DFP对铝染毒大鼠神经系统及肝、肾组织保护作用的机理研究

论文摘要

【目的】随着科技的发展,铝的生物毒性作用也逐渐被揭示。人体摄入过多的铝,可在体内产生蓄积作用,并扰乱中枢神经的活动,引起消化系统功能紊乱,妨碍正常的钙、磷代谢,抑制机体内的抗氧化系统,引起多种疾病。目前临床上对于铝负荷过多引起的疾病倾向于使用铝螯合剂。本研究把DFP（1,2-二甲基-3-羟基-4-吡啶酮）作为一种新型铝螯合剂进行动物实验,主要从其对铝染毒大鼠神经系统、肝、肾组织的保护作用进行研究,探讨DFP对染铝大鼠保护作用的机理,为寻求一种安全有效的排铝药物提供依据。【方法】1.DFP对铝染毒大鼠神经系统的保护作用1.1 DFP对铝染毒大鼠学习记忆能力的改善健康雄性Wistar大鼠30只,160～220g,自由饮水和进食。按体重随机分为6组:阴性对照组、铝染毒组、DFP低、中、高剂量组、预防组,以灌胃方式给药,除阴性对照组外其余各组均给予AlCl3溶液进行染毒,制备大鼠铝中毒模型,其中预防组在染毒同时给予DFP;染毒4周后,阴性对照组、铝染毒组给予生理盐水,DFP低、中、高剂量组给予DFP2周。实验结束前两天,进行大鼠迷宫实验,研究DFP对铝染毒大鼠学习记忆能力的改善作用。1.2 DFP对铝染毒大鼠脑组织中铝的排出作用及对其他必需元素的影响给药结束后处死大鼠,取各组大鼠脑组织,用微波消解仪消化后,石墨炉原子吸收分光光度法测脑组织中铝含量,火焰原子吸收分光光度法测锌、铜、铁、钙、镁含量,观察DFP的排铝效果以及对脑组织必需元素的影响。1.3 DFP对铝致大鼠海马损伤恢复的形态学观察取各组大鼠海马苏木素-伊红染色（HE）染色,进行病理学观察,观察铝对大鼠中枢神经系统的病理形态学改变及DFP对其恢复作用。1.4 DFP对中枢神经递质的恢复作用取各组大鼠测脑组织匀浆,测定乙酰胆碱酯酶（AchE）活力,探讨DFP对中枢神经递质的恢复作用。1.5 DFP对中枢神经抗氧化系统的恢复作用取各组大鼠脑组织匀浆,测定超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）活力和丙二醛（MDA）含量,研究DFP对中枢神经抗氧化系统的恢复作用。1.6 DFP对染铝大鼠脑组织中ATP酶的影响取各组大鼠测脑组织匀浆,测定Na+K+-ATPase、Ca2+Mg2+-ATPase的活力。2.DFP对铝染毒大鼠肝脏的保护作用2.1 DFP对铝染毒大鼠肝脏中铝的排出作用及对其他必需元素的影响取各组大鼠肝组织,用微波消解仪消化后,石墨炉原子吸收分光光度法测肝脏中铝含量,火焰原子吸收分光光度法测锌、铜、铁、钙、镁含量,观察DFP的排铝效果以及对肝脏必需元素的影响。2.2 DFP对铝染毒大鼠肝脏功能的保护作用取各组大鼠血清,测定谷丙转氨酶、谷草转氨酶、碱性磷酸酶的活力,总蛋白、白蛋白、总胆红素、结合胆红素含量。2.3 DFP对铝致大鼠肝脏损伤恢复的形态学观察取各组大鼠肝组织苏木素-伊红（HE）染色,进行病理学观察。2.4 DFP对肝脏抗氧化系统的恢复作用取各组大鼠肝组织匀浆,测定超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）活力和丙二醛（MDA）含量。2.5 DFP对染铝大鼠肝脏中ATP酶的影响取各组大鼠肝组织匀浆,测定Na+K+-ATPase、Ca2+Mg2+-ATPase的活力。3.DFP对铝染毒大鼠肾脏的保护作用3.1 DFP对铝染毒大鼠肾脏中铝的排出作用及对其他必需元素的影响取各组大鼠肾组织,用微波消解仪消化后,石墨炉原子吸收分光光度法测肾脏中铝含量,火焰原子吸收分光光度法测锌、铜、铁、钙、镁含量,观察DFP的排铝效果以及对肾脏必需元素的影响。3.2 DFP对铝染毒大鼠肾脏功能的保护作用取各组大鼠血清,测定肌酐、尿素氮、尿酸的含量,探讨DFP对铝染毒大鼠肾脏功能的保护作用。