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编号:10502794
高同型半胱氨酸血症对小鼠金属硫蛋白合成的影响*
http://www.100md.com 《中国病理生理杂志》 2000年第8期
     作者:李淑莲 李载权 张英 薛琳 许松 王晓红 唐朝枢

    单位:李淑莲(开封医学专科学校病理生理教研室, 河南 开封 475001);李载权 张英 薛琳 许松 王晓红 唐朝枢(北京医科大学第一医院中心实验室,北京 100034)

    关键词:高半胱氨酸;金属硫蛋白;应激

    中国病理生理杂志000802

    [摘 要] 目的:观察高同型半胱氨酸(Hcy)血症时小鼠组织金属硫蛋白(MT)含量的变化。方法:小鼠腹腔注射Hcy复制高Hcy血症模型。观察肝、心和肾组织的MT和丙二醛(MDA)水平。结果:肝、心和肾组织在Hcy组MT水平较对照组分别高210%(P<0.01)、133%((P<0.05)和60%(P<0.01)。而丙二醛水平则分别高6%、52%(P<0.05)和69%(P<0.05)。注射Hcy同时用超氧化物歧化酶(SOD)处理的动物,肝、心和肾组织MT含量较Hcy组分别低22%(P<0.05)、33%(P<0.05)和13%(P>0.05)。丙二醛含量则分别降低24%(P<0.05)、21%(P<0.05)和48%(P<0.01)。组织MT水平与MDA含量呈显著正相关。结论:Hcy可能通过氧化应激诱导MT生成。
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    [中图分类号] R364.1.322 [文献标识码] A

    [文章编号] 1000-4718(2000)08-0678-03

    Homocysteine induces metallothionein formation in mice

    LI Zai-quan, ZHANG Ying, XUE Lin,XU Song, WANG Xiao-hong, TANG Chao-shu

    (Laboratory Center, the First Hospital, Beijing Medical University, Beijing 100034, China)

    LI Shu-lian

, 百拇医药     (Department of Pathophysiology, Kaifeng Medical College, Kaifeng 475001, China)

    [Abstract] AIM: To observe the changes of metallothionein (MT) in various tissues of mice during hyperhomocysteinemia. METHODS: Intraperitoneal injection of homocysteine into mice induced hyperhomocysteinemia. The contents of tissue MT and malondialdehyde (MDA) in liver, heart and kidney were determined. RESULTS: Compared with control group, tissue MT levels in Hcy-group animals were increased by 210% (P<0.01) for liver, by 133% (P<0.05) for heart and by 60% (P<0.01) for kidney. Tissue MDA contents were increased by 6%, 52% (P<0.05) and 69% (P<0.05), respectively. However, in treated animals with Hcy plus superoxide dismutase (SOD), the tissue MT contents in liver, heart and kidney were decreased by 22% (P<0.05),33% (P<0.05) and 13% (P>0.05),respectively, compared with Hcy alone group. Tissue MDA contents were decreased by 24% (P<0.05), 21% (P<0.05) and 48% (P<0.01). There was a positive correlation between tissue MT content and MDA level. CONCLUSION: Hcy could induce tissue MT formation through oxidative stress.
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    [MeSH] Homocysteine; Metallothionein; Stress

    同型半胱氨酸(homocysteine, Hcy)是甲硫氨酸代谢过程中产生的一种含硫氨基酸,临床和流行病学资料表明,高Hcy血症是心血管疾病的一个独立危险因子[1]。已证实Hcy具有损伤血管内皮、刺激血管平滑肌增殖和促进胶原合成等广泛生物学效应[1]。Hcy细胞损伤作用的机制目前尚未完全阐明。已知与其通过自身氧化对组织细胞产生氧化应激有关[2]。金属硫蛋白(metallothionein,MT)是富含巯基的应激蛋白,是体内迄今所知的最强的羟自由基清除剂[3],氧化应激、重金属离子、多种炎症因子等都能诱导肝、肾等脏器的MT合成,在这些应激反应中,MT起着适应性细胞保护作用[3,4]。本工作观察高Hcy血症小鼠肝、心和肾脏组织MT含量的变化。以探讨Hcy通过氧化应激诱导组织MT生成的可能性。
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    材 料 和 方 法

