甲醛吸入对大鼠肾组织中SOD、GSH、CAT和MDA水平的影响

【摘要】  目的 通过观察甲醛吸入对大鼠肾组织中超氧化物歧化酶(SOD)、还原型谷胱甘肽(GSH)、过氧化氢酶(CAT)和脂质过氧化物(MDA)水平的影响，探讨其对肾组织氧化损伤的作用机制。方法 用不同剂量的气态甲醛对大鼠进行染毒；用相应的试剂盒对组织中SOD、CAT的活性和GSH、MDA的含量进行测定。结果 吸入1.0 mg/m3甲醛时，肾组织中MDA含量与对照相比明显升高，其值为（0.41±0.02）nmol/mg pro（P＜0.001）；吸入0.5 mg/m3甲醛，即可引起GSH含量降为（1.12±0.97）mg/mg pro (P＜0.05）。但甲醛吸入时，SOD和CAT的活性无明显改变(P＞0.05)。 结论 甲醛可抑制肾组织的抗氧化能力，引发脂质过氧化，造成肾组织的氧化损伤。

【关键词】  甲醛；超氧化物歧化酶；还原型谷胱甘肽；过氧化氢酶；脂质过氧化物

Effects of formaldehyde inhalations on SOD,GSH,CAT and MDA in rats' renal tissue

    DIAO Huiling1  GAO Jinxiang2  JIANG Shujun1  et al

    1 Department of Physiology, Binzhou Medical University, Binzhou 256603;

    2  Department of Nephrology, Affiliated Hospital of Binzhou Medical University

    【Abstract】  Objective  To investigate the superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) activities as well as the glutathione (GSH) and malondialdehyde (MDA) levels in renal tissue after inhalation exposure to formaldehyde (ＦＡ) , and the mechanism of oxidation damage caused by ＦＡ.Methods  The rats were exposed to different concentrations of gaseous HCHO 8 hours per day for six weeks. SOD and CAT activities, GSH and MDA levels were measured by their reagent boxes respectively.Results  Inhalation exposure to 1.0 mg/m 3FA,MDA levels in renal tissue increased to (0.41±0.02 ) nmol/mg pro in comparison with the control（P＜0.001）.GSH levels decreased to (1.12±0.97) mg/mg pro in rats exposure to 0.5 mg/m3 HCHO (P＜0.05). No statistically considerable differences were found in SOD and CAT activities (P＞0.05).Conclusion  The toxic effect of inhaled FA appears to inhibit the capability of antioxidation system in renal tissue, and leads to lipid peroxidation. In conclusion,FA can induce oxidation damage in rats' renal tissue.

    【Key words】  formaldehyde,dismutase,glutathione,catalase,malondialdehyde

    甲醛（formaldehyde， FA）俗称蚁醛，是我国目前装修造成室内污染最严重的有毒物质之一［１］。长期接触低剂量甲醛可引起人体免疫系统、呼吸系统、神经系统及肾脏、肝脏等器官的损害［２］。动物实验中还发现甲醛具有生殖毒性和引起细胞氧化损伤及致癌性［３］。该实验以SD大鼠为实验对象，用不同浓度的气态甲醛对大鼠进行亚慢性染毒处理，研究甲醛对大鼠肾组织中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase ，SOD)、还原型谷胱甘肽(glutathione ，GSH)、过氧化氢酶(catalase，CAT)和脂质过氧化物(malondialdehyde ，MDA)水平的影响，从而进一步研究甲醛对肾组织的氧化损伤作用及其分子机制。

    1  材料与方法

    1.1  试剂与仪器  甲醛由上海溶剂厂生产;分析纯、SOD、GSH、CAT、MDA试剂盒由南京聚力生物医学工程研究所提供,批号分别为020305、020305、020405和020920；722型光栅分光光度计，上海第三分析仪器厂；TGL16G离心机，上海安亭科学仪器厂；自制7.5 L静式染毒装置。