3.3 DFP对铝致大鼠肾脏损伤恢复的形态学观察取各组大鼠肾组织苏木素-伊红（HE）染色,进行病理学观察。3.4 DFP对肾脏抗氧化系统的恢复作用取各组大鼠肾组织匀浆,测定超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）活力和丙二醛（MDA）含量。3.5 DFP对染铝大鼠肾脏中ATP酶的影响取各组大鼠肾组织匀浆,测定Na+K+-ATPase、Ca2+Mg2+-ATPase的活力。【结果】1.DFP对铝染毒大鼠神经系统的保护作用1.1 DFP对铝染毒大鼠学习记忆能力的改善在大鼠迷宫实验中,铝染毒组全天总反应时间（TRT）显著高于阴性对照组（P＜0.05）,高剂量组显著低于铝染毒组（P＜0.05）,且各给药组与阴性对照组比较差异均无统计学意义;铝染毒组大鼠错误次数显著多于阴性对照组（P＜0.01）,各给药组均显著少于铝染毒组（P＜0.01）,且与阴性对照组比较差异无统计学意义。1.2 DFP对铝染毒大鼠脑组织中铝的排出作用及对其他必需元素的影响铝染毒大鼠血清中铝含量显著高于阴性对照组（P＜0.01）,高剂量组显著低于铝染毒组（P＜0.01）,但各给药组尚高于阴性对照组（P＜0.01）;铝染毒组大鼠脑铝含量显著高于阴性对照组（P＜0.01）,低、中、高剂量组显著低于铝染毒组（P＜0.01）,而且高剂量组与阴性对照相比差异无统计学意义。铝染毒组大鼠脑组织中锌含量显著高于阴性对照组（P＜0.05）,其他各组与阴性对照及染毒组相比较差异均无统计学意义;铝染毒组大鼠脑组织中铜含量显著高于阴性对照组（P＜0.01）,中、高剂量组显著低于铝染毒组（P＜0.01）,而且高剂量组与阴性对照组相比差异无统计学意义;各组大鼠脑组织中钙、铁、镁的含量比较差异无统计学意义。1.3 DFP对铝致大鼠海马损伤恢复的形态学观察染毒组大鼠海马组织有明显的病理改变,用药各组与铝染毒组相比较神经元细胞基本正常,给药各组中,预防组与高剂量组恢复情况较好,基本恢复到正常。1.4 DFP对中枢神经递质的恢复作用铝染毒组大鼠脑组织中乙酰胆碱酯酶活力显著高于阴性对照组（P＜0.01）,中、高剂量组显著低于染毒组（P＜0.05,P＜0.01）,且与阴性对照组相比较差异无统计学意义。1.5 DFP对中枢神经抗氧化系统的恢复作用铝染毒组大鼠脑组织中GSH-PX、SOD活力显著低于阴性对照组（P＜0.01）,各给药组均显著高于铝染毒组（P＜0.01,P＜0.05）,且中、高剂量组及预防组与阴性对照组比较差异均无统计学意义;铝染毒组大鼠脑组织中MDA含量显著高于阴性对照组（P＜0.05）,高剂量组显著低于铝染毒组（P＜0.05）,低、中、高剂量组与阴性对照组比较差异无统计学意义。1.6 DFP对染铝大鼠脑组织中ATP酶的影响各组大鼠脑组织中Na+K+-ATP酶活力比较差异均无统计学意义;铝染毒组大鼠脑组织中Ca2+Mg2+-ATP酶活力显著低于阴性对照组（P＜0.05）,高剂量组显著高于铝染毒组（P＜0.05）,低、中、高剂量组成上升趋势,而且各给药组Ca2+Mg2+-ATP酶活力与阴性对照组比较差异均无统计学意义。2.DFP对铝染毒大鼠肝脏的保护作用2.1 DFP对铝染毒大鼠肝脏中铝的排出作用及对其他必需元素的影响铝染毒组大鼠肝脏中Al含量显著高于阴性对照组（P＜0.01）,低、中、高剂量组均显著低于铝染毒组（P＜0.01）,且含量呈下降趋势,高剂量组与阴性对照组相比较差异无统计学意义;铝染毒组大鼠肝脏中锌含量高于阴性对照组,但未见统计学差异（P＞0.05）,低、中、高剂量组显著低于铝染毒组（P＜0.01,P＜0.05）,而且与阴性对照组相比较差异无统计学意义;低剂量组大鼠肝脏中铜含量显著低于阴性对照组（P＜0.05）,其余各组与阴性对照组相比差异均无统计学意义;低剂量组大鼠肝脏中钙含量显著低于铝染毒组（P＜0.05）,各给药组与阴性对照组比较差异均无统计学意义;铝染毒组肝脏中镁含量显著高于阴性对照组（P＜0.05）,各给药组与阴性对照组比较差异均无统计学意义;各组的大鼠肝脏中铁含量比较差异均无统计学意义。