面。
镉还可以取代锌,与锌脂蛋白结合,从而影响细胞内的调控系统。
镉引起的炎症也伴随着一些细胞因子基因的表达,如IL-1、IL-6、TNF-、M IP-2和ICAM-1等。
值得注意的是:镉也可以诱导一些应激反应蛋白的基因,如热休克蛋白(HSPs)和M T等。
这些蛋白的诱导是机体的一种保护性反应,它可防止或减轻镉引起的上述基因的异常表达,增加机体对镉毒性的耐受性。
从剂量-效应、时间-效应关系上分析镉与各种基因表达的关系,有助于深入了解镉的毒作用机制。
四、镉中毒的治疗急性镉中毒可用泻药来减少镉的胃肠吸收,并辅以支持疗法。
据报道:用DM SA或EDT A钙加谷胱甘肽驱镉有一定的疗效。
但对于慢性镉中毒,这些螯合剂无明显效果,用BAL反而加重镉的肾毒性,因它们可使肾镉含量增加。
因此,对慢性镉中毒至今尚无肯定、有效的疗法。
目前正在研制的新型螯合剂,如M i-ADMS、MeBLDTC和INADT C等,在动物实验中观察到对慢性镉中毒有一定的驱镉作用,但临床疗效有待进一步确定。
值得提出的是:富硒玉米、茶叶也有一定的驱镉作用。
用抗氧化损伤的治疗方案,如维生素E、谷胱甘肽、乙酰半胱氨酸和M inophag en、SOD强化刺梨汁等,均能减轻或抑制慢性染镉所致的氧化损伤和肝、肾毒性。
随着对镉毒作用机制的深入了解,新的治疗药物或方案的问市将指日可待。
综上简述,镉的毒性及毒理学研究已经取得一定的成绩,但仍有不少亟待解决的问题,在边缘、交叉学科领域中的研究有待发展。
建议对镉的研究宜注意下列几个问题:1.关注经食物和吸烟进入人体的镉对健康的影响。
2.流行病学调查与毒理学研究相结合,积累更多有关镉的毒性和毒理学研究的人群资料。
3.进一步了解镉-钙的相互作用、信息传递、基因表达与致癌的关系。
4.进一步探讨镉与氧化损伤、细胞凋亡和细胞增生之间的关系。
5.用适宜的实验动物模型来探讨、研究镉所致肾损伤的机制。
6.中西医结合寻找有效的镉中毒治疗药物或方案。
(收稿:1997-12-24)(本文编辑:杨捷)。