    1.2  实验动物  健康SD大鼠60只。雌雄各半，体质量80～100 g，由滨州医学院实验动物中心提供。

    1.3  动物分组及染毒  按照随机的原则，将实验动物分成对照组和2个染毒组，每组20只，雌雄各半。每3 d称重1次。剂量组采用甲醛经呼吸道静式吸入染毒， WHO的室内环境甲醛标准为mg/m3，从动物实验推导到人，用5～10倍的安全系数，故导用0.5和1.0 mg/m3作为染毒剂量，每日8 h，连续6周。在试验过程中，染毒橱中温度保持在20～25℃ ，湿度为50%～70%。

    1.4  肾组织蛋白的提取  末次染毒后24 h内眼眶取血处死动物，迅速取出肾脏，在冰冷的生理盐水中漂洗，滤纸拭干，取部分肾组织称重。加入冷的HEPES缓冲液（10 mmol/L HEPES、137 mmol/L NaCl、 4.6 mmol/L KCl、1.1  mmol/L KH2PO4、0.6 mmol/L MgSO4、1.1 mmol/L EDTA 和由40 mmol/L 苯甲基磺酰氟与0.5 mg/L Aprotinin配制而成蛋白酶抑制剂，pH值为7.4），其体积是肾组织块重量的9倍，用玻璃匀浆器在0～4℃下制成匀浆，将匀浆液以3 000 r/min的转速，离心15 min，取上清。加0.1 g/ml溶液（0.1 mg/L硫酸链霉素和50 mmol/L HEPES缓冲液）于上清液中，使终浓度为0.01 g/ml，室温放置10 min后，离心力为11 000 g离心10 min，取上清备用。

    1.5  肾组织中SOD、MDA、GSH、CAT的测定  进行SOD、CAT活力及GSH、 MDA含量测定，测定方法详见南京聚力生物医学工程研究所提供的测定试剂盒说明书。

    1.6  统计方法  实验数据以x±s表示，采用SPSS12.0软件行单因素方差分析和t 检验，显著性界值采用α=＜0.05。

    2  结果

    不同浓度的甲醛吸入对大鼠肾组织中SOD、MDA、GSH和CAT水平的影响如表1所示。0.5、1.0 mg/m3甲醛组中SOD、CAT活力与对照组相比无显著差异性（P＞0.05）。肾组织中MDA含量，在0.5 mg/m3甲醛组中有上升趋势但无统计学意义（P＞0.05），在1.0 mg/m3甲醛组中显著增加（P＜0.01）。GSH含量在0.5 mg/m3甲醛组中无显著降低（P＜0.05），在1.0 mg/m3甲醛组中显著下降（P＜0.01）。表1  甲醛吸入对大鼠肾组织中SOD、GSH、CAT和MDA水平的影响注：与对照组相比 ﹡P＜0.05   △P＜0.001；mg pro：每毫克蛋白（mg protein）

    3  讨论

    随着医学研究的迅速发展，活性氧族（reactive oxygen species, ROS）在疾病发病机制中的作用日益得到重视。ROS是含氧并具有高反应活性的一类自由基（free radicals）。在生理条件下,处于平衡状态下的自由基浓度很低,不但不会对机体造成损伤,而且还具有细胞信号调节、代谢、生存和凋亡等重要的生理功能。但是,当环境中的物理因素或外源化学物质直接或间接诱导产生的大量自由基超过了机体的清除能力,或内源性自由基产生和清除失去平衡，使机体处于氧化应激状态中。自由基可与生物大分子共价结合和使生物膜脂质过氧化而产生各种毒性效应，从而导致心肌梗死、老年痴呆症、各种癌症等多种重大疾病的发生［４］。为保护机体免受过氧化损伤,细胞形成一套复杂的抗氧化酶防御系统,这个系统主要包括SOD、CAT、GSH等,其中SOD把超氧阴离子(O2- )转换为过氧化氢(H2O2 ) , CAT再把H2O2转化为水,从而有毒性的O２－ 和H2O2均被转化为无害的水分子; CAT除了可调节体内H2O2水平,还可充当Hb和其他巯基蛋白质的保护剂; GSH在被催化下,实现向氧化型谷胱甘肽(oxidized glutathione ，GSSH) 的转变,使氧化型物质还原,解除其毒性［５］。