2.2 DFP对铝染毒大鼠肝脏功能的保护作用各组大鼠的ALT活力比较差异均无统计学意义;铝染毒组的AST活力显著高于阴性对照组（P＜0.01）,低、中、高剂量组的AST活力显著低于铝染毒组（P＜0.01）,而且与阴性对照组相比差异无统计学意义;铝染毒组大鼠血清ALP活力均显著高于阴性对照组（P＜0.01）,低剂量组显著低于铝染毒组（P＜0.01）,但是预防组及中、高剂量组均显著高于阴性对照组（P＜0.01,P＜0.05）。铝染毒组与低剂量组大鼠血清中总蛋白含量均显著低于阴性对照组（P＜0.01）,而中、高剂量组及预防组均显著高于铝染毒组（P＜0.01）,且与阴性对照组相比差异无统计学意义;各组大鼠血清中白蛋白含量比较差异均无统计学意义。与阴性对照组相比,各组大鼠血清中总胆红素含量均显著增加（P＜0.05,P＜0.01）;各组大鼠血清中结合胆红素含量比较差异均无统计学意义（P＞0.05）。2.3 DFP对铝致大鼠肝脏损伤恢复的形态学观察染毒组肝细胞变性,肝细胞条索排列紊乱。用药各组均有不同程度的恢复,低、中、高剂量组呈现一定的剂量效应关系。2.4 DFP对肝脏抗氧化系统的恢复作用铝染毒组大鼠肝脏中SOD活力显著低于阴性对照组（P＜0.01）,各给药组均显著高于铝染毒组（P＜0.01,P＜0.05）,而且中、高剂量组和预防组与阴性对照组相比较差异无统计学意义;各组大鼠肝脏中GSH-PX活力、MDA含量比较差异均无统计学意义。2.5 DFP对染铝大鼠肝脏中ATP酶的影响各组大鼠肝脏中Na+K+-ATP酶活力比较差异均无统计学意义;铝染毒组及各给药组Ca2+Mg2+-ATP酶活力均低于阴性对照组（P＜0.01,P＜0.05）,各给药组与铝染毒组比较差异均无统计学意义。3.DFP对铝染毒大鼠肾脏的保护作用3.1 DFP对铝染毒大鼠肾脏中铝的排出作用及对其他必需元素的影响铝染毒组大鼠肾脏中Al含量显著高于阴性对照组（P＜0.01）,各给药组均显著低于铝染毒组（P＜0.01）,且中、高剂量组与阴性对照组相比差异无统计学意义;铝染毒组、低剂量组大鼠肾脏中铜含量均显著低于阴性对照组（P＜0.01,P＜0.05）,而中、高剂量组与阴性对照组相比差异无统计学意义（P＞0.05）;各组的大鼠肾脏中锌、铁、钙、镁的含量与阴性对照组相比差异无统计学意义。3.2 DFP对铝染毒大鼠肾脏功能的保护作用铝染毒组大鼠血清中尿素氮含量显著高于阴性对照组（P＜0.05）,其余各组与阴性对照组相比差异均无统计学意义;各组大鼠血清中肌酐、尿酸含量比较均无统计学意义。3.3 DFP对铝致大鼠肾脏损伤恢复的形态学观察染毒组肾小管浊肿,毛细血管球充血肿胀,近曲小管上皮细胞肿胀。用药各组均有不同程度的肾小管肿胀和系膜细胞增生,低、中、高剂量组呈现一定的剂量反应关系。3.4 DFP对肾脏抗氧化系统的恢复作用各组大鼠肾组织中GSH-PX、SOD活力、MDA含量比较差异均无统计学意义。3.5 DFP对染铝大鼠肾脏中ATP酶的影响各组大鼠肾组织中Na+K+-ATP酶、Ca2+Mg2+-ATP酶活力比较差异均无统计学意义。【结论】1.DFP通过对脑组织中铝的促排,减少脂质过氧化的发生,恢复海马组织病理改变,维持必需元素的平衡,改善ATP酶的活力,维持中枢胆碱能神经系统的协调性和完整性,对铝引起的学习记忆能力的损伤起到一定的保护作用。2.DFP通过与铝螯合,减少铝对肝脏中必需元素产生的影响,保护损伤的肝功能,维持肝脏细胞生物膜结构的完整性,并通过提高SOD活力,抑制氧化应激的发生,进而改善肝脏病理损害,从多方面对铝染毒大鼠肝脏起到保护作用。3.DFP通过促进铝的排出,恢复肾功能,对铝中毒导致的大鼠肾脏损伤具有一定的保护作用。

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