    一、小鼠高同型半胱氨酸血症模型复制

    昆明小鼠,体重(30±5) g,随机分为3组(每组n=6)。 (1)高Hcy组:Hcy,16 μmol/kg溶于生理盐水,每日腹腔注射1次,连续2日。(2)对照组:以相同容积(8 mL/kg)的生理盐水代替Hcy腹腔注射。(3)高Hcy+SOD组:Hcy与超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)(2.25 × 105 U/kg)同时腹腔注射,余操作同Hcy组。全部动物均于末次注射后的次日,腹腔注射肝素(500 U/只),断头处死,腹腔静脉取血,分离血浆,并摘取肝、心和肾脏置-70℃冰箱保存。

    二、组织金属硫蛋白测定

    组织标本以5倍体积10 mmol/L Tris-HCl, pH7.4缓冲液匀浆,离心,取上清,100℃煮沸5 min,离心,去除沉淀。组织上清液蛋白定量后按[109Cd]-血红蛋白饱和法[5]测MT:取200 μL组织上清液,加入200 μL[109Cd2+]液(含Cd2+2.0 μg/mL和[109Cd2+]37 kBq/mL)。混匀37℃温育10 min。加入100 μL2%牛血红蛋白,充分混匀,100℃煮沸2 min,冷却,离心,去沉淀,反复牛血红蛋白沉淀操作3次。从上清液中取500 μL于γ-计数仪上测定[109Cd2+]放射强度,并换算出组织MT含量(pmol/mg.pro)。
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    三、组织丙二醛含量测定[6]

    肝、心和肾组织以10倍体积冷生理盐水匀浆,4层纱布过滤,取上清0.5 mL加入硫代巴比妥酸(thiobarbituric,TBA)溶液5.5 mL混匀,95℃水浴30 min,冷却,离心3 000 r/min,10 min,于波长532 nm处读OD值,以1.1.3.3.-四乙氧基丙烷为标准计算组织丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量(nmol/mg pro)。

    四、其它

    以高效液相色谱法测定血浆Hcy含量[7],以考马斯亮兰法测定组织匀浆液蛋白含量。

    五、材料来源

    昆明小鼠,北京医科大学动物部提供。Hcy和牛血红蛋白为Sigma公司产品。SOD为中国科学院上海生物化学研究所产品。[109Cd2+]为Dupont NEN产品(37 GBq/g),其余试剂均为市售分析纯。
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    六、统计处理

    实验数据以±s表示,行方差分析和组间q检验等处理。

    结 果

    一、血浆Hcy含量

    Hcy组动物血浆Hcy含量较对照组动物高828%(104±12 vs 13±4 μmol/L, P<0.01),SOD组动物血浆Hcy的含量为109 μmol/L,与Hcy组相近(P>0.05)。

    二、Hcy对组织MT含量的影响

    Hcy注射诱导小鼠肝、心和肾组织MT生成,其含量分别较对照组高210%(P<0.01),133%(P<0.05)和60%(P<0.01),注射Hcy同时应用SOD的动物肝、心和肾组织MT水平较Hcy组分别低22%(P<0.05),33%(P<0.05)和13%(P>0.05)(表1)。
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    表1 实验各组小鼠组织MT含量

    Tab 1 Changes of metallothionein contents in experimental mice

    tissue (±s,n=6)

    Live

    Heart

    Kidney

    Control

    46±15

    9±3

    15±4

    High Hcy
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    143±16**

    21±10*

    24±4**

    SOD+high Hcy

    112±11**Δ

    14±4

    21±4**

    * P<0.05, ** P<0.01, vs control group respectively; Δ P<0.05, vs high Hcy group表2 实验各组小鼠组织MDA含量

, 百拇医药     Tab 2 Changes of MDA contents in experimental mice

    tissues (±s, n=6)

    Live

    Heart

    Kidney

    Control

    4.7±0.9

    3.1±0.9

    1.6±0.6

    High Hcy

    5.0±0.8
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    4.7±0.8*

    2.7±0.6*

    SOD+high Hcy

    3.8±0.9Δ

    3.7±1.2Δ

    1.4±0.6ΔΔ

    * P<0.05, vs control group; ΔP <0.05,ΔΔP<0.01, vs high Hcy group

    三、Hcy对组织MDA含量的影响

    高Hcy组动物肝、心和肾组织MDA含量较对照组分别高6%(P>0.05)、52%(P<0.05)和69%(P<0.05),SOD+高Hcy组肝、心和肾组织MDA较高Hcy组分别低24%(P<0.05)、21%(P<0.05)和48%(P<0.01)(表2)。
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    四、组织中MT含量与MDA含量的正相关性

    对照组和高Hcy组动物组织MT含量与组织MDA含量呈显著正相关。在肝脏r=0.58(P<0.05),心脏r=0.82(P<0.01),肾脏r=0.92(P<0.01)。

    讨 论

    Hcy是体内甲硫氨酸分解代谢的中间产物,体内甲硫氨酸通过S-腺苷甲硫氨酸等代谢生成Hcy,Hcy在胱硫醚-β-合成酶作用下,以维生素B6做辅助因子,与丝氨酸结合形成胱硫醚,进一步形成半胱氨酸。Hcy也可在甲硫氨酸合成酶作用下,以维生素B12做辅助因子,以N5甲基四氢叶酸或甜菜碱做甲基供体重新合成甲硫氨酸[8]。高Hcy血症在动脉粥样硬化 ,心脑血管疾病,血栓形成等血管损伤有关疾病中作为独立危险因素起作用[8、9]。Hcy的细胞损伤机制目前尚未完全阐明,其中Hcy的氧化应激损伤是重要的发病环节。Hcy自身氧化过程中产生H2O2,过氧化物和,尤其在存在Fe2+、Cu2+等金属离子时,可产生具有强烈细胞毒性的羟自由基[2、8]。MT是体内广泛分布的一种非酶类应激蛋白,有适合与Zn2+等金属离子结合的空间结构,一个MT分子可结合6个二价金属离子[3]。MT除具有解除重金属中毒外,还具有清除自由基抗氧化损伤等细胞保护作用。重金属离子、糖皮质激素、氧自由基、肿瘤坏死因子、白细胞介素-1等都可诱导MT高表达[3]。本工作在外源给予Hcy造成的小鼠高Hcy血症模型上观察到高Hcy血症诱导小鼠肝、心和肾组织MT合成,MT的这种诱导合成被应用氧自由基清除剂SOD而明显抑制。同时还发现高Hcy对小鼠产生氧化损伤,表现为组织脂质过氧化终产物丙二醛(MDA)含量增加,而SOD处理明显减轻Hcy刺激的MDA生成,亦抑制Hcy刺激的MT合成。实验动物组织MT含量与MDA含量间呈显著正相关。这些实验结果表明Hcy能诱导组织MT生成,其机制可能与Hcy氧化应激损伤作用有关。
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    大量实验表明,在心肌缺血缺氧、缺血-再灌注损伤等病理过程中,MT高表达都具有细胞保护作用,参与了机体的防御和代偿机制[10]。本实验观察到Hcy诱导机体MT生成,可能是机体的适应性保护反应,这种反应在伴高Hcy血症的血管损伤性疾病中的病理生理意义,有待进一步研究。

    [基金项目] 国家自然科学基金资助(No. 39730220)

    [参 考 文 献]

    [1] 田学军,周爱儒,汤健.同型半胱氨酸对大鼠VSMC增殖的作用[J].中国生物分子学与分子生物学报,1998,14(1):108~111.

    [2] Kim WK, Pas YS. Involvement of N-methyl-d-aspartate receptor and free radical in homocysteine mediated toxicity on rat cerebellar granule cells in culture[J]. Neurosci Lett, 1996, 216(2):117~120.
, 百拇医药
    [3] 李淑敏,胡大一,唐朝枢.金属硫蛋白的生物学效应[J].国外医学、生理、病理科学与临床分册,1996,16(1):36~38.

    [4] Mato, Bremner I. Oxygen free radicals and metallothionein free radical[J]. Biol Med, 1993, 14:325~331.

    [5] David LE, Brain FT. Evaluation of the Cd/hemoglobin affinity assay for the rapid determination of metallothionein in biological tissues[J]. Toxical Appl Pharmacol, 1982, 66:134~140.

    [6] Asakawa T, Matashushita S. Thiobarbituric acid test for detecting lipid peroxides[J]. Lipids, 1979, 74:401~407.
, 百拇医药
    [7] Ureland PM, Refusm H, Stabler SP, et al. Total homocysteine in plasma or serum: methods and clinical application[J]. Clin Chem, 1993, 39(9):1764~1769.

    [8] Refusm H, Ueland PM. Clinical significance of pharmacological modulation of homocysteine metabolism[J]. Trends Pharmacol Sci, 1990, 11:411~416.

    [9] Lalouschek W, Aull S, Deecke I, et al. Hyperhomocysteinemia-an independent risk factor of stroke[J]. Fortschr Neurol Psychiatr, 1996, 64(7):271~277.

    [10] 苏静怡,唐朝枢.心血管系统的细胞保护[J].基础医学与临床,1994,14(2):6~10.

    [收稿日期] 1999-05-28 [修回日期] 1999-10-07, 百拇医药