    本研究发现肾组织中MDA的含量随甲醛剂量增加明显升高，GSH含量却表现为随剂量增加明显下降的趋势，这与AlGhamdi等研究结果相似［６］。MDA和GSH含量的变化可能是因为甲醛抑制了肾组织的抗氧化能力,使GSH含量下降,导致体内自由基不能及时清除,过多的自由基通过攻击生物膜中的多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid ，PUFA) ,引发脂质过氧化作用,导致大鼠肾组织中MDA的含量增加,造成组织细胞膜毒性反应,影响了正常组织形态和功能的完整性。

    以往文献报道，SOD只存在于胞浆和线粒体中，脂质过氧化反应可损伤细胞膜导致了MDA的增加，但是不能够损伤线粒体等存在于胞浆中的细胞器［７，８］。本研究发现大鼠吸入不同浓度甲醛后，肾组织中SOD和CAT的活性无明显改变。SOD活性无明显改变的原因可能是，甲醛引起的脂质过氧化反应不能损伤线粒体等细胞器，因而不能造成SOD活性下降。CAT活性无明显改变，甲醛毒性作用与CAT下降无显著相关性，Kum等［９］也已报道，但CAT活性无明显改变的机制尚不清楚，有待进一步研究。

    综上所述，本研究结果表明甲醛可通过抑制肾组织的抗氧化能力，降低其中GSH的含量，引发脂质过氧化作用，导致MDA含量增加，从而造成肾组织的氧化损伤。本实验有助于对甲醛致肾组织氧化损伤的作用做进一步了解，但因本实验所采用的药物剂量及所测指标有限，所以对甲醛致肾组织氧化损伤的作用及其分子机制还需进一步深入研究。

【参考文献】
  ［1］ 曲波，陆海涛，张恒，等.装修后的居室空气质量现状调查分析［Ｊ］.中国公共卫生，2003，19(4):459.

［２］ Greenberg SR. The renal response of formalinization［J］.Urol Int, 1982, 37(1): 4548.

［３］ Soffritti M, Maltoni C, Maffei F,et al. Formaldehyde: an experimental multi potential carcinogen［J］.Toxicol Ind Health,1989,5(5):699701.

［4］ Gon Y, Sasada T, Matsui M,et al. Expression of thioredoxininbleomyc in injuredairway epithelium: possible role of protection against bleomycin induced epithelial injury［Ｊ］.Life Sci, 2001, 68 (16): 18771888.

［５］ Husain K, Whitworth C, Somani SM,et al.Carboplatininduced doxidative stress in rat cochlea［Ｊ］.Hear Res, 2001, 159 (1 /2): 1422.

［６］ AlGhamdi SS, Raftery MJ，Yaqoob MM. Acute solvent exposure induced activation of cytochrome P450E1 causes proximal tubular cell necrosis by oxidative stress ［Ｊ］.Toxicology In Vitro, 2003,17(3): 335341.

［７］ Fridovich I.Superoxide radical and superoxide dismutases ［Ｊ］.Annu Rev Biochemi,1995,64(1): 97112.

［８］ Kum C, Kiral F, Sekkin S,et al. Effects of xylene and formaldehyde inhalations on oxidative stress in adult and developing rats livers［Ｊ］.Experimental Animals, 2007,56 (1): 3542.

［９］ Kum C, Sekkin S, Kiral F,et al. Effects of xylene and formaldehyde inhalations on renal oxidative stress and some serum biochemical parameters in rats［Ｊ］.Toxicol Ind Health,2007,23(2):115120.

作者单位：1 滨州医学院生理学教研室 滨州市 256603；2 滨州医学院附属医院肾内科