三种无机铅化合物的肺毒作用研究

论文摘要

铅是大气颗粒物金属元素中含量较高的一种元素,对人体（尤其是儿童）具有很大的毒性,人体暴露于低剂量的铅可引起全身多个系统的严重损伤。铅是不易挥发性元素,大气中的铅主要集中在大气颗粒物中,其来源主要为燃煤烟尘、钢铁烟尘和汽车尾气。上海自1997年停用有铅汽油后,大气颗粒物TSP中铅的平均含量有了显著的降低,从1995年的3400 ng/m3降低到2003年的400 ng/m3,2003-2007年,上海市冬季大气颗粒物PM2.5中铅的平均含量为（213-176 ng/m3）,夏季为（61-91ng/m3）,仍然高于国际上其它大城市的含量,如2003-2005年美国21个城市大气PM25中铅的平均含量仅为25ng/m3。铅进入体内的方式有四种：呼吸道吸入、饮水、食物链及皮肤接触,其中最主要方式是通过呼吸道吸入。研究表明,人体血铅水平与大气颗粒物中的铅浓度有极其密切的关系。对铅的毒性国内外已经进行过很多研究,主要集中在铅通过消化系统染毒导致的神经系统毒性、致癌性等,并且主要是研究铅的某一种化合物,然而通过呼吸道染毒不同铅化合物并对这些铅化合物进行相关毒理比较的研究却未见报道。本次研究选取颗粒物中存在的三种主要无机铅化合物（硫酸铅PbSO4、氯化铅PbCl2和氧化铅PbO）为研究对象,分别采用整体动物试验和体外细胞试验对其急性呼吸系统损伤以及对体外培养的肺泡Ⅱ型上皮细胞A549细胞和小鼠巨噬细胞RAW264.7细胞的损伤作用进行探讨。第一部分采用整体动物试验分析三种铅化合物的急性肺毒性以及三者间的毒性差异,并与含铅量相同的细颗粒物的毒性进行了比较。试验采用12周龄的雄性Wistar大鼠,对照组气管滴注生理盐水,试验组气管滴注剂量分别为1.6mg/kg·b.w.、8.0mg/kg·b.w和40.0mg/kg·b.w的细颗粒物悬液,同时根据颗粒物中铅含量折算出铅化合物的染毒剂量,分别为13.5μg/kg·b.w.、67.5μg/kg·b.w.和337.5μg/kg·b.w.o每天染毒1次,连续染毒3天,最后一次染毒24h后,收集支气管肺泡灌洗液（BALF）进行细胞分类计数,并测定BALF中乳酸脱氢酶（LDH）、碱性磷酸酶（AKP）、酸性磷酸酶（ACP）、白蛋白（ALB）、总蛋白（TP）、丙二醛（MDA）和超氧化物歧化酶（SOD）的含量；收集血液测定全血中血铅含量和δ-氨基-γ酮戊酸脱水酶（δ-ALAD）活性；检查大鼠肺组织的病理学变化。结果发现,三种铅化合物及大气细颗粒物均可致大鼠BALF中的中性粒细胞（%）明显升高,巨噬细胞（%）明显降低；随着染毒剂量的增加,BALF中LDH、AKP、ACP、TP、ALB和MDA含量随之升高,SOD含量随之降低,呈现出一定的剂量效应关系。三种铅化合物两两比较发现,硫酸铅染毒组对中性粒细胞（%）、巨噬细胞（%）、AKP、ACP、TP和SOD的作用较为显著。大鼠全血中血铅浓度随染毒剂量的增加而增加,δ-ALAD活性则随染毒剂量的增加而降低。三种铅化合物中,硫酸铅染毒组引起的δ-ALAD活性降低作用最明显。在含铅量相同的情况下,细颗粒物染毒组引起上述指标的改变均较铅化合物显著。肺组织病理学检查结果显示各染毒组出现上皮细胞增生、炎症细胞浸润及充血水肿等炎症性病变,并且随着剂量的增加病变程度有加重的趋势。各铅化合物染毒组之间、铅化合物染毒组与细颗粒物染毒组之间引起的肺组织病理学改变相似。这些结果表明硫酸铅、氯化铅和氧化铅经气管滴注进入大鼠肺部后,可引起大鼠肺脏的实质性损伤、氧化损伤以及炎性损伤,并能快速进入血液循环,导致血铅含量的上升。说明铅化合物作为细颗粒物众多组分中的一种,在细颗粒物致肺损伤过程中发挥了一定的作用。硫酸铅作为细颗粒物中的一种可溶性成分,其毒性较另外两种铅化合物大。第二部分采用体外试验研究三种铅化合物对肺泡Ⅱ型上皮细胞和巨噬细胞的细胞毒性。本次试验将人肺Ⅱ型上皮细胞株（A549）和小鼠巨噬细胞株（RAW264.7）暴露于不同浓度（0、0.01、0.1和1.0mmol/L）的硫酸铅、氯化铅和氧化铅染毒液,分别于染毒24h和48h后,用MTT法测定细胞存活率来反应细胞生长情况,测定乳酸脱氢酶（LDH）水平来观察铅化合物对细胞膜的损伤作用,测定丙二醛（MDA）和超氧化物歧化酶（SOD）的含量来反应其对细胞的氧化损伤作用,测定白介素（IL-6）的分泌水平来反应其对细胞的炎性损伤作用。结果发现,A549细胞和RAW264.7细胞在三种铅化合物染毒48h后细胞形态均发生改变。染毒24h后,铅化合物对两种细胞均产生了毒作用,其中氧化铅对A549细胞表现为低剂量时促进细胞增殖,高剂量时抑制细胞增殖的双向作用,而对RAW264.7细胞仅表现出抑制细胞增殖作用。细胞培养上清液中LDH、MDA和IL-6的释放水平随着染毒浓度的增高而逐渐增加,各染毒组A549细胞和RAW264.7细胞内的SOD含量呈降低趋势,显示出剂量依赖关系。在相同染毒浓度下,A549细胞表现出更严重的细胞毒性反应、氧化损伤作用和炎症因子的释放。染毒48h后,铅化合物对两种细胞都产生了进一步的抑制增殖作用,在相同染毒浓度下,RAW264.7细胞的存活率比A549细胞高。细胞LDH、MDA和IL-6等释放水平进一步增加,SOD释放水平则进一步降低。铅化合物对A549细胞表现出了更强的细胞毒性。对三种铅化合物两两比较可以发现,染毒24h时,染毒浓度为1.Ommol/L的硫酸铅表现出的毒性较氯化铅和氧化铅强,而当染毒48h后,三种铅化合物对A549细胞和RAW264.7细胞的毒性效应并无显著差异。结果表明A549细胞和RAW264.7细胞染毒铅化合物后,细胞膜发生脂质过氧化反应,抗氧化能力降低,使细胞膜通透性增高,结构和功能受损。氧化损伤是使两种细胞受损的重要途径之一。本实验通过体内实验和体外实验对不同铅化合物的毒性进行了比较,表明了三种铅化合物的毒性在体内和体外有所差异,并且作为颗粒物的组成成分对颗粒物毒性有一定的贡献价值。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 前言
• 第一部分 三种无机铅化合物对大鼠肺损伤的实验研究
• 材料与方法
• 结果
• 讨论
• 小结
• 第二部分 三种无机铅化合物细胞毒性的研究
• 材料与方法
• 结果
• 讨论
• 小结
• 结语
• 参考文献
• 综述
• 参考文献
• 致谢
• 研究生阶段发表